3.2. Последовательность работы.

3.2.1. Изучите назначение, конструкцию, работу и техниче­скую характеристику автотракторных генераторов, причины ха­рактерных неисправностей, методы проверки их технического состояния.

3.2.2. Определите тип и техническую характеристику генера­тора, предложенного преподавателем. Данные занесите в отчет.

Произведите проверку исправности генератора по частоте вращения ротора, при которой генератор возбуждается до номи­нального напряжения без нагрузки и при номинальной нагрузке. Для этого установите генератор на стенде и подключите к нему амперметр, вольтметр и реостат (рис. 3.1. а). Включите стенд и, плавно увеличивая частоту вращения ротора, наблюдайте за показаниями, вольтметра (при этом цепь нагрузки должна быть выключена ключем SA).Как только напряжение генератора до­стигнет номинальной величины, снимите показания тахометра РТ и сравните их с техническими условиями (табл. 3.1, 3.2). Ге­нератор исправен, если

Рис. 3.1. Схема включения приборов при испытании генерато­ров: без регулятора напряжения (а), с регулятором напряже­ния (б)

частота вращения ротора при номиналь­ном напряжении не превышает допустимой величины.

Включив цепь нагрузки ключом SA, при вращающемся роторе генератора реостатом R увеличить силу тока нагрузки, наблюдая за показаниями амперметра рАl и вольтметра РУ. Номинальное напряжение поддерживается при этом увеличением частоты вра­щения ротора. Как только при номинальном напряжении сила тока нагрузки достигнет необходимой величины, снимите показа­ния тахометра. Генератор исправен, если частота вращения не превышает допустимой. Результаты измерений занесите в журнал наблюдений (табл. 3.3).

3.2.3. Снимите экспериментально зависимость напряжения на зажимах генератора Ur и тока обмотки возбуждения I от частоты вращения его ротора n при работе без регулятора. Для этого:

Таблица 3.3

Результаты испытания генератора______________________

Режим без нагрузки		Режим под нагрузкой
Напряжение, В	частота вращения, об/мин	ток, А	частота вращения, об/мин

отключите цепь нагрузки генератора ключом SA (рис. 3.4.1 а), включите стенд и, повышая частоту вращения ротора вариато­ром, установите по вольтметру РУ напряжение на зажимах гене­ратора, равное, 30 В; запишите полученные при этом значения тока по амперметру РА2 и частоты вращения ротора генератора;

снижая частоту вращения ротора, фиксируйте значения этих величин через каждые 5 В (табл. 3.4.).

Результаты испытания генератора без регулятора напряжения

Таблица 3.4

Напряжение на зажимах генератора, В	30	25	20	15	10	5	0
Ток возбуждения, А
Частота вращения ротора, об/мин,

На основании полученных результатов постройте в масштабе и проанализируйте соответствующие зависимости. Занесите в отчет результаты измерений, графики и анализ.

3.2.4. Снимите экспериментально зависимость напряжения на зажимах генератора Ur и тока обмотки возбуждения I. от частоты вращения его ротора n при работе с регулятором. Для этого:

соедините на стенде генератор с реле-регулятором и прибора­ми (рис. 3.1б);

включите стенд и, повышая частоту вращения ротора вариа­тором, доведите ее до 3000 или 2500 об/мин; зафиксируйте вели­чину напряжения и тока возбуждения;

постепенно снижая частоту вращения ротора, фиксируйте значения напряжения и тока возбуждения через каждые 500 об/мин (табл. 3.5).

На основании полученных результатов постройте в масштабе и проанализируйте соответствующие зависимости. Занесите в от­чет результаты измерений, графики и анализ.

3.2.5. Определите частоту вращения ротора генератора, при которой вступает в работу регулятор напряжения. Для этого:

подключите вход «у» осциллографа р к зажимам «В» и «Ш» реле-регулятора (рис. 3.1 б);

Таблица 3.5

Результаты испытания генератора с регулятором напряжения­

Частота вращения ротора, об/мин	3000	2500	2000	1500	1000	500
Напряжение на зажимах генератора, В
Ток возбуждения, А.

включите стенд и, повышая частоту вращения, определите момент начала размыкания контактов регулятора напряжения по появлению «всплесков» на линии развертки осциллографа;

запишите значение частоты вращения ротора генератора, на­пряжения на его зажимах и тока возбуждения генератора, соот­ветствующих этому моменту; нанесите эти точки на соответству­ющих графиках.

3.4.2.6. Заполните отчет по лабораторной работе и проверьте знание темы по контрольным вопросам.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каково назначение и принцип действия генератора?

2. По каким признакам классифицируются генераторы? (Дайте сравнитель­ную оценку генераторам различного типа.)

3. Почему генераторы переменного тока работают без ограничителя тока и реле обратного тока в отличие от генераторов постоянного тока?

4. Как и чем обеспечивается поддержание постоянного напряжения на зажи­мах генератора, имеющего обмотку возбуждения, при различном скоростном режиме работы двигателя?

5. Как можно охарактеризовать генераторы Г-250 и Г-306? Каков принцип их работы?

б. Каковы признаки и причины основных неисправностей генераторов?

7. Какие существуют способы для проверки исправности генераторной уста­новки?

8. Какие имеются особенности в обслуживании и работе с генераторными установками переменного тока?

9. Как можно проверить исправность генератора Г-250 по частоте вращения его ротора?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

СТАРТЕРЫ

Цель: изучить назначение, конструкцию, работу и техниче­скую характеристику автотракторных стартеров; ознакомиться с регулировками стартеров, возможными неисправностями и спо­собами их устранения; освоить методику снятия и анализа харак­теристик стартеров.

Оборудование: картограммы, разрезы и натурные образцы стартеров с различными типами включения; демонстрационный стенд с комплектом приборов, проводов и инструментов; стенд для снятия характеристик и регулировки стартеров.

4.1. Общие сведения.

Автотракторные стартеры являются одним из элементов сис­темы пуска ДВС, включающей, кроме него, АКБ, реле включения и блокировки стартера. Система пуска должна обеспечивать на­дежный пуск двигателя в широком интервале температур окру­жающей среды, малую длительность пуска, возможность повтор­ных пусков и удобство управления.

Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока 4, тя­гового реле 5 и механизма привода 10 (рис. 4.1). Электродви­гатель служит для вращения коленвала двигателя с пусковой

частотой, для карбюраторных двигателей, равной 40...50 об/мин. У дизельных двигателей пусковая частота вращения должна быть выше, так как для обеспечения надежного воспламенения топлива необходимо получить достаточно большую температуру в конце такта сжатия. Чтобы сжатый воздух не успел охлаждать­ся через стенки цилиндра и камеры сгорания и чтобы утечка воздуха через кольцо заметно не влияла на температуру в конце сжатия, пусковая частота вращения коленвала дизельного дви­гателя должна быть 80...120 об/мин, а для дизелей с разделен­ными камерами сгорания - до 200 об/мин.

Тяговое реле 5 обеспечивает ввод шестерни 12 привода в зацепление с венцом маховика 13, подключение электрической цепи электродвигателя стартера к АКБ и принудительный воз­врат механизма привода в исходное положение при отключении стартера.

Механизм привода 10 позволяет передавать вращение от вала якоря на венец маховика 13 двигателя и предотвращает передачу вращения от маховика на вал якоря после начала ра­боты двигателя.

Когда при пуске двигателя выключателем 3 замыкают цепь управления, по обмотке 7 тягового реле проходит ток, что обес­печивает втягивание стального якорька 8 внутрь обмотки. При этом рычаг 11 вводит шестерню 12 механизма привода в зацепле­ние с венцом маховика 13, а контактный диск 6 тягового реле подключает электродвигатель 4 стартера к аккумуляторной бата­рее 2. Якорь электродвигателя, а значит и коленвал основного двигателя вращается. После пуска двигателя выключателем 3 размыкают цепи обмотки 7 тягового реле. Под действием воз­вратной пружины 9 якорек 8 возвращается. в исходное положе­ние; при этом контактный диск 6 тягового реле отключает элек­тродвигатель стартера от АКБ и шестерня 12 механизма привода выходит из зацепления с венцом маховика 13.

Электромагнитный вращающий момент на валу стартера М_ВР определяется выражением М_ВР = С_МФI_Я, где С_М – коэффициент, зависящий от конструкции электродвигателя; Ф - магнитный поток в сердечнике якоря; I_Я - сила тока в цепи якоря: U_Б­ напряжение АКБ; Е_обр - обратная ЭДС (самоиндукции); R_Я сопротивление обмотки якоря; R_B - сопротивление последова­тельной обмотки возбуждения.

М_ВР увеличивается при торможении в результате снижения частоты вращения якоря n, что приводит к снижению Е_обр, так как Е_обр = СnФ, а следовательно, - к возраста­нию I_Я.

Электромагнитная мощность стартера определяется выраже­нием N_СТ = М_ВР ω = М_ВР πn/30. Стартеры различают по мощности и номинальному напряжению (табл. 4.1), типу вклю­чения и механизма привода, конструкции коллекторного узла и муфты свободного хода, схеме включения обмоток возбуждения.

Использование в качестве стартерных электродвигателей с последовательным возбуждением обусловлено следующим [2, 3]. Во-первых, при равных значениях номинального момента элек­тродвигатели с последовательным возбуждением развивают боль­шие моменты в режиме торможения, по сравнению с электродвига­телями с параллельным возбуждением. Во-вторых, на величине вращающего момента этих электродвигателей меньше ска­зывается падение напряжения на зажимах АКБ в режиме пол­ного торможения. В-третьих, при изменении в широких пределах нагрузочного момента, мощность и потребляемый этими электро­двигателями ток изменяются в меньшем диапазоне, чем у элек­тродвигателей с параллельным возбуждением, что создает более благополучные условия для работы АКБ. Однако с понижением нагрузки на валу электродвигателя с последовательным возбуж­дением возрастает частота вращения его якоря, особенно в режи­ме холостого хода. При этом может иметь место разрушение коллектора и повреждение обмотки якоря. Согласован­ное включение параллельной обмотки возбуждения (смешанное возбуждение) позволяет снизить частоту вращения якоря в ре­жиме холостого хода. Стартеры рассчитывают на работу в ре­жиме холостого хода при частотах вращения до 10 тыс. об/мин. Для существующих же конструкций стартеров максимальная частота вращения якоря в режиме холостого хода обычно не пре­вышает 5 тыс. об/мин.

Максимальная сила тока в обмотках стартера и якоря дости­гается в режиме полного торможения и находится в пределах от 200 до 1400 А, а в режиме холостого хода - от 30 до 130 А. Максимальный вращающий момент стартера достигается в режиме полного торможения при I_Я= I_Т и находится в преде­лах 5.. .50 Н . м. Максимальная мощность развивается старте­ром при I_Я = I_Т /2 и принимает значения 0,5...8 кВт и более (табл. 4.1).

В связи с тем, что на валу стартера вращающий момент зна­чительно меньше момента сопротивления вращению вала двига­теля, применяют механизм привода с понижающей зубчатой передачей, то есть такой, в котором число зубьев венца маховика значительно больше числа зубьев шестерни на валу стартера. Передаточное число i привода между стартером и коленвалом находится в интервале 10...20, причем желательно, чтобы наилуч­ший результат при i=20; однако это может быть обеспече­но только при наличии специального редуктора, что значительно усложняет конструкцию стартера. Поэтому i для существующих безредукторных автотракторных стартеров обычно не превы­шает 16.

По типу механизма привода различают стартеры с электро­магнитным, инерционным и механическим приводом. Преимуще­ством инерционных приводов является относительная простота конструкции, малые размеры и стоимость. Однако включение шестерен сопровождается значительными ударными нагрузками, что ограничивает область применения инерционных приводов стартерами мощностью до 1 кВт.

Кроме того, для инерционного привода характерен автоматический выход шестерни из зацепле­ния при первых же вспышках в двигателе, что приводит к нена­дежности пуска с первого раза и необходимости повторных пу­сков. Стартерами с механическим включением шестерен снабжа­лись двигатели выпуска до 1960 г. Наибольшее распространение в настоящее время имеют стартеры с электромагнитным приво­дом и дистанционным управлением, работающим по принципу, описанному выше.

По типу коллекторного узла различают стартеры с цилиндри­ческими коллекторами и торцовыми. Последние (СТ221, СТЗ68), по сравнению с цилиндрическими, имеют меньшие размеры, ме­таллоемкость, способствуют более стабильной и длительной рабо­те щеточного контакта, позволяют уменьшить массу и габариты стартера. Их недостатком является наличие осевого усилия, что требует постановки на вал якоря дополнительного упорного коль­ца или подшипника. Большинство современных конструкций стартеров имеют цилиндрический коллектор, а перспективные конструкции - торцов

Приводные механизмы стартеров имеют муфты свободного хода (обгонные муфты), которые передают вращающий момент от вала стартера к коленвалу двигателя во время пуска и, рабо­тая в режиме обгона, автоматически разъединяют их после пуска двигателя.

Муфты свободного хода (МСХ) могут быть роликовыми (плунжерными и бесплунжерными), храповичными, фрикционны­ми и комбинированными. Наибольшее распространение получили приводные механизмы с роликовыми МСХ, в которых заклинива­ние роликов происходит благодаря возникновению сил трения в сопряженных деталях. Роликовые МСХ бесшумны в работе, технологичны по конструкции, способны гасить ударные нагрузки и передавать значительные вращающие моменты. Однако при больших передаваемых моментах возрастает вероятность закли­нивания роликовой МСХ,. поэтому их применяют в стартерах мощностью не более 1,5 кВт, а на стартерах большей мощности используют храповичные (СТ142), фрикционные (СТ50) или комбинированные (СТ103) муфты свободного хода.

В некоторых современных конструкциях систем пуска приме­няют реле включения и блокировки стартера, которые автомати­чески отключают стартер после пуска двигателя, предохраняют контакты замка зажигания от подгорания, устраняют случайное включение стартера при работающем двигателе.

Мощные стартеры (СТ103, СТ142) с номинальным напряже­нием 24 В включают в работу при помощи специального электро­магнитного переключателя ВК-30Б, в момент пуска изменяющего соединение двух 12-вольтовых АКБ с параллельного на последо­вательное и вновь соединяющего их параллельно после пуска двигателя. Выбор для стартеров напряжения 24 В вместо 12 В объясняется тем, что в этом случае при равной мощности старте­ров величину тока якоря и обмотки возбуждения стартера мож­но снизить в два раза. Это позволяет уменьшить сечение прово­дов между стартером и АКБ, снизить потери между щетками и коллектором, повысить надежность работы коллекторного узла, уменьшить вес стартера. Однако наличие в схеме электрообору­дования агрегатов с двумя номинальными напряжениями вызы­вает не6бходимость применения сложного переключателя и ухуд­шает условия зарядки АКБ.

Возможные неисправности стартера и их причины указаны ниже.

Неисправности

Причины

Стартер не выключается; тяговое реле стартера включается, но вал двигателя не вращается Стартер включается, но вал дви­гателя не вращается или вращает­ся медленно При включении стартера слышны частые удары шестерни привода о венец маховика, вал не вращается При включении стартера слышен скрежет шестерни привода, кото­рая не входит в зацепление Стартер после пуска двигателя не отключается

Нарушение контакта в цепи питания стар­тера; подгорание контактов или диска тяго­вого реле; нарушение контакта щеток с кол­лектором, короткое замыкание в обмотке стартера Сильный разряд или окисление клемм АКБ; плохой контакт в коллекторном узле; сильно изношенные щетки; короткое замыкание об­мотки возбуждения; загустение масла в кар­тере двигателя Сильно разряжена АКБ или окислились ее клеммы; обрыв в цепи тяговой обмотки удер­живающего реле Неправильная регулировка привода; ослаб­ление болтов крепления стартера к картеру маховика; забоины на зубьях шестерен и венце маховика Заедание привода на валу якоря; неисправ­ность тягового реле: спекание контактов, по­ломка возвратной пружины, межвитковое замыкание

Проверка технического состояния стартеров заключается в их внешнем осмотре, проверке осевого люфта вала якоря (не более 0,1 мм), высоты щеток и давления пружин щеткодержателей, в регулировке привода стартеров, испытании стартеров в режиме холостого хода и полного торможения, проверке и регулировке тягового реле (табл. 4.1).

Регулировка привода стартера заключается в обеспечении расстояния «А» между торцом шестерни привода в выключенном положении и плоскостью фланца (рис. 4.2). Этот размер можно изменить либо поворотом регулировочного винта 4 (СТ117, СТ130, СТ354), либо

Рис. 4.2 Регулировка стартеров с электромагнит­ным включением: 1 - регулировочная тяга; 2 - эксцентриковая ось рычага; 3 - ­контргайка; 4 - упорный винт; 5- шестерня; 6 - упорное кольцо

поворотом эксцентриковой оси рычага при­вода 2 (СТ142, СТ230). Стартеры СТ221 не регулируются. Необ­ходимо также обеспечить размер «Б» между торцом шестерни привода во включенном положении и торцом упорного кольца навалу ротора, что обычно осуществляется регулировочным винтом 1 (величины «А» и «Б» некоторых типов стартеров приведены в табл. 4.1).

Испытание стартера в режиме холостого хода позволяет опре­делить качество его механической сборки, а испытание в режиме полного торможения - исправность электрических цепей и его работоспособность в целом.

4.2. Последовательность работы.

4.2.1. Изучите назначение, конструкцию и работу автотрак­торных стартеров. Ознакомьтесь с основными характеристиками стартеров, возможными их неисправностями и методами провер­ки технического состояния.

4.2.2. Соберите на демонстрационном стенде схемы включе­ния стартеров с различными типами включения: механическим, электромагнитным дистанционным и с ВК-30Б, проверьте их ра­боту. Схемы занесите в отчет.

4.2.3. Подготовьте журнал наблюдений по нижеприведенной форме (табл. 4.2).

4.2.4. Определите тип и дайте техническую характеристику стартера, предложенного преподавателем. Техническую характе­ристику занесите в отчет по испытаниям.

Проверьте регулировку и в случае необходимости отрегули­руйте привод стартера, пользуясь необходимыми инструментами и справочными данными (рис. 4.2, табл. 4.1). Результаты за­меров занесите в журнал наблюдений (табл. 4.2).

4.2.5. Проверьте испытание стартера на стенде в режиме холостого хода, для чего подключите стартер к исправной заря­женной АКБ, включив в цепь вольтметр 15 и амперметр 14 (рис. 4.1). Включите стартер, замерьте силу потребляемого тока, напряжение на зажимах стартера, а по тахометру - часто­ту вращения якоря. Результаты замеров занесите в журнал на­блюдений.

Проведите испытание стартера в режиме полного торможения. При испытании включите стартер на 3…4 с и замерьте силу потребляемого тока, напряжение и вращающий момент. Вал стартера не должен проворачиваться, а длительность испытания не должна превышать 5 с. Результаты замеров на режиме полно­го торможения занесите в журнал наблюдений.

Таблица 4.2