Экзамен по Электрооборудованию

7.Исследование датчика частоты вращения двигателя внутреннего сгорания 20

8.Исследование аналого-цифрового преобразователя микропроцессорных

1

1. Исследование и диагностирование генераторов переменного тока

Вкрышке 4 со стороны контактных колец установлены пластмассовый щеткодержатель 8 с двумя прямоугольными меднографитовыми щетками 6 и выпрямительный блок 1. При помощи крыльчатки 15 создается притяжная вентиляция для охлаждения генератора. Привод генератора осуществляется при помощи шкива 13.

Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении замка зажигания на обмотку возбуждения 2 подается напряжение аккумуляторной батареи, которое вызывает появление тока возбуждения. Ток возбуждения, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитный поток, рабочая часть которого распределяется по клювообразным полюсам одной полярности. Выходя из полюсов, магнитный поток пересекает воздушный зазор, проходит по зубцам и спинке статора 10, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюсы другой полярности и замыкается через втулку и вал.

При вращении ротора 3 под каждым зубцом статора 10 проходит попеременно то положительный, то отрицательный полюс, т. е. магнитный поток, пересекающий обмотку статора 11, изменяется по величине и направлению. При этом в обмотках фазы будет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС.

Вгенераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллек- торный узел, выпрямляющий переменный ток, полученный в обмотках якоря. Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный выпрямитель на полупроводниковых вентилях (диодах). При этом генератор получил качества, которые обеспечили ему широкое распространение в автомобилестроении.

2

Проверка обмотки возбуждения ротора. Исправность обмотки проверяйте те-

стером (омметром), при этом следите за надежностью контакта наконечников измерительных проводов прибора с контактными кольцами ротора. Величина сопротивления должна соответствовать значению, указанному в технической характеристике генератора, если обмотка не имеет короткозамкнутых витков. Если в обмотке имеется обрыв, то стрелка омметра не отклоняется. Исправность обмотки и надежность прилегания щеток к контактным кольцам можно проверить на стенде, не разбирая генератор. Схема проверки изображена на рис. 340. При напряжении источника питания постоянного тока 28 В, подсоединенного к штекерам обмотки, величина потребляемого тока не должна превышать значения, указанного в технической характеристике генератора. Если в обмотке имеется обрыв, то стрелка амперметра не отклонится.

Замыкание обмотки возбуждения на массу определяйте контрольной лампой или вольтметром под напряжением 220 ... 250 В. Если в течение 1 мин тока не будет, то изоляция обмотки исправна.

Если в обмотке возбуждения обнаружен обрыв, осмотрите места пайки концов обмотки к контактным кольцам и в случае распайки восстановите нарушенное соединение. Если обрыв внутри обмотки или обнаружено межвитковое замыкание или замыкание обмотки на массу, замените ротор.

Обмотку статора проверяйте отдельно, после разборки генератора, с отсоединенными от выпрямительного блока выводами обмотки.

Для определения обрыва в фазной обмотке статора поочередно соединяйте по две фазы обмотки к тестеру (омметру) или через контрольную лампу к источникутока напряжением 12 ... 30 В. В случае обрыва какой-либо из обмоток при соединении ее с выводами двух других стрелка тестера (омметра) не отклоняется, а контрольная лампа не горит. При исправной обмотке фазы показания омметра должны соответствовать значениям, указанным в технической характеристике.

Межвитковое замыкание обмотки статора проверяйте портативным дефектоскопом модели ПДО-1.

3

Замыкание обмотки статора на массу вследствие механического или теплового повреждения изоляции обмотки или выводов проверяйте контрольной лампой под напряжением 220... 250 В включением одного проводника на сердечник статора, а другого — на один из выводов обмотки. Если лампа не загорится, замыкание отсутствует.

Проверьте состояние изоляции проводов обмотки, изоляция не должна иметь следов перегрева.

При обрыве фазного вывода от наконечника, отмотайте один-два витка обмотки, установите изоляционную трубу и спрессуйте или припаяйте наконечник.

НЕИСПРАВНОСТИ ГЕНЕРАТОРА

Загрязнены контактные кольца, Износ щеток в щеткодержателях, Пробой выпрямительного блока, Короткое замыкание обмотки статора, Неисправен регулятор напряжения, Короткое замыкание обмотки ротора,Износ деталей подшипника или его разрушение.

2. Исследование и диагностирование аккумуляторных батарей

Кроме того, теоретически установлено и доказано практикой, что диоксид свинца PbO2 и губчатый свинец Pb отличаются высокой химической устойчивостью в электролите серной кислоты H2SO4. Количество активного вещества PbO2 на положительных пластинах и Pb на отрицательных пластинах значительно больше, чем теоретически необходимо для получения определенной емкости аккумуляторной батареи. Это соотношение характеризуется коэффициентом использования активного вещества. В свинцово-кислотном аккумуляторе этот коэффициент не превышает 0,4. Следовательно в процессе работы аккумулятора в химическую реакцию с электролитом вступает только 40% активного вещества, остальные 60% не взаимодействуют и

В качестве электролита используют смесь серной кислоты с дистиллированной водой в соотношении 1:3, что обеспечивает плотность электролита 1,27 т/см3.

Проверка должна производиться измерением плотности электролита, а так же замером напряжения на выводных клеммах аккумуляторной батарей. У полностью заряженной батареи, напряжение должно быть не ниже 12 В, и плотность соответствовать норме.

3. Исследование регуляторов напряжения

5

Делитель напряжения, в состав которого входят резисторы R1, R2, R3, дроссель (нижнее плечо) и резистор R3 (верхнее плечо), находится под напряжением генератора и выполняет функции датчика.

Контур сравнения состоит из стабилитрона VD1, транзистора VТ2 и резисторов R4 и R5. Он сравнивает полученное напряжение с эталонным (пробивным напряжением стабилитрона). При этом этот контур формирует исходный сигнал отклонения

инаправляет его к усилительному контуру в случае повышения напряжения сверх регулируемого.

Контур усиления состоит из транзистора VТЗ, диода VD4 и резисторов R6 и R7, которые влияют на исходный каскад, что регулирует напряжение.

Регулирующий напряжение каскад включает в себя силовой транзистор VT5, диоды VD6, VD7 и резистор R8 и регулирует ток в обмотке возбуждения генератора.

Стабилитрон, или опорный диод, — это специальный диод, рабочий режим которого происходит во время пробоя р-n-перехода обратным током. Если к стабилитрону подвести небольшое обратное напряжение и оно увеличивается постепенно, то к определенному его значению он имеет свойства обычного диода (большое сопротивление и пропускает незначительный ток обратного направления). При достижении определенного напряжения (напряжения стабилизации 7-8,5 В) сопротивление стабилитрона резко падает, он открывается и пропускает ток, в результате чего последующее увеличение напряжения прекращается. С уменьшением напряжения ниже напряжения стабилизации стабилитрон резко увеличивает свое сопротивление и не пропускает ток.

Врежиме работы генератора, когда его напряжение меньше от установленного уровня или равняется нулю, при включении выключателя зажигания ток проходит: «+» аккумуляторной батареи, выключатель зажигания ВЗ, резистор RЗ, а дальше параллельно двумя путями — резистор R2 и дроссель LL и через резисторы Rт и R1 на «массу» и » — » аккумуляторной батареи.

Вэтом случае транзистор VТ2 остается в закрытом состоянии, поскольку стабилитрон VD1, включенный в сеть базы транзистора, находится в непроводящем состоянии. Транзисторы VТЗ и VТ5 открываются под действием тока управления, что проходит через их базы, а именно: «+» аккумуляторной батареи, выключатель зажигания ВЗ, «+» регулятора, резистор R7, диод VD4, эмиттер и базу транзистора VТЗ, резистор R5, «-» аккумуляторной батареи.

Транзистор VТЗ открывается и пропускает ток базы транзистора VТ5: «+» аккумуляторной батареи, выключатель зажигания ВЗ, «+» регулятора, диод VD6, эмиттер

ибазу транзистора VТ5, диод VD4, эмиттерный и коллекторный переходы транзистора VТЗ, резистор R6, «-» аккумуляторной батареи. Транзистор VТ5 открывается и пропускает максимальный ток (3 А) в обмотку возбуждения генератора: «+» аккумуляторной батареи, диод VD6, эмиттерный и коллекторный переходы транзистора VТ5, клеммы Ш регулятора и генератора, обмотку возбуждения, «-» аккумуляторной батареи. Таким образом, перед пуском двигателя обеспечивается максимальное возбуждение генератора от аккумуляторной батареи.

Во время работы генератора при малой частоте вращения напряжение не достигает установленного значения и транзистор VТ2 остается закрытым, транзисторы VТЗ и VT5 — открытыми.

6

При средней и большой частоте вращения, когда напряжение растет к установленному значению, стабилитрон пробивается через резистор R4 и тогда ток управления транзистора VТ2 проходит путем: «+» выпрямителя, выключатель зажигания ВЗ, эмиттер и базу транзистора VТ2, стабилитрон VD1, резисторы нижнего плеча делителя, «-» выпрямителя. Транзистор VТ2 открывается и через его эмиттерный и коллекторный переходы, где сопротивление становится минимальным, подается позитивный потенциал на базу транзистора VT5. При этом транзистор VT3 закрывается и размыкает ток базы транзистора VТ5, который в свою очередь закрывается.

Ток в обмотке возбуждения резко уменьшается, поскольку его путь теперь проходит через большое сопротивление резистора R8. Напряжение на клеммах генератора быстро уменьшается, стабилитрон переходит в непроводящее состояние, следом за ним закрывается транзистор VТ2, а транзисторы VТ3 и VT5 открываются, пропуская ток в обмотку возбуждения через транзистор VT5. Процесс повторяется.

Диод VD7 гасит ЭДС самоиндукцию, которая возникает в обмотке возбуждения в момент закрытия транзистора VT5, и предотвращает пробой транзистора VT5.

Резистор обратной связи R10 обеспечивает четкое переключение транзисторов VТ2 и VT3. Когда транзистор VT3 открывается, то повышение потенциала его коллектора, которое передается через резистор R10 в сеть базы транзистора VТ2, способствует быстрому его закрытию. Резистор R7 при пробитии стабилитрона снижает потенциал базы транзистора VТ2 и тем самым способствует его быстрому открытию. Аналогичное назначение имеет резистор R7 относительно транзистора VT5.

Диоды VD4 и VD6 обеспечивают активное запирание транзисторов VT3 и VT5. Они снижают потенциал эмиттера своего транзистора при подаче на его базу позитивного потенциала.

Резистор Rт выполняет функции регуляции напряжения в зависимости от колебания температуры резисторов делителя напряжения. С повышением температуры сопротивление такого терморезистора уменьшается, тогда как сопротивление других элементов нижнего плеча регулятора повышается, а общее сопротивление остается стабильным.

Дроссель LL сглаживает пульсацию выпрямленного напряжения в делителе и предотвращает преждевременное реагирование стабилитрона.

Регулятор напряжения на заводе настраивают подбором резистора R7 и включением его в сеть так, чтобы регулируемое напряжение между клеммой «+» и «массой» генератора находилось в пределах 13,2-14,5 В при разной частоте вращения ротора, нагрузки от потребителей и температуры.

В случае замены одного из элементов делителя напряжения или контура сравнения следует проверить и при необходимости корректировать регулируемое напряжение. Для его повышения резистор R9 соединяют параллельно с резистором верхнего плеча делителя напряжения, а в случае потребности уменьшения напряжения этот резистор припаивают параллельно резистору R3 нижнего плеча.

Чтобы исключить возможность неправильного включения и замыкания обмотки возбуждения на «массу», регулятор с выключателем зажжигания, клеммами Ш и «массой» генератора соединяют с помощью закрытого штекерного соединения.

Если такой регулятор напряжения вышел из строя в дороге, то можно соединить клеммы генератора «+» и Ш и на протяжении 30 минут двигаться с такой скоростью и частотой вращения двигателя, при которой зарядный ток не превышает 15-20 А.

7

Через 1—2 ч подзарядку повторяют. Клеммы «+» и Ш можно соединить через переносную лампочку с тем, чтобы зарядный ток составлял 3-5 А, а при включенных фарах показания амперметра не свидетельствовали о разрядке аккумуляторной батареи.

4. Исследование и диагностирование электрического стартера

Стартер 421.3708: 1 – крышка со стороны коллектора; 2 – коллектор; 3 – стопорная шайба; 4 – вал якоря; 5 – колпак; 6, 23, 28 – втулка (подшипник); 7 – траверса; 8 – щеткодержатель щетки отрицательного вывода; 9 – обмотка якоря стартера; 10 – вывод обмотки возбуждения;11 – контактный болт; 12 – крышка реле; 13 – контакт реле; 14 – контактная пластина; 15 – стержень якоря; 16 – втягивающая обмотка; 17 – удерживающая обмотка; 18 – тяговое реле; 19 – якорь реле; 20 – крышка со стороны привода; 21 – рычаг включения шестерни привода; 22 – шлицевая втулка; 24 – упорное кольцо; 25 – шестерня привода маховика коленчатого вала; 26 – привод; 27 – центрирующий диск; 29 – бандажное кольцо; 30 – якорь стартера; 31 – катушка обмотки возбуждения; 32 – корпус стартера; 33 – пружина щетки; 34 – щеткодержатель щетки положительного вывода

Принцип работы электрического стартера в автотранспорте

При повороте ключа зажигания водителем, выполняется замыкание цепи втягивающего реле. Напряжение от аккумулятора поступает на обмотку реле, в результате чего образовывается сильное магнитное поле. Оно воздействует на якорь, тот сдвигается и реле соответственно втягивается. Зацепленная вилка смещает бендикс (обгонная муфта) по роторному валу. Как следствие шестеренка состыковывается с зубьями маховика.

После срабатывания втягивающее реле прекращает питание цепи. С обратной стороны на нем установлено 2 провода. Один идет для подключения питающего кабеля, а второй передает напряжение на электрический мотор.

8

Как только происходит срабатывание реле, то якорь втягивается и замыкает пятаки, являющиеся разрывными элементами цепи питания мотора. В результате на двигатель подается напряжение, и якорь двигателя начинает вращаться. В тоже время шестерня бендикса находится в зацеплении, поэтому передаточное усилие заставляет коленчатый вал вращается, двигая тем самым поршня в цилиндрах.

После запуска мотора, коленвал начинает обгонять по скорости вращение стартера. Тогда в устройстве срабатывает обгонная муфта, которая и прекращает контакт с валом. Это позволяет предотвратить механические повреждения обеих систем. В противном случае при продолжении подачи питания два механизма просто противодействовали бы друг другу.

Как только двигатель автомобиля переходит в штатный режим работы и водитель отпускает ключ замка зажигания, то пропадает питание стартера. От этого втягивающее реле срабатывает обратно. Отсутствие магнитного поля приводит к тому, что пружина возвращает якорь в штатное положение, пятаки размыкаются и бендикс спускается на место.

Электростартер, работающий по данной схеме, сейчас считается устаревшей конструкцией, главным недостатком которой выступает значительный вес и размер. Для реализации такой конструкции требовалось использование мощного электродвигателя, способного выдавать высокие тяговые усилия. При этом электромотор должен вращаться медленно. Такие стартеры плохо подходят для современных автомобилей, спецтехники, генераторов и прочих устройств, где требуется их установка.

Основные неисправности электростартеров

Электростартер выступает ремонтопригодным механизмом, в случае неисправности который можно восстановить практически до первоначального рабочего состояния. Поскольку он состоит из вращающихся деталей, для него выпускаются ремкомплекты, в состав которых входят мелкие детали, нуждающиеся в периодической замене. Большинство остальных комплектующих, склонных к поломкам, можно найти в свободной продаже. Однако такие части электростартера как корпус в продаже в новом виде не встречаются. Их можно приобрести для ремонта в б/у состоянии. Отсутствие данных комплектующих обусловлено исключением их износа. Если они и нуждаются в замене, то только по причине нештатной ситуации, к примеру, механического повреждения сильным ударом, что бывает при аварии.

Чаще всего электростартера выходят из строя по причине:

Износ подшипников.

Подгорание пятаков.

Стирание зубьев шестерни.

Заклинивание якоря.

Износ и/или заклинивание обгонной муфты.

Перечисленные неисправности относятся к механической части стартера. Большинство из них решаются заменой поврежденной детали. Исключением являются только заклинивание частей механизмов. В таком случае требуется их очистка и

9

смазка. Также простым обслуживанием решается проблема подгорания пятака. Она устраняется механической чисткой.

Более сложными в диагностировании и решении выступают проблемы электрической части. Электростартер может быть неисправен по причине:

Замыкания обмотки.

Обрыва обмотки.

Кроме этого неисправность может вызвать износ щеток контактных пластин коллектора. Это определяется по их размеру. По мере износа они стираются и становятся меньше, поэтому со временем перестают доставать до контактных пластин. Конструкция большинства стартеров предусматривает простой механизм их замены, поскольку данная проблема является самой частой.

10