Призначення, типи, конструкція і принцип роботи генераторних установок змінного струму

Генератор на автомобілі – основне джерело енергії, призначений для живлення всіх споживачів (крім стартерів) і підзарядки акумуляторної батареї при працюючому двигуні.

Для зарядки акумуляторної батареї необхідний постійний струм, тому генераторні установки оснащені вмонтованими випрямлячами на напівпровідникових вентилях (діодах).

Нормальна робота споживачів може бути забезпечена тільки при живленні їх струмом з оптимальною стабільною напругою. Напруга генератора внаслідок 6, 7, 8 – кратної зміни частоти обертання ротора і струмового навантаження не залишається постійною. Задана напруга при різній частоті обертання підтримується з допомогою регулятора напруги.

Комплект генератора змінного струму з випрямлячем і регулятором напруги називається генераторною установкою змінного струму.

Привод генератора здійснюється від колінчастого вала передачею, що має постійне передавальне відношення ( n _ген. залежить від n _дв.).

Генератори

За видом струму

постійного струму (Г214А1)

змінного струму

За способом збудження

із збудженням від постійних магнітів (ГТ1 – А)

з електромагнітним збудженням

За типом обмотки збудження

за кількістю фаз

з одностороннім збудженням

з двостороннім збудженням

за кількістю обмоток збудження

Рис. 9. 3. Класифікація генераторів.

Принципова схема генератора змінного струму з рухомою обмоткою збудження, яка живиться через щітки і контактні кільця, приведена на рис. 9. 4.

Рис. 9. 4 . Схема генератора з рухомою обмоткою збудження:

а – схема конструкції; б – електрична схема; в – ротор; 1 – обмотка котушок статора;

2 – статор; 3 – ротор; 4 – обмотка збудження; 5 – щітка; 6 – контактні кільця.

Трьохфазна напруга індукується в нерухомих 1 обмотках статора 2, що пересікаються при обертанні ротора 3 його електромагнітним полем, яке створюється в обмотці 4 збудження.

Ротор складається з вала, на якому напресована втулка з обмоткою збудження і двома магнітопроводами з полюсними дзьобоподібними наконечниками, що утворюють 12 – полюсний магніт. Кінці обмотки збудження припаяні до двох ізольовано посаджених на вал контактних кілець.

В пазах статора, набраного з пластин електротехнічної сталі, закріплено 18 котушок фазних обмоток (Г – 250). В кожну фазу послідовно включені по 6 котушок. Фази з’єднані в “ зірку ”. Кінці фаз спаяні між собою в спільну нульову точку 0, яку інколи виводять окремим (нульовим) проводом (в генераторах Г272 і Г221) чи ізолюють в генераторі. Початки трьох фаз виведені до випрямляча. У випадку виведення нульового проводу з генератора можна зняти два різні за значеннями напруги: фазну U_ф – між початком фаз і нульовим проводом та лінійну U_л – між виводами фаз. Діючі (за вимірами приладів) лінійні напруги в раз більше фазних напруг при синусоїдальній зміні ЕРС, а лінійні струми I_л дорівнюють фазним I_ф.

Під час роботи генератора поряд з кожним зубцем статора проходить почергово то північний, то південний полюси ротора (рис. 9. 4 а). При цьому фазні обмотки статора перетинаються змінним як по значенню, так і за напрямом магнітним потоком, і у витках фазних обмоток індукується змінна електрорушійна сила. Застосування дзьобоподібних полюсів ротора

(рис. 9.4 в) забезпечує близьку до синусоїди форму кривої електрорушійної сили.

Генератор Г – 250 (з різними розмірами приводних шківів) встановлюють на автомобілях ЗИЛ – 130, ГАЗ – 53А, ГАЗ – 24, УАЗ – 469 тощо). Він представляє собою трьохфазну синхронну електричну машину з електромагнітним збудженням і вмонтованим двохпівперіодним випрямним блоком. Максимальна потужність – 600 Вт, номінальна напруга - 14 В.

Основні частини генератора: статор 1 (рис. 9. 5 а), ротор 20, передня 22 і задня 3 кришки, шків 19, вентилятор 21 і випрямний блок 4.

Рис. 9. 5. Генератор Г – 250Ж1:

а – загальний вигляд; 1 – статор; 2 – обмотка статора; 3 – кришка; 4 – випрямний блок; 5 і 14 – підшипники; 6 – контактні кільця; 7 – щітки; 8 – клема “ Ш”;

9 – щіткотримач; 10 – болт кріплення щіткотримача; 11 – полюсний наконечник;

12 – обмотка збудження; 13 – стальна втулка; 15 – шпонка; 16 – шайба; 17 – гайка кріплення шківа; 18 – втулка упорна; 19 – шків; 20 – ротор; 21 – вентилятор; 22 – кришка; 23 – стяжний болт;

б – випрямний блок БПВ4 – 45; 1 – негативна шина (тепловідвод); 2 – діод ВА – 20 зворотної полярності; діод ВА - 20 прямої полярності; 4 – затискач для виведення фази генератора; 4 – ізоляційні втулки; 5 – позитивна шина.

Статор набраний з пластин електротехнічної сталі, зварених між собою. З внутрішньої сторони в пазах статора з допомогою текстолітових клинів закріплені 18 котушок фазних обмоток. Котушки мають по 13 витків дроту ПЭВ – 2 діаметром 1, 35...1, 45 мм. Фази, які мають по шість котушок, з’єднані в “зірку”. Кінці фаз спаяні, а початки з’єднані із затискачами кремнієвого випрямного блока типу БПВ – 45 чи ВБГ – 1.

Ротор генератора, на валу якого розміщені втулка 13 з обмоткою 12 збудження, дзьобоподібні полюсні наконечники 11 і два контактні кільця 6 з ізолювальними втулками, обертається в двох кулькових підшипниках 5 і 14, встановлених відповідно в кришках 3 і 22. Обмотка збудження складається з 570 витків дроту діаметром 0, 74...0, 83 мм. Її опір при температурі 25 ⁰ С складає 3, 7 0, 2 Ом. Обмотки ротора і статора просочуються лаком. Підшипники передньої і задньої кришок ущільнені з двох сторін.

Кришки генератора спільно з лапами кріплення відлиті з алюмінієвого сплаву. В отвори лап і в місця посадки підшипників для підвищення міцності і довговічності встановлені стальні втулки. Друга лапа передньої кришки служить для кріплення натяжної планки. В обох кришках виконані вентиляційні вікна.

Щітковий вузол складається з щіткотримача 9, закріпленого болтом 10 на задній кришці, і двох щіток 7. Одна з щіток з’єднана з клемою 8 (Ш), а друга болтом кріплення щіткотримача  з корпусом (“  “) генератора. На кришці встановлено ізольований від корпуса затискач генератора “ +”. Клеми

“ + ”, “  “ і Ш генератора з’єднують з однойменними клемами регулятора напруги. Живлення обмотки збудження подається через мідно графітові щітки марки М1, які притискаються до контактних кілець з зусиллям

1, 8...2, 6 Н. Щітки прямокутного перерізу 6  6, 5 мм, їх висота 15 мм. В них зароблені мідні канатики, перехідний опір яких не більше 5 Ом.

Випрямний блок БПВ – 45 складається з двох шин – тепло відводів 1 і 6 (рис. 9. 10 б) із запресованими в них діодами типу ВА20 прямої 3 і зворотньої 2 полярності. Тепловідводи скріпляють гвинтовими затискачами 4 через ізолювальні втулки 5. Виводи діодів прямої і зворотної полярності попарно з’єднані між собою і з гвинтовими затискачами 4, до яких підключені початки фазних обмоток статора. Випрямні блоки БПВ – 4,

ВБГ – 1 і ВБГ – 1Б взаємозамінні.