Генератор переменного тока

Введение  

 

Роль автомобильного транспорта довольно велика в народном хозяйстве и в Вооруженных Силах Украины. Автомобиль служит для быстрого перемещения грузов и пассажиров по различным типам дорог и местности. Автомобильный транспорт играет важнейшую роль во всех сторонах жизни страны. Без автомобиля невозможно представить работу ни одного промышленного предприятия, государственного учреждения, строительной организации, коммерческой фирмы, предприятия сельского хозяйства, воинской части. Значительное количество грузовых и пассажирских перевозок приходится на долю этого транспорта. Легковой автомобиль широко вошел в быт трудящихся нашей страны, стал средством передвижения, отдыха, туризма и работы.

Велико значение автомобиля в Вооруженных Силах  Украины. Боевая и повседневная деятельность войск непрерывно связана с использованием автомобильной техники. От ее наличия и состояния зависят подвижность, маневренность частей, выполнение боевой задачи. На автомобилях устанавливаются ракетные установки, радиолокационные станции, специальное оборудование; автомобильные тягачи используются для буксировки ракет, артиллерийских систем, минометов, самолетов, специальных прицепов. Созданы специальные машины обеспечения: автотопливозаправщики, кислородозаправщики, пусковые агрегаты, краны, штабные автобусы, ремонтные мастерские, машины химических войск, инженерные, санитарные, пожарные и др. Без участия автомобильной техники ни один самолет не может подняться в воздух. Проверка электрических, гидравлических, пневматических и других систем, заправка горючим, маслом, кислородом, воздухом, боеприпасами, буксировка самолетов, очистка взлетно-посадочных полос все это выполняют автомобили.

Таким образом, автомобиль стал неотъемлемым элементом  в сложной деятельности Вооруженных  Сил Украины и народного хозяйства.

Автомобили классифицируют по назначению, проходимости и типу двигателя.

По назначению они делятся на транспортные и  специальные:

-транспортные  автомобили служат для перевозки  различного рода грузов и личного  состава (пассажиров); они подразделяются на грузовые и пассажирские. Первые из них различаются по грузоподъемности и типу кузова, а пассажирские в зависимости от конструкции и вместимости кузова делятся на автобусы и легковые автомобили.

-специальные  автомобили предназначены для выполнения специальных работ или приспособлены для перевозки определенного вида грузов. На них монтируются оборудование, вооружение или устанавливается специальный кузов. Сюда относятся подвижные мастерские, радиостанции, топливозаправщики, краны и др. В армии к специальным автомобилям относятся также тактические транспортеры, предназначенные для подвоза боеприпасов, продовольствия и эвакуации раненых в районе переднего края; колесные тягачи для буксировки тяжелых прицепов и полуприцепов; многоосные шасси, применяемые для транспортировки длинномерных неделимых грузов большой массы.

К специальным  относятся и спортивные автомобили, предназначенные для тренировки и соревнований.

По проходимости автомобили делятся на три группы:

- обычной (дорожной), повышенной и высокой проходимости. Первые из них (ЗИЛ-130) используются главным образом на дорогах.

- повышенной  проходимости — ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 — могут двигаться по дорогам  и участкам местности вне дорог.  Автомобили высокой проходимости  — по дорогам и вне дорог, к ним относятся многоосные автомобили и специальные автопоезда.

По типу двигателя  автомобили делятся на автомобили с :

- дизельными  двигателями.

-карбюраторными  двигателями.

-газобаллонными  двигателями.

-газогенераторными  двигателями. Карбюраторные двигатели работают главным образом на бензине, дизели — на тяжелом (дизельном) топливе, газобаллонные — на сжатом или сжиженном газе, газогенераторные — на твердом топливе (древесина, уголь).

Каждый автомобиль можно разделить на следующие  основные части: двигатель, шасси, кузов, электро- и специальное оборудование.

Двигатель является источником механической энергии, приводящей автомобиль в движение. Сейчас применяются  в основном поршневые двигатели  внутреннего сгорания, реже электрические (в качестве экспериментальных) и другие.

Шасси, состоящее  из трансмиссии, ходовой части и  систем управления, образуют агрегаты и механизмы, которые служат для  передачи усилия от двигателя к ведущим  колесам, для управления автомобилем  и его передвижения.

Кузов служит для  размещения водителя, личного состава и грузов. У грузовых автомобилей общетранспортного и многоцелевого назначения кузов состоит из кабины, грузовой платформы и оперения

Электрооборудование составляют узлы и приборы, предназначенные  для воспламенения рабочей смеси в двигателе, освещения и сигнализации, пуска двигателя, питания контрольно-измерительных приборов.

К специальному оборудованию относятся лебедка, система  регулирования давления воздуха  в шинах, подъемник запасного  колеса.

 
 

 

Техническая характеристика генератора Г- 221

Номинальное напряжение, 12 В

Направление вращения правое (со стороны привода)

Максимальная  сила тока отдачи при 14 В и частоте  вращения ротора 5000 мин-1, 42 А 

 

Общее устройство, назначение, работа генератора Г-221 

 

Генератор Г-221 переменного тока служит для питания потребителей электрической энергии и для зарядки аккумуляторной батареи. Он представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением правого вращения (со стороны привода). Для преобразования переменного тока в постоянный в генератор встроен выпрямитель на шести кремниевых диодах. Максимальная сила тока отдачи генератора (при 14 В и 5000 об/мин) составляет 42 А. Генератор установлен на двигателе с правой стороны и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива коленчатого вала.

1. Крышка генератора со стороны контактных колец;

2. Выпрямительный блок;

3. Болт крепления выпрямительного блока и фазных выводов обмотки статора;

4. Контактные кольца;

5. Контактные кольца;

6. Шарикоподшипник вала ротора со стороны контактных колец;

7. Вал ротора;

8. Изолирующая втулка;

9. Винт крепления щеткодержателя;

10. Плюсовой клеммовый болт (вывод "30");

11. Изолирующая втулка контактного болта;

12. Штекер центрального вывода обмотки статора;

13. Щеткодержатель;

14. Отрицательная щетка;

15. Положительная щетка;

16. Шпилька для крепления генератора к натяжной планке;

17. Крыльчатка шкива;

18. Клювообразный полюсный наконечник ротора со стороны привода;

19. Шкив привода генератора;

20. Гайка крепления шкива;

21. Дистанционное кольцо подшипника;

22. Шарикоподшипник вала ротора со стороны привода;

23. Крышка генератора со стороны привода;

24. Каркас обмотки ротора;

25. Обмотка ротора;

26. Изоляция паза статора;

27. Статор;

28. Клин обмотки статора;

29. Обмотка статора;

30. Клювообразный полюсный наконечник ротора со стороны контактных колец;

31. Стяжной болт;

32. Буферная втулка;

33. Втулка;

34. Отрицательный диод;

35. Изолирующая пластина;

36. Провод фазного вывода обмотки статора;

37. Положительный диод;

38. Держатель положительных диодов;

39. Изолирующая втулка;

40. Держатель отрицательных диодов.

Через отверстия  в ушках крышек 1 и 23 генератор  крепится болтом к кронштейну двигателя и шпилькой к натяжной планке. Чтобы при затяжке болта не обломились ушки крышек, в отверстии крышки 1 имеется резиновая буферная втулка 32. Под действием усилия затяжки поджимая стальная втулка (на рисунке она расположена слева от буферной) смещается, выбирая зазор между ушком и кронштейном крепления генератора, буферная втулка 32 сжимается между стальными втулками и осевое усилие затяжки не передается на ушко. Основные части генератора это ротор, статор 27 и крышки 1 и 23, отлитые из алюминиевого сплава. Ротор состоит из вала 7, на рифленую поверхность которого напрессована стальная втулка и стальные клювообразные полюсы 18 и 30 и образующие вместе с валом и втулкой сердечник электромагнита. На втулке между клювообразными полюсами в пластмассовом каркасе помещена обмотка 25 ротора, называемая обмоткой возбуждения. Концы обмотки выведены через отверстия в полюсе 30 и припаяны к медным контактным кольцам 4 и 5, установленным на пластмассовой втулке. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках 6 и 22 закрытого типа. Смазка закладывается в подшипники при их изготовлении и пополнения при эксплуатации не требует. Внутренняя обойма переднего подшипника 25 свободно посажена на вал ротора и вместе с дистанционным кольцом 21 зажата гайкой крепления шкива между ступицей шкива и буртиком вала. Наружная обойма этого подшипника запрессована в крышку и закреплена между двумя стальными шайбами, стянутыми четырьмя винтами. После затяжки гаек концы винтов раскернивают, чтобы исключить самоотвинчивание гаек. Внутренняя обойма заднего подшипника 6 напрессована на вал ротора, а наружная входит в гнездо крышки 1 и поджимается резиновым кольцом. На валу ротора с помощью сегментной шпонки и гайки закреплен шкив 19 с крыльчаткой 17 вентилятора, служащего для охлаждения выпрямителя и внутренних частей генератора. Воздух засасывается в окна крышки 1. проходит между статором и ротором и через окна крышки 23 крыльчаткой вентилятора выбрасывается наружу. Между ступицей шкива и гайкой установлена пружинная коническая шайба, обращенная выпуклой стороной к гайке. Шкив и вентилятор изготовлены из тонколистовой стали и соединены электросваркой. Сердечник статора 27 набран из пластин электротехнической стали толщиной 1 мм. В четырех местах по наружной поверхности пластины соединены сваркой. На внутренней поверхности статора имеется 36 пазов полузакрытой формы, изолированные картоном. В пазах уложена трехфазная обмотка статора, закрепленная от выпадения клиньями 28, в качестве которых используются пластмассовые трубки. Каждая фазная обмотка состоит из шести последовательно соединенных катушек. Фазные обмотки соединены а звезду с выводом нулевой точки на штекер 12 (без маркировки). Этот вывод используется для подключения реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи. Для повышения электрической прочности и теплопроводности обмотки статор пропитан лаком. На крышке -1 генератора винтом закреплен щеткодержатель 13 со щетками 14 и 15. Через щетки, изготовленные из меднографитовой смеси и прижатые пружинами к контактным кольцам ротора, подводится ток к обмотке возбуждения. Щетка 14 через пластину соединена с "массой" генератора, а щетка 15 - со штекером "67". Детали выпрямителя также прикреплены к крышке 1 генератора. Выпрямитель преобразовывает переменный ток, вырабатываемый генератором, в постоянный, которым питаются потребители электрической энергии автомобиля. Выпрямитель собран по трехфазной мостовой схеме из шести кремниевых диодов типа ВА20 - полупроводниковых приборов, пропускающих ток только в одном направлении. Диоды находятся в специальном выпрямительном блоке, состоящем из двух алюминиевых держателей 38 и 40 с диодами. С целью упрощения конструкции выпрямителя три диода имеют на корпусе "плюс" выпрямленного тока ("положительные" диоды). Они запрессованы в держатель 38, соединенный с выводом "30" генератора. Другие три диода создают на корпусе "минус" выпрямленного тока ("отрицательные" диоды). Они запрессованы в соединенный с "массой" держатель 40 выпрямительного блока, соединенный с "массой". Диоды запрессованы в алюминиевые держатели для того, чтобы обеспечить эффективный отвод тепла от их корпуса к держателям, которые для охлаждения продуваются воздухом. В случае выхода диодов из строя их нельзя заменять по отдельности надо заменять целиком выпрямительный блок. На генераторах выпуска до 1977г. отрицательные диоды были запрессованы в крышку 1, а положительные - в алюминиевый держатель, соединенный с выводом "30" и прикрепленный вместо выпрямительного блока к крышке 1. У этих генераторов можно было заменять отдельные поврежденные отрицательные диоды, аккуратно впрессовывая и запрессовывая их на прессе. Если выходил из строя положительный диод, то необходимо было заменять целиком держатель с положительными диодами. Работает генератор следующим образом. Когда ключ выключателя зажигания находится в положении 1 (зажигание), через обмотку возбуждения генератора проходит электрический ток, создающий вокруг полюсов ротора магнитный поток. При вращении ротора под каждым зубцом статора проходит то южный, то северный клювообразный полюс ротора и магнитный поток, проходящий через обмотку статора, меняется по величине и направлению. Этот переменна магнитный поток создает в обмотке статора электродвижущую силу. Клювообразная форма полюсов ротора подобрана таким образом, чтобы получить форму кривой электродвижущей силы, близкую к синусоидальной.  

 

Правила проверки и эксплуатации генератора

При эксплуатации, обслуживании и ремонте генератора следует соблюдать нижеприведенные  правила, нарушение которых может  привести к повреждению регулятора напряжения или вентилей выпрямителя. Вывод “минус” аккумуляторной батареи всегда должен соединяться с массой, а “плюс” - подключаться к зажиму генератора.

Ошибочное обратное включение  батареи немедленно вызовет повышенный ток через вентили генератора и отказ их в работе. Не допускается работа генератора с отсоединенными от зажима проводами потребителей (особенно с отсоединенной аккумуляторной батареей).

Это вызовет опасное повышение  напряжения на вентилях, и они могут  быть повреждены. Запрещается проверка работоспособности генератора “на искру” даже кратковременным соединением зажима генератора с массой или штекером .При этом через вентили протекает значительный ток, и они пробиваются. Проверять генератор можно только с помощью амперметра и вольтметра. Запрещается проверка цепей зарядного тока мегоомметром или лампой, питаемой напряжением более 36 В. Если такая проверка необходима, то предварительно следует отсоединить провода от генератора и регулятора напряжения.

Проверять качество изоляции статора повышенным напряжением следует только на стенде и обязательно с отсоединенными от вентилей выводами фазных обмоток. При электросварке узлов и деталей кузова автомобиля следует отсоединять провода от всех клемм генератора и аккумуляторной батареи.

 
 

Проверка обмотки. Проверка вентилей генератора

Проверка обмотки  возбуждения ротора. Исправность  обмотки и надежность прилегания щеток к контактным кольцам можно  проверить на стенде без разборки генератора, измерив сопротивление  между штекером и корпусом генератора. Если обмотка не имеет коротко-замкнутых витков и щетки хорошо притерты к контактным кольцам, то сопротивление должно быть при температуре20С. После разборки генератора проверяют сопротивление обмотки возбуждения между двумя контактными кольцами, которое должно быть (4,3±0,2) Ом при температуре 20 °С. При этом надо следить за надежностью контакта между кольцами ротора и присоединенными к ним проводниками. Проверка статора. Статор проверяется отдельно после разборки генератора. Выводы его обмотки должны быть отсоединены от вентилей выпрямителя. В первую очередь проверяют омметром или с помощью контрольной лампы и аккумуляторной батареи, нет ли обрывов в обмотке статора и не замыкаются ли ее витки на корпус. Изоляция проводов обмотки должна быть без следов перегрева, который происходит при коротком замыкании в вентилях выпрямителя. Статор с такой поврежденной обмоткой следует заменить. Затем проверяют специальным дефектоскопом, нет ли в обмотке статора короткозамкнутых витков. Проверка вентилей выпрямителя. Исправный вентиль пропускает ток только в одном направлении, неисправный может вообще не пропускать ток (обрыв цепи) или пропускать ток в обоих направлениях (короткое замыкание). Короткое замыкание вентилей можно проверить без снятия генератора с автомобиля, предварительно отсоединив провода от аккумуляторной батареи и генератора. Проверить можно омметром или с помощью лампы (25-40Вт)аккумуляторнойбатареи. Сначала проверяют, нет ли замыкания одновременно в положительных и отрицательных вентилях. Для этого “+” батареи через лампу подсоединяют к зажиму генератора, а “-” батареи к корпусу генератора. Если лампа горит, то и отрицательные, и положительные вентили имеют короткоезамыкание. Проверить короткое замыкание отрицательных вентилей можно, соединив “+” батареи через лампу со штекером нулевого провода обмотки статора, а “-” батареи - с корпусом генератора.Горение лампы означает короткое замыкание в одном или нескольких отрицательных вентилях. Следует помнить, что в этом случае горение лампы может быть следствием замыкания витков обмотки статора на корпус генератора. Однако такая неисправность встречается реже, чем короткое замыкание вентилей. Для проверки короткого замыкания в положительных вентилях “+” батареи через лампу соединяют с зажимом генератора, а “-” батареи со штекером вывода нулевой точки обмотки статора Горение лампы укажет на короткое замыкание одного или нескольких положительных вентилей. Без разборки генератора обрыв в вентилях можно обнаружить только косвенно при проверке генератора на стенде по значительному снижению (на 20-30 %) силы отдаваемого тока по сравнению с номинальным. Если обмотки генератора исправны, а в вентилях нет короткого замыкания, то причиной уменьшения отдаваемого тока является обрыв в вентилях. 

 

Разборка генератора  

 

Отвернув винты крепления, снимают щеткодержатель со щетками. Отворачивают гайки стяжных болтов и снимают крышку генератора вместе с ротором. Зажимают ротор в тисках, отворачивают гайку крепления шкива и съемником 02.7823. 9504 снимают шкив с вала ротора. Вынимают из паза на валу сегментную шпонку и снимают крышку. Отворачивают гайки винтов, соединяющих наконечники вентилей с выводами обмотки статора, вынимают из колодки штекер нулевого провода и извлекают статор из крышки генератора. Отворачивают гайку контактного болта и снимают выпрямительный блок (или радиатор с положительными вентилями). Сборка. Собирают генератор в последовательности, обратной разборке. Несоосность отверстий в лапах крышек генератора должна быть не более 0,4 мм. Поэтому при сборке необходимо вставлять в эти отверстия специальный калибр. Коническая пружинная шайба шкива выпуклой стороной должна соприкасаться с гайкой. Гайку шкива затягивать моментом 4,5—7,2 кгс-м. Замена щеткодержателя. Если щетки износились и выступают из щеткодержателя меньше чем на 5 мм, то заменяют щеткодержатель со щетками. Перед установкой щеткодержателя продувают место установки от угольной пыли и удаляют протиркой масло, смешанное с угольной пылью. Замена подшипника ротора со стороны привода. Чтобы извлечь неисправный подшипник из крышки, необходимо отвернуть гайки винтов, стягивающих шайбы крепления подшипника, снять шайбы с винтами и на ручном прессе выпрессовать подшипник. Если гайки не отворачиваются (концы винтов раскернены), то следует спилить концы винтов. Устанавливать новый подшипник в крышку генератора можно только в том случае, если отверстие для подшипника не деформировано. Диаметр отверстия должен быть 41,967-41,992 мм. Если отверстие имеет больший диаметр или деформировано, следует заменить крышку новой. Подшипник в крышку запрессовывают на прессе и затем зажимают между двумя шайбами, стянутыми винтами с гайками. После затягивания гаек концы винтов следует раскернить. Замена вентилей. Если на генераторе установлен выпрямительный блок, то в случае выхода из строя одного из вентилей заменяется выпрямительный блок. Если вентили находятся в крышке и радиаторе, то можно менять отрицательные вентили, запрессованные в крышку. Положительные вентили, запрессованные в радиатор, менять не допускается. Если поврежден один или несколько положительных вентилей, то заменяют радиатор вместе с вентилями. Неисправный отрицательный вентиль аккуратно выпрессовывают на прессе. Нельзя выбивать его молотком, чтобы не испортить отверстие под вентиль и не повредить другие исправные вентили, запрессованные в крышку. Новый вентиль аккуратно, без перекоса запрессовывают в крышку также на прессе с помощью пуансона А.76028 и опоры А.76031. Категорически запрещается запрессовывать вентиль ударами молотка. Усилие запрессовки должно действовать на корпус вентиля, как показано на рис. 158 стрелками. Вентили запрессовывают до упора фланца в крышку генератора. Для вентилей, имеющих ненакатанный поясок около фланца, допускается зазор 0,1 — 1 мм между фланцем вентиля и поверхностью крышки.