Как регулировать напряжение генератора

7

Регулирование напряжения генераторов

Напряжение на клеммах полностью заряженной аккумуляторной батареи определяется зарядным напряжением U_r Оно должно иметь строго определенную постоянную величину. Напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от частоты вращения якоря и от магнитного потока возбуждения:

где с — постоянный коэффициент, зависящий от конструкции генератора; Ф — магнитный поток возбуждения; со — частота вращения якоря генератора.

Якорь генератора клиноременной передачей связан с коленчатым валом двигателя, и частота его вращения меняется в широких пределах, следовательно, при постоянном магнитном потоке напряжение на клеммах генератора также будет меняться в широком диапазоне.

Регулирование напряжения автомобильных генераторов происходит следующим образом. Как только напряжение на клеммах генератора достигает предельно допустимой величины, в цепь обмотки возбуждения включается резистор, в результате резко уменьшается сила тока возбуждения и соответственно падает напряжение на клеммах генератора. При этом резистор отключается, сила тока возбуждения увеличивается, и напряжение генератора вновь возрастает. Это происходит непрерывно, и тем самым на клеммах генератора поддерживается требуемое напряжение.

Рис. 3.15. Схема вибрационного регулятора напряжения: 1 — ярмо; 2 — пружина; 3 — якорь; 4 — сердечник; 5 — контакты; 6 — обмотка реле; 7 — резисторы; 8 — обмотка возбуждения; 9 — генератор

Для поддержания напряжения генератора в определенных пределах используются регуляторы напряжения, включенные в цепь обмотки возбуждения генератора (рис. 3.15). Рассмотрим подробнее процесс регулирования.

Напряжение U_T генератора переменного тока со встроенным выпрямительным блоком выражается зависимостью

где Е_г — ЭДС генератора; U₀ — падение напряжения на выпрямительном устройстве; Z — полное сопротивление обмотки статора; /_г — ток генератора (среднее значение выпрямленного тока).

Так как Е_т = спФ, где с — постоянный коэффициент генератора; п — частота вращения ротора; Ф — магнитный поток, то U_T = = спФ — U₀ — ZI_r

Без учета остаточного магнитного потока полюсов ротора магнитный поток генератора выражается зависимостью

где /_в — ток возбуждения; а и b — постоянные коэффициенты, зависящие от конструкции генератора и применяемых магнитных материалов.

Подставляя последнюю зависимость в выражение для напряжения генератора, получим

Из полученной зависимости ясно, что постоянства напряжения генератора при изменении частоты вращения и нагрузки можно добиться, изменяя силу тока возбуждения. Повышение частоты вращения ротора должно сопровождаться уменьшением тока возбуждения, а увеличение нагрузки — его увеличением.

На автомобилях для регулирования напряжения генераторов применяются регуляторы напряжения дискретного типа, в основу работы которых положен принцип действия различного рода реле. Рассмотрим работу регулятора на примере простейшего вибрационного (электромагнитного) регулятора напряжения.

Вибрационный регулятор напряжения (рис. 3.16) имеет добавочный резистор R_d, который включается последовательно в обмотку возбуждения ОВ. Величина сопротивления резистора рассчитана так, чтобы обеспечить необходимое напряжение генератора при максимальной частоте вращения. Обмотка регулятора ОР, намотанная на сердечнике 4, включена на полное напряжение генератора. При неработающем генераторе пружина 1 оттягивает якорь 2 вверх, удерживая контакты 3 в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения ОВ через контакты 3 и якорь 2 подключена к генератору, минуя резистор R_d.

С увеличением частоты вращения ток возбуждения работающего генератора и его напряжение растут. При этом увеличиваются сила тока в обмотке регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленного значения, силы магнитного притяжения якоря 2 к сердечнику 4 недостаточно для преодоления силы натяжения пружины 1 и контакты 3 регулятора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения проходит, минуя добавочный резистор.

Рис. 3.16. Схема подключения вибрационного регулятора напряжения: / — пружина; 2 — якорь; 3 — контакты; 4 — сердечник

При достижении напряжением генератора значения размыкания U_p сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора напряжения размыкаются. При этом в цепь обмотки возбуждения включится добавочный резистор и ток возбуждения, достигший к моменту срабатывания значения /_р, начнет падать. Уменьшение тока возбуждения повлечет за собой уменьшение напряжения генератора (рис. 3.17).

Уменьшение напряжения генератора сопровождается уменьшением тока в обмотке ОР. Когда напряжение уменьшится до значения замыкания U₃, сила натяжения пружины преодолевает силу магнитного притяжения якоря к сердечнику, контакты вновь замкнутся и ток возбуждения увеличится. Этот процесс периодически повторяется. В результате происходит пульсация напряжения генератора и тока возбуждения. Среднее значение напряжения U_cp определяет величину регулируемого напряжения генератора. Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от натяжения пружины. Изменяя натяжение пружины, можно регулировать напряжение генератора.

Рис. 3.17. Временные характеристики регулирования напряжения генератора

В конструкцию вибрационных регуляторов напряжения входит ряд дополнительных узлов, назначение которых — обеспечить повышение частоты колебаний якоря с целью уменьшения пульсаций (ускоряющие обмотки или резисторы), стабилизацию напряжения (выравнивающие обмотки), уменьшение влияния температуры на величину регулируемого напряжения (добавочные резисторы из нихрома или константана, биметаллические пластины, магнитные шунты).

Недостатком вибрационных регуляторов является наличие вибрирующих контактов, которые подвержены износу, и пружины, характеристики которой в процессе эксплуатации меняются. Особенно сильно эти недостатки проявились в генераторах переменного тока, у которых ток возбуждения почти в два раза больше, чем в генераторах постоянного тока, так как обычный вибрационный регулятор напряжения может работать при силе тока не более 1,5—1,8 А, и при больших значениях силы тока контакты регулятора очень быстро изнашиваются.

Для использования вибрационных регуляторов с генераторами переменного тока было найдено техническое решение, при котором обмотку возбуждения разделяли на две параллельные ветви и в каждую ветвь включали отдельный регулятор напряжения. При этом ток, проходящий через контакты регулятора, уменьшился вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва используют также двухступенчатый регулятор напряжения, который имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением.

Совершенствование регуляторов напряжения шло прежде всего по пути широкого использования полупроводниковых приборов.

Сначала появились контактно-транзисторные конструкции, а затем и бесконтактные.

В полупроводниковых регуляторах ток возбуждения регулируется с помощью транзистора, эмиттерно-коллекторная цепь которого включена последовательно в обмотку возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регулятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкнутые контакты). При снижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые контакты).

Контактно-транзисторный регулятор напряжения (рис. 3.18) работает следующим образом. До момента достижения напряжением генератора U_r регулируемого значения контакты вибрационного реле разомкнуты.

При этом транзистор VT открыт, так как через переход эмиттер-база протекает ток базы (Б) от клеммы «+» генератора через переход эмиттер-база транзистора, резистор Rq на клемме «-» генератора. Сопротивление резистора Rq подбирается таким образом, чтобы ток базы обеспечивал полное отпирание транзистора. По обмотке возбуждения ОБ через эмиттер Э и коллектор К транзистора в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с увеличением частоты вращения. При достижении определенного значения напряжения ток в обмотке реле ОР достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах реле потенциал базы становится больше потенциала эмиттера благодаря включенному в его цепь диоду VD. Вследствие этого базовый ток становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора. Диод VD обеспечивает активное запирание транзистора.

Рис. 3.18. Контактно-транзисторный регулятор напряжения

В результате запирания транзистора ток возбуждения, поддерживаемый ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения, при протекании через гасящий диод VD_T уменьшается. При этом уменьшается и напряжение генератора U_T, контакты реле размыкаются и транзистор открывается. Далее процесс повторяется.

Гасящий контур, включающий в себя диод VD_T является обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в моменты закрытого состояния транзистора и достигающая нескольких сотен вольт, могла бы вызвать пробой транзистора и выход его из строя.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличивается срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему зависит от возможной разрегулировки.

Данный недостаток исключен в бесконтактных регуляторах напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения (рис. 3.19) содержит транзистор VT1, который выполняет функции контактов в контактно-транзисторном регуляторе. Управление транзистором VT1 производится посредством резисторов Rl, R2 и стабилитрона VD1. При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно стабилитрону VD1, меньше значения, соответствующего рабочему пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом ток не проводит, следовательно, ток базы транзистора VT1 равен нулю. Транзистор VT1 в данном случае закрыт, а транзистор VT2 открыт.

При достижении напряжением генератора регулируемого значения напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном

Рис. 3.19. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором типа

направлении резко уменьшается. В результате возникает ток базы транзистора VT1, протекающий по цепи: положительный вывод генератора — переход эмиттер-база транзистора VT1 — стабилитрон VD1 — резистор R2 — отрицательный вывод генератора. Транзистор VT1 при этом открывается, транзистор VT2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряжение на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора VT1. Транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 переключается в открытое состояние и т. д.

Соотношение величин сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Ранее была рассмотрена схема регулятора, в котором выходным являлся транзистор типа р-п-р (прямой проводимости). Ознакомимся с простейшей схемой регулятора напряжения, включающей транзистор типа п-р-п (обратной проводимости) (рис. 3.20).

В данной схеме обмотка возбуждения включена между коллектором транзистора VT2 и положительным выводом генератора. Когда напряжение генератора меньше регулируемого значения, напряжение на стабилитроне VD1 меньше его напряжения стабилизации и стабилитрон закрыт, т. е. отсутствует ток базы транзистора /77, и он также закрыт. При этом выходной транзистор VT2 открыт током базы, протекающим по цепи положительный вывод генератора — резистор R3 — диод VD2 — переход база-эмиттер транзистора VT2 — отрицательный вывод генератора. В результате через коллектор и эмиттер транзистора IT2 к обмотке возбуждения протекает ток.

Когда напряжение генератора достигает регулируемого значения, происходит рабочий пробой стабилитрона VD1. Это достигается необходимым соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2. При пробое стабилитрона появляется ток базы транзистора VT1, и

Рис. 3.20. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором типа п-р-п

он открывается. Открытый транзистор шунтирует резистор R4, и ток в нем прекращается. В результате потенциалы базы и эмиттера транзистора VT2 становятся одинаковыми, и он закрывается, прерывая ток возбуждения.

Регулятор напряжения 201.3702 служит для автоматического поддержания напряжения генератора на автомобилях марок «ЗИЛ» и «УАЗ», необходимого для обеспечения нормального зарядного режима аккумуляторной батареи и нормальной работы потребителей.

Регулятор напряжения бесконтактный, на полупроводниковых приборах. Схема регулятора показана на рис. 3.21.

Схема включает следующие блоки: измерительный блок, выходной транзисторный ключ, блок защиты и отрицательную обратную связь.

Рис. 3.21. Схема регулятора напряжения 201.3702: R1 — резистор МЛТ-0,25-820; R2 — подстроечный резистор МЛТ-0,5; R3 — резистор МЛТ-0,5-150; R4, R8 — резисторы МЛТ-0,5-300; R5 — резистор МЛТ-0,5-270; R6 — резистор МЛТ-1,0-470; R7 — резистор МЛТ-0,5-3,3; R9 — резистор МЛТ-0,5-100; R10- резистор МЛТ-0,25-270; Rll, R13 — резисторы МЛТ-0,125-51; R12 — резистор МЛТ-0,5-470; RI4 — резистор МЛТ-0,5-510; R15 — резистор МЛТ-0,5-100; С1, С2 — конденсаторы К73-9-0.1; VT1 — транзистор КТ502В; VT2, VT3, VT4, VT5 — транзисторы КТ837Х; VD1 — диод КД105Б; VD2 — диод КД202В; VD3 —

При неработающем двигателе напряжение на выводах питания регулятора равно напряжению аккумуляторной батареи и недостаточно для открывания измерительного транзистора VT1, эмиттер которого подключен к стабилитрону VD, выполняющему функцию источника опорного напряжения. В результате этого управляющий транзистор VT3 закрыт, а транзисторы VT4, VT5 открыты. В цепи обмотки возбуждения генератора протекает постоянный ток, ограничиваемый ее активным сопротивлением и падением напряжения на эмиттер-коллекторном переходе насыщенного силового транзистора.

После пуска двигателя уровень напряжения на выводах начинает повышаться. Соответственно повышается напряжение на базе измерительного транзистора VT1, который открывается при значении напряжения на выводах, несколько большем нормального уровня, и своим коллекторным током открывает транзистор VT3. Транзисторы VT4, VT5 закрываются, и сила тока в цепи обмотки возбуждения уменьшается, что вызывает снижение напряжения в сети электропитания автомобиля. При уменьшении регулируемого напряжения до значения, при котором ток входного делителя R1—R4 становится недостаточным для удержания измерительного транзистора VT1 открытым, последний закрывается и переводит в закрытое состояние управляющий транзистор VT3 и в открытое — транзисторы VT4, VT5. Напряжение на выводах регулятора вновь повышается. Далее процесс регулирования повторяется, в результате чего напряжение в бортовой сети автомобиля автоматически поддерживается на заданном номинальном уровне.

Во время эксплуатации необходимо постоянно следить за чистотой поверхности корпуса регулятора и надежностью соединения его штепсельного разъема. Обозначение выводов регулятора напряжения указано на торце изолятора штепсельного разъема. Запрещается менять местами или соединять перемычкой штепсельные наконечники изолятора, установленного на регуляторе напряжения. При обнаружении неисправности в регуляторе его следует заменить.

4. Назвать возможные способы регулирования напряжения генератора.

Из последней формулы видно, что величину ЭДС, а, следовательно, и напряжения на зажимах генератора можно регулировать следующими способами:

1. Изменением частоты вращения первичного двигателя, для чего нужно сложное механическое устройство.

2. Изменением магнитного потока. С этой целью в цепь обмотки возбуждения вводится регулировочный реостат, с помощью которого можно регулировать ток возбуждения а, следовательно, и магнитный поток. Этот способ прост, экономичен и находит широкое применение на практике.

5.Что представляет из себя характеристика хх генератора, как она снимается?

Характеристика холостого хода – это зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения при отключенной нагрузке и постоянной частоте вращения ротора.

U = f (Iв), при Iн = 0, n = const.

Для снятия этой характеристики необходимо отключить нагрузку, запустить первичный двигатель и меняя ток возбуждения, регулировочным реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения, фиксировать напряжение на зажимах генератора.

Характеристика ХХ повторяет характеристику намагничивания ферромагнитного материала.

6.Что представляет из себя внешняя характеристика генератора, как она снимается?

Внешняя характеристика — зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки, при постоянном сопротивлении цепи возбуждения и постоянной частоте вращения ротора. U = f (Iн), при Rв = const, n = const.

Для снятия этой характеристики необходимо подключить нагрузку, запустить первичный двигатель и меняя ток нагрузки (включением ламп накаливания), фиксировать напряжение на зажимах генератора. С ростом нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается.

7. Какие причины вызывают снижение напряжения на зажимах генератора параллельного возбуждения при увеличении нагрузки?

Из равенства U_н=Е–IяRя видно, что увеличение силы тока в нагрузке приводит к увеличению тока якоря, что приводит к увеличению падения напряжения в обмотке якоря (IяRя) и уменьшению напряжения на зажимах генератора.

Дальнейшее увеличение нагрузки ведет к значительному уменьшению напряжения на зажимах генератора, а значит и к значительному уменьшению тока в обмотке возбуждения Iв (уменьшению магнитного потока) генератора. Генератор выходит из области магнитного насыщения статора и ЭДС генератора уменьшается (Е=С_Е*n*Ф). Т.о. уменьшение напряжения на зажимах генератора при увеличении нагрузки вызывают следующие причины:

1. При увеличении нагрузки увеличивается потеря напряжения в обмотке якоря.

2. При увеличении нагрузки усиливается размагничивающее действие реакции якоря.

3. Третья причина является следствием двух первых. Уменьшение напряжения вызванное двумя первыми причинами приводит к уменьшению тока возбуждения (магнитного потока), а, следовательно, к уменьшению ЭДС и еще большему уменьшению напряжения на зажимах генератора. У генераторов параллельного возбуждения процентное изменение напряжения при переходе от режима холостого хода к номинальной нагрузке составляет 25-30%.

Регулирование напряжения генератора

Напряжение генератора при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя должно поддерживаться на строго определенном уровне, зависящем от потребного зарядного напряжения на выводах полностью заряженной аккумуляторной батареи.

Для того чтобы напряжение генератора не повышалось при увеличении частоты вращения якоря, уменьшают силу тока в обмотке возбуждения, а вместе с ней и магнитный поток, создаваемый этой обмоткой. Для этого, как только напряжение генератора достигает предельно допустимого значения, в цепь обмотки возбуждения последовательно с ней включают резистор. Общее сопротивление соединения резистор — обмотка возбуждения возрастает, а сила тока возбуждения уменьшается, что вызывает падение напряжения генератора. При понижении его ниже допустимого значения резистор замыкается накоротко, т. е. выключается из работы, что приводит к возрастанию силы тока возбуждения и увеличению напряжения генератора. Эти процессы происходят с большой частотой, и на выводах генератора поддерживается среднее значение требуемого напряжения.

Данный принцип регулирования напряжения может быть осуществлен вибрационными реле или контактно-транзисторными и транзисторными регуляторами.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Студопедия рекомендует:

Столыпинская аграрная реформа П. А. Столыпин. В 1906–1911 гг. Председателем Совета министров являлся П. А. Столыпин (1862–1911). Он происходил из.
Расчет коэффициента эластичности спроса по цене 1. Рассчитаем коэффициент эластичности спроса по цене. Р1 = 30 руб.
Вопрос 25. Договор аренды: понятие, характеристика, стороны, существенные и иные условия, форма. Виды договоров аренды К отношениям, связанным с арендой, применяются общие положения (гл.
Основные функции культуры Культура представляет собой многофункциональную систему. Функциональный анализ культуры предполагает наличие в любом социуме.
Внутренняя среда организации Внутренняя среда организации – это перечень всех внутриорганизационных факторов.

Работа генератора и проверка регулятора напряжения

Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.

Генераторная установка — достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов.

Технические характеристики генераторов

Максимальная сила тока отдачи (при 13 В и 5000 мин -1 ), А

Пределы регулируемого напряжения, В

Максимальная частота вращения ротора, мин -1

Передаточное отношение двигатель-генератор

Особенности устройства и принцип действия

Генератор типа 37.3701 — переменного тока, трехфазный, со встроенным выпрямительным блоком и электронным регулятором напряжения, правого вращения (со стороны привода), с вентилятором у приводного шкива и вентиляционными окнами в торцевой части. Для защиты от грязи задняя крышка генератора закрыта защитным кожухом.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. Такие катушки, помещенные в пазы магнитопровода (железного пакета), представляют собой обмотки статора — важнейшей неподвижной части генератора — именно они генерируют переменный электрический ток.
Магнитный поток в генераторе создается ротором. Он тоже представляет собой катушку (обмотка возбуждения), через которую пропускается постоянный ток (ток возбуждения). Эта обмотка уложена в пазы своего магнитопровода (полюсной системы). В состав ротора — важнейшей подвижной части генератора — входят также вал и контактные кольца. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего обмотки статора, меняется, что и вызывает появление в них переменного напряжения.
Можно было бы использовать в качестве ротора постоянный магнит, но создание магнитного потока электромагнитом позволяет легко регулировать выходное напряжение генератора в широких диапазонах скоростей вращения и тока нагрузки путем изменения тока возбуждения.

Для того, чтобы получить из переменного напряжения постоянное, используют шесть силовых полупроводниковых диодов, которые составляют между собой выпрямительный блок установленный внутри корпуса генератора.

Питание обмотки возбуждения осуществляется от самого генератора и подводится к ней через щётки и контактные кольца.
Для обеспечения же первоначального возбуждения генератора, после включения зажигания, к клемме "В" регулятора напряжения, подводится ток по двум цепям.

1. Плюс АКБ — контакт 30 генератора — контакты 30/1 и 15 замка зажигания — контакт 86 и 85 обмотки реле зажигания — минус АКБ. Реле включилось, и ток пошёл по второй цепи:
2. Плюс АКБ — контакт 30 генератора — контакты 30 и 87 реле зажигания — предохранитель №2 в блоке предохранителей — контакт 4 белого разъема в комбинации приборов — резистор 36 Ом в комбинации приборов — контрольная лампа зарядки АКБ — контакт 12 белого разъема в комбинации приборов — контакт 61 — вывод "В" регулятора напряжения — обмотка возбуждения — вывод "Ш" регулятора напряжения — выходной транзистор регулятора напряжения — минус АКБ.

После пуска двигателя обмотка возбуждения питается с общего вывода трёх дополнительных диодов, установленных на выпрямительном блоке, а напряжение в системе электрооборудования автомобиля контролируется светодиодом или лампой в комбинации приборов. При исправно работающем генераторе после включения зажигания светодиод или лампа должны светиться, а после пуска двигателя — гаснуть. Напряжение на 30-м контакте и общем выводе 61 дополнительных диодов становится одинаковым. Поэтому ток через контрольную лампу (светодиод) не протекает, и она не горит.
Если лампа (светодиод) горит после пуска двигателя, то это означает, что генераторная установка неисправна, т. е. вообще не выдаёт напряжение, или оно ниже напряжения АКБ. В этом случае напряжение на разъёме 61 ниже напряжения на контакте 30. Поэтому в цепи между ними протекает ток, проходящий через светодиод/лампу. Он/она загорается, предупреждая о неисправности генератора.

Регулятор напряжения: назначение и принцип действия

Генераторная установка оснащена полупроводниковым электронным регулятором напряжения, встроенным внутрь генератора. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и от величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки, тем меньше это напряжение.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет управления током возбуждения.

Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети (дополнительных диодов).
С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора повышается. Когда оно начинает превышать уровень 13,5…14,2 В, выходной транзистор в регуляторе напряжения запирается, и ток через обмотку возбуждения прерывается. Напряжение генератора падает, транзистор в регуляторе отпирается и снова пропускает ток через обмотку возбуждения.
Чем выше частота вращения ротора генератора, тем больше время запертого состояния транзистора в регуляторе, следовательно, тем сильнее снижается напряжение генератора. Этот процесс запирания и отпирания регулятора происходит с высокой частотой. Поэтому колебания напряжения на выходе генератора незаметны, и практически можно считать его постоянным, поддерживаемым на уровне 13,5…14,2 В.

Регулятор напряжения: назначение и принцип действия

Генераторная установка оснащена полупроводниковым электронным регулятором напряжения, встроенным внутрь генератора. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и от величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки, тем меньше это напряжение.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет управления током возбуждения.

Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети (дополнительных диодов).
С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора повышается. Когда оно начинает превышать уровень 13,5…14,2 В, выходной транзистор в регуляторе напряжения запирается, и ток через обмотку возбуждения прерывается. Напряжение генератора падает, транзистор в регуляторе отпирается и снова пропускает ток через обмотку возбуждения.
Чем выше частота вращения ротора генератора, тем больше время запертого состояния транзистора в регуляторе, следовательно, тем сильнее снижается напряжение генератора. Этот процесс запирания и отпирания регулятора происходит с высокой частотой. Поэтому колебания напряжения на выходе генератора незаметны, и практически можно считать его постоянным, поддерживаемым на уровне 13,5…14,2 В.

Привод генератора и крепление его к двигателю

Привод генератора осуществляется от коленчатого вала ременной передачей при помощи клинового ремня. Соответственно, для этого ремня приводной шкив генератора выполняется с одним ручьём.
Для охлаждения генератора с тыльной стороны шкива точечной сваркой приварены пластины. На шкиве они располагаются почти перпендикулярно и выполняют функцию вентилятора.
Нижнее крепление генератора на двигателе выполнено на двух крепежных лапах, сочленяемых с кронштейном двигателя одним длинным болтом с гайкой. Верхнее — через шпильку к натяжной планке.

Меры предосторожности

Эксплуатация генераторной установки требует соблюдения некоторых правил, связанных, главным образом, с наличием в них электронных элементов.

1. Не допускается работа генераторной установки с отключенной аккумуляторной батареей. Даже кратковременное отсоединение аккумуляторной батареи при работающем генераторе может привести к выходу элементов регулятора напряжения из строя.
   При полностью разряженной аккумуляторной батарее машину невозможно завести, даже если катать ее на буксире: АКБ не дает тока возбуждения, и напряжение в бортовой сети остается близким к нулю. Помогает установка исправной заряженной батареи, которая затем при работающем двигателе меняется на прежнюю, разряженную. Чтобы избежать выхода из строя элементов регулятора напряжения (и подключенных потребителей) из-за повышения напряжения, на время перестановки батарей необходимо включить мощные потребители электроэнергии, таких, как обогрев заднего стекла или фары. В дальнейшем за полчаса-час работы двигателя на 1500-2000 об/мин разряженная батарея (если она исправна) зарядится достаточно для того, чтобы завести двигатель.
2. Не допускается подсоединение к бортовой сети источников электроэнергии обратной полярности (плюс на "массе"), что может произойти, например, при запуске двигателя от посторонней аккумуляторной батареи.
3. Не допускаются любые проверки в схеме генераторной установки с подключением источников повышенного напряжения (выше 14 В).
4. При проведении на автомобиле электросварочных работ клемма "масса" сварочного аппарата должна быть соединена со свариваемой деталью. Провода, идущие к генератору и регулятору напряжения следует отключить.

Обслуживание генератора

Обслуживание генераторной установки сведено к минимуму и не требует каких-либо специальных знаний и навыков, эти работы может выполнить каждый автолюбитель.
Обслуживание генератора начните с очистки наружных поверхностей. Проверьте крепление генератора к двигателю, надежность присоединения проводов к генератору и регулятору напряжения, а также натяжение приводного ремня вентилятора. Если натяжение слабое, то генератор работает неустойчиво, если сильное — ремень и подшипники быстро изнашиваются.
Также проверьте состояние приводного ремня. На нём не должно быть трещин и расслоений.
Состояние подшипников можно проверить, вращая ротор генератора от руки при снятом приводном ремне. При нормальном состоянии подшипников вращение вала должно происходить плавно, без заеданий, сильного люфта, шумов и щелчков.
В принципе этими работами можно и ограничиться до тех пор, пока не появятся какие-либо неисправности.

Контрольная проверка

Перед выездом рекомендуется проверить работоспособность генераторной установки по контрольной лампе, установленной на панели приборов. После включения зажигания до запуска двигателя контрольная лампа горит, что позволяет проверить ее работоспособность. При нормальной работе генераторной установки контрольная лампа после запуска двигателя гаснет.
У нормально работающей генераторной установки, при средних частотах вращения коленвала двигателя, напряжение должно быть в пределах 13,5. 14,2 В. Величину этого напряжения измеряют вольтметром на клеммах аккумулятора.

Предремонтная диагностика

Вспыхнувшая контрольная лампа зарядки АКБ не всегда говорит о неисправности внутри генератора. Зачастую неисправность банальна и лежит на поверхности. Поэтому не стоит сразу же лезть в генератор и сломя голову менять реле-регулятор, авось поможет. Посмотрите схему предварительной диагностики. Для её проведения, возможно, потребуется вольтметр со шкалой не менее 15 В. Каждый может сделать эти проверки и, тем самым, уберечь себя от лишних, неверных действий и потери драгоценного времени.

Если предварительная диагностика показала что, цепь обмотки возбуждения исправна, и неисправность находится в генераторе, то после его снятия желательно проверить все цепи, включая реле-регулятор, по схемам, описанным в разделе

Снятие и установка генератора

1. Отсоедините минусовый провод от клеммы АКБ (ключ на 10).
2. Снимите пластмассовые ленточные хомуты с патрубка воздухозаборника и жгута проводов стартёра и генератора.
3. Разъедините разъём обмотки возбуждения генератора.
4. Отверните гайку с 30-ой клеммы генератора (ключ на 10).
5. Отверните гайку крепления генератора к натяжной планке (ключ на 17).
6. С помощью монтажной лопатки подведите генератор к двигателю и снимите приводной ремень.
7. Отверните три болта защиты картера (головка на 13) и снимите её.
8. Снимите правый брызговик двигателя, отвернув пять саморезов с головкой под ключ на 8.
9. Отверните гайку на 19 с нижнего болта крепления генератора к кронштейну.
10. Снимите генератор вместе с патрубком воздухозаборника. Для этого нужно немного наклонить его так, чтобы он прошёл вниз между лонжероном и нижним кронштейном крепления генератора.
11. Установку генератора производите в обратной последовательности.

Разборка и замена регулятора напряжения

Подготовку начните с очистки наружных поверхностей генератора.

1. Снимите заднюю крышку вместе с воздухозаборным патрубком.
2. Отсоедините провод от реле-регулятора, отверните два винта М4 и снимите реле-регулятор. Для снятия реле-регулятора старого образца отвинтите провод, закрепленный под удлинителем вывода "30" генератора. Вставьте лезвие отвёртки между корпусом реле-регулятора и щеткодержателем. Работая отвёрткой как рычагом, выдвиньте реле-регулятор и вытащите щётки.
3. Продуйте от пыли и грязи внутреннюю полость генератора сжатым воздухом с помощью компрессора или насоса.
4. При сильном обгорании или износе контактных колец ротора, зачистите их мелкой шлифовальной шкуркой.
5. Установите новое реле-регулятор в порядке обратном снятию.

Если после проверки старое реле-регулятор окажется исправным (метод проверки описан в следующем разделе), то:

1. очистите контактные соединения генератора и реле-регулятора от грязи и масла тряпкой, смоченной в бензине или растворителе. Масло и грязь увеличивает сопротивление в местах контактов, что уменьшает отдаваемый генератором ток и повышает изнашивание щеток.
2. проверьте минимально допустимое выступание щеток из щеткодержателя — 5 мм. В случае заедания щёток в щеткодержателе замените реле-регулятор в сборе. (Для реле-регуляторов старого образца достаточно заменить только щёточный узел.)
3. установите его на место.

Поиск и устранение неисправностей узлов и деталей генераторной установки

Для поиска неисправности электрических цепей генераторной установки достаточно иметь омметр. Более точная проверка обмоточных узлов требует применения специальных приборов, таких как ПДО-1, с его помощью осуществляется поиск неисправности в обмотках методом сравнения их параметров. Для проверки реле-регулятора понадобится источники постоянного напряжения 12…14 В и 16…22 В. Все проверки удобнее проводить на генераторе, снятом с автомобиля.

Проверка регулятора напряжения

Регуляторы напряжения не ремонтируются, а заменяются новыми. Однако перед заменой следует точно установить, что именно он вышел из строя.

Проверка на автомобиле

Для проверки необходимо иметь вольтметр постоянного тока со шкалой до 15. 30 вольт.
На работающем при средних оборотах двигателе и включенных фарах замерьте напряжение на клеммах АКБ. Оно должно находится в пределах 13,5. 14,2 В.
В том случае, если наблюдается систематический недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи и регулируемое напряжение не укладывается в указанные пределы, возможно, что регулятор напряжения неисправен, и его необходимо заменить. Для того, чтобы узнать, исправен регулятор или нет, проведём его проверку по рисунку показанному ниже.

Проверка снятого регулятора

Регулятор, снятый с генератора, проверяется по следующим схемам (старого образца слева, нового — справа):

alt=»Генератор, регулятор напряжения» width=»» height=»» />

Реле-регулятор лучше проверять в сборе со щеткодержателем, так как при этом можно сразу обнаружить обрывы выводов щеток и плохой контакт между выводами регулятора напряжения и щеткодержателя.
Между щетками включите лампу 1. 3 Вт, 12 В. К выводам "Б", "В" и к массе регулятора присоедините источник питания сначала напряжением 12…14 В, а затем напряжением 16…22 В.
Если регулятор исправен, то в первом случае лампа должна гореть, а во втором — гаснуть.
Если лампа горит в обоих случаях, то в регуляторе пробой, а если не горит в обоих случаях, то в регуляторе имеется обрыв или нет контакта между щётками и выводами регулятора напряжения.

Проверка обмотки ротора (возбуждения)

Для проверки обмотки следует включить омметр на измерение сопротивления и поднести его выводы к кольцам ротора. У исправного ротора сопротивление обмотки должно быть в пределах 1,8. 5 Ом. Если омметр покажет бесконечно большое сопротивление, это значит что, цепь обмотки возбуждения разорвана.
Разрыв чаще всего происходит в месте пайки выводов обмотки к кольцам. Следует внимательно проверить качество этой пайки. Проверку можно осуществить иглой, шевеля выводы обмотки в месте их подпайки. О сгорании обмотки свидетельствует потемнение и осыпание ее изоляции, что можно обнаружить визуально. Сгорание обмоток приводит к обрыву или к межвитковому замыканию в обмотке с уменьшением ее общего сопротивления. Частичное межвитковое замыкание, при котором сопротивление обмотки меняется мало, может быть выявлено прибором ПДО-1, сравнением данной обмотки с заведомо исправной. После проверки сопротивления обмотки следует проверить отсутствие у нее замыкания на "массу". Для этого один вывод омметра подносится к любому кольцу ротора, а другой к его клюву. У исправной обмотки омметр покажет бесконечно большое сопротивление. Неисправный ротор подлежит замене.

Проверка обмотки статора

Статор проверяется отдельно, после разборки генератора. Выводы его обмотки должны быть отсоединены от вентилей выпрямителя.

alt=»Генератор, регулятор напряжения» width=»» height=»» />

В первую очередь проверьте омметром, нет ли обрывов в обмотке статора (а). Затем подсоединением концов омметра к одному из выводов обмотки и неизолированному участку железа статора проверьте, не замыкаются ли ее витки на "маccу" (б). Омметр должен показать разрыв цепи у исправной обмотки. Проверку межвиткового замыкания в обмотках статора можно с достаточной точностью осуществить с использованием прибора ПДО-1. Обрыв можно проверить и омметром, подсоединяя его к нулевой точке и поочередно к выводу каждой фазы. Внешним осмотром следует убедиться, что отсутствует растрескивание изоляции и подгорание обмотки, которое происходит при коротком замыкании в вентилях выпрямительного блока. Статор с такой поврежденной обмоткой замените.

Проверка вентилей (диодов) выпрямительного блока

Проверка диодов выпрямительного блока производится после отсоединения его от обмотки статора омметром. Исправный вентиль пропускает ток, только в одном направлении. Неисправный — может либо вообще не пропускать ток (обрыв цепи), или пропускать ток в обоих направлениях (короткое замыкание). В случае повреждения одного из вентилей выпрямителя необходимо заменять целиком выпрямительный блок.
Короткое замыкание вентилей выпрямительного блока можно проверить, не разбирая генератор, а только сняв защитный кожух. Также отсоединяется вывод "Б" регулятора от клеммы "30" генератора и провод от вывода "В" регулятора напряжения. Проверить можно омметром или с помощью лампы (1…5 Вт, 12 В) и аккумуляторной батареи.
С целью упрощения крепления деталей выпрямителя три вентиля (с красной меткой) создают на корпусе "плюс" выпрямленного напряжения. Эти вентили "положительные" и они запрессованы в одну пластину выпрямительного блока, соединенную с выводом "30" генератора. Другие три вентиля ("отрицательные" с черной меткой) имеют на корпусе "минус" выпрямленного напряжения. Они запрессованы в другую пластину выпрямительного блока, соединенную с "массой".
Сначала проверьте, нет ли замыкания одновременно в "положительных" и "отрицательных" вентилях. Для этого "плюс" батареи через лампу подсоедините к зажиму "30" генератора, а "минус" к корпусу генератора:

Если лампа горит, то "отрицательные" и "положительные" вентили имеют короткое замыкание.
Короткое замыкание "отрицательных" вентилей можно проверить, соединив "плюс" батареи через лампу с одним из болтов крепления выпрямительного блока, а "минус" с корпусом генератора:

Горение лампы означает короткое замыкание в одном или нескольких "отрицательных" вентилях. Следует помнить, что в этом случае горение лампы может быть и следствием замыкания витков обмотки статора на корпус генератора. Однако такая неисправность встречается реже, чем короткое замыкание вентилей.
Для проверки короткого замыкания в "положительных" вентилях "плюс" батареи через лампу соедините с зажимом 30 генератора, а "минус" — с одним из болтов крепления выпрямительного блока:

Горение лампы укажет на короткое замыкание одного или нескольких "положительных" вентилей.
Обрыв в вентилях без разборки генератора можно обнаружить либо осциллографом, либо при проверке генератора на стенде по значительному снижению (на 20-30%) величины отдаваемого тока по сравнению с номинальным. Если обмотки, дополнительные диоды и регулятор напряжения генератора исправны, а в вентилях нет короткого замыкания, то причиной уменьшения отдаваемого тока является обрыв в вентилях.

Проверка дополнительных диодов

Короткое замыкание дополнительных диодов можно проверить по схеме:

"Плюс" батареи через лампу (1…3 Вт, 12 В) присоедините к выводу "61" генератора, а "минус" к одному из болтов крепления выпрямительного блока.
Если лампа загорится, то в каком-то из дополнительных диодов имеется короткое замыкание. Найти поврежденный диод можно, только сняв выпрямительный блок и проверяя каждый диод в отдельности.
Обрыв в дополнительных диодах можно обнаружить осциллографом по искажению кривой напряжения на штекере "61", а также по низкому напряжению (ниже 14 В) на штекере "61" при средней частоте вращения ротора генератора.

Проверка конденсатора

Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения системе зажигания, а также для снижения помех радиоприему.
Повреждение конденсатора или ослабление его крепления на генераторе (ухудшение контакта с массой) обнаруживается по увеличению помех радиоприёму при работающем двигателе.
Ориентировочно исправность конденсатора можно проверить мегомметром или тестером (на шкале 1…10 МОм). Если в конденсаторе нет обрыва, то в момент присоединения щупов прибора к выводам конденсатора стрелка должна отклониться в сторону уменьшения сопротивления, а затем постепенно вернуться обратно.
Емкость конденсатора, замеренная специальным прибором, должна быть 2,2 мкФ+20%.

Проверка и замена подшипников

Проверку подшипников начните с внешнего осмотра, выявления трещин в обоймах, наволакивания или выкрашивания металла, наличие коррозии и т. д. Проверьте легкость вращения и отсутствие сильного люфта и шума. Если у подшипника сильно изношены посадочные места или есть повреждения, то он подлежит замене.
Порядок замены подшипников (генератор снят с автомобиля).

1. Снимите заднюю крышку вместе с патрубком воздухозаборника.
2. Снимите регулятор напряжения.
3. Отверните шкив генератора и вытащите шпонку.
4. Отверните 4 гайки стяжных болтов и снимите переднюю крышку генератора вместе с ротором и подшипниками.
5. Извлеките неисправный подшипник из крышки со стороны привода. Отверните гайки винтов, стягивающих шайбы крепления подшипника, снимите шайбы с винтами и на ручном прессе выпрессуйте подшипник. Если гайки винтов не отворачиваются (концы винтов раскернены), спилите концы винтов.
6. Запрессуйте новый подшипник. Для этого новый подшипник положите на посадочное место, а сверху него — старый. Несильными ударами молотка, по старому подшипнику, осаживайте новый подшипник в посадочное место. Если подшипник идёт с большим натягом, побрызгайте на его внешнее кольцо жидкостью WD-40.
7. С помощью съёмника спрессуйте второй подшипник с обратной стороны ротора.
8. Запрессуйте новый подшипник (см. п. 6).
9. Произведите сборку в обратной последовательности.

Проверка крышек

Внешним осмотром определяется отсутствие трещин, проходящих через гнездо подшипника, обломы лап крепления генератора, сильные повреждения посадочных мест. При наличии таких повреждений крышка подлежит замене. При выявлении сильного износа посадочных мест подшипников, замените крышки.