Автомобильный генератор

Общее сведенья о генераторах.

 

Автомобильный генератор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения  коленчатого вала  двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор используется для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, а также для питания электропотребителей таких как бортовой компьютер, габаритные огни и другие. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надежности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля.

Устройство

В первых автомобилях применяли коллекторные генераторы постоянного тока. Щёточно-коллекторный узел был малонадёжным. Но с появлением мощных выпрямительных диодов от этой схемы ушли к более надежному варианту.

В вентильные синхронные трехфазные электрические машины переменного тока, а в выпрямителе применяют трёхфазный выпрямительтрёхфазного тока по схеме Ларионова.

Из-за переменной частоты вращения двигателя автомобиля и переключений электропотребителей в бортовой сети, становится необходимым поддержание уровня напряжения. Для этих целей используется регулятор напряжения, управляющий током в обмотке возбуждения генератора.

Техническая характеристика генератора

1. Номинальное напряжение, 12 В
2. Направление вращения правое (со стороны привода)
3. Максимальная сила тока отдачи при 14 В и частоте вращения ротора 5000 мин-1, 42 А

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.

 

 

Эксплуатация генераторов

 

При эксплуатации, обслуживании и ремонте генератора следует соблюдать нижеприведенные правила, нарушение которых может привести к повреждению регулятора напряжения или вентилей (диодов) выпрямителя: вывод «минус» аккумуляторной батареи всегда должен соединяться с корпусом, а «плюс» — подключаться к зажиму «30» генератора. Ошибочное обратное включение батареи немедленно вызовет повышенный ток через вентили (диоды выпрямительного блока) генератора и отказ их в работе; не допускается работа генератора с отсоединенной от зажима «30» аккумуляторной батареей. Это вызовет возникновение кратковременных перенапряжений на зажиме «30» генератора, которые могут повредить регулятор напряжения и электронные устройства в бортовой сети автомобиля; запрещается проверка работоспособности генератора «на искру» даже кратковременным соединением зажима «30» генератора с корпусом. При этом через вентили протекает значительный ток и они пробиваются. Проверять генератор можно только с помощью амперметра и вольтметра; вентили генератора не допускается проверять напряжением более 12 В или мегаомметром, так как он имеет слишком высокое для вентилей напряжение и они при проверке будут пробиты (произойдет короткое замыкание); проверять сопротивление изоляции обмотки статора генератора повышенным напряжением следует только на стенде и обязательно с отсоединенными от вентилей выводами фазных обмоток; запрещается проверка электропроводки автомобиля мегаомметром или лампой, питаемой напряжением более 12 В. Если такая проверка необходима, то предварительно следует отсоединить провода от генератора; при электросварке узлов и деталей кузова автомобиля следует отсоединять провода от всех клемм генератора и аккумуляторной батареи.

Повышенный шум при работе

Причиной шума в генераторе, как правило, является износ или повреждение подшипников якоря. Первым из строя выходит обычно передний подшипник: сказываются большие нагрузки, приходящиеся на него, например, из-за чрезмерного натяжения приводного ремня. Обычно замена подшипников не вызывает серьезных затруднений, хотя для этого придется почти полностью разобрать генератор.

После разборки следует обратить внимание на состояние посадочных отверстий под подшипники в корпусе и передней крышке генератора.

Редко, но случается, что эти отверстия оказываются изношенными или деформированными. Если суммарный износ в посадочном отверстии и в подшипнике окажется больше зазора между якорем и статором, то якорь при вращении задевает за полюса статора в Киеве, что недопустимо. Требуется замена не только подшипников, но и корпуса или передней крышки генератора.

Для генераторов иномарок можно подобрать отечественный подшипник (подшипники выбирают по наружному и внутреннему диаметру, а также ширине).

Проверка обмотки возбуждения. 

Обмотку возбуждения (обмотку ротора) можно проверить не снимая генератор с автомобиля, сняв только регулятор напряжения вместе с щеткодержателем. Зачистив при необходимости шлифовальной шкуркой контактные кольца, омметром или контрольной лампой проверяют, нет ли обрыва в обмотке возбуждения и не замыкается ли она на корпус.

 

Обрыв или межвитковые замыкания в обмотках якоря и статора

В этом случае генератор также не будет вырабатывать ток. Вообще говоря, обрывы и межвитковые замыкания в статорной обмотке и обмотке возбуждения якоря определяют с помощью омметра, но иногда обрывы можно обнаружить после разборки при внешнем осмотре. Особое внимание следует уделить состоянию мест пайки выводов катушки возбуждения к контактным кольцам, соединению проводов щеток с контактными пластинами и т.д. Если дефект обнаружен, то его устраняют с помощью паяльника. В случае замыкания обмоток на корпус, скорее всего, придется заменить якорь или статор в сборе, а то и генератор целиком.

 

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 выпрямительного блока.

Исправный вентиль пропускает ток только в одном направлении, неисправный может 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 можно проверить без снятия генератора с автомобиля, предварительно отсоединив провода от аккумуляторной батареи и генератора. Также отсоединяются вывод «Б» регулятора напряжения 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, как показано на рисунке. С целью упрощения крепления деталей выпрямителя три вентиля (с красной маркировкой) имеют на корпусе «плюс» выпрямленного тока (это вентили прямой полярности — положительные). Они запрессованы в одну пластину выпрямительного блока, соединенную с выводом «30» генератора. Другие три вентиля (отрицательные, с черной маркировкой) имеют на корпусе «минус» выпрямленного тока. Они запрессованы в другую пластину выпрямительного блока, соединенную с корпусом генератора. Сначала проверяют, нет ли замыканий одновременно в положительных и отрицательных вентилях. Для этого «плюс» батареи через лампу подсоединяют к зажиму «30» генератора, а «минус» — к корпусу генератора (рисунок а). Если лампа горит, то и отрицательные и положительные вентили имеют короткое замыкание.

Проверить короткое замыкание отрицательных вентилей можно, соединив «плюс» батареи через лампу с одним из болтов крепления выпрямительного блока, а «минус» — с корпусом генератора (рисунок б). 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.

 

Проверка одновременно положительных и отрицательных вентилей 

 

Проверка отрицательных вентилей

1-аккумуляторная батарея; 2-контрольная лампа; 3-генератор

Такая неисправность встречается реже, чем короткое замыкание вентилей. Для проверки короткого замыкания в положительных вентилях «плюс» батареи через лампу соединяют с зажимом «30» генератора, а «минус» батареи — с одним из болтов крепления выпрямительного блока (рисунок в). 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, дополнительные диоды и регулятор напряжения генератора исправны, а в вентилях нет короткого замыкания, то причиной уменьшения отдаваемого тока является обрыв в вентилях.

Проверка положительных вентилей

 

Проверка дополнительных диодов. 

Короткое замыкание дополнительных диодов можно проверить без снятия и разборки генератора, отсоединив провода от аккумуляторной батареи и генератора и провод от вывода «В» регулятора напряжения. «Плюс» батареи 1 (рисунок г) через лампы (1—3 Вт, 12В) присоединяют к выводу «61» генератора 3, а «минус» батареи — 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 14В) на штекере «61» при средней частоте вращения ротора генератора.

Схема для проверки дополнительных диодов 

 

1-аккумуляторная батарея; 2-контрольная лампа; 3-генератор

Проверка регулятора напряжения.

Работа регулятора заключается в непрерывном и автоматическом изменении силы тока возбуждения генератора таким образом, чтобы напряжение генератора поддерживалось в заданных пределах при изменении частоты вращения ротора и тока нагрузки генератора.

Проверка на автомобиле. 

Для проверки необходимо иметь вольтметр постоянного тока со шкалой до 15— 30 В, класса точности не ниже 1,0. После 15 мин работы двигателя на средних оборотах при включенных фарах замеряют напряжение между клеммой «30» и корпусом генератора. Напряжение должно находиться в пределах 13,6—14,6 В. В том случае, если наблюдается систематический недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи и регулируемое напряжение не укладывается в указанные выше пределы, регулятор напряжения необходимо заменить. Проверка снятого регулятора. Регулятор напряжения, снятый с генератора, проверяют по схеме, приведенной на рисунке д. Его 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 включают лампу мощностью 1—3 Вт, 12 Вт. К выводам «Б», «В» и к корпусу регулятора присоединяют источник питания сначала напряжением 12 В, а затем 15— 16 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 или в регуляторе имеется обрыв или нет контакта между щетками и выводами регулятора напряжения.

Схема для проверки регулятора напряжения 

 

1-аккумуляторная батарея; 2-регулятор напряжения; 3-контрольная  лампа

Проверка конденсатора. 

Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения в системе зажигания, а также для снижения помех радиоприему. Повреждение конденсатора или ослабление его крепления на генераторе (ухудшение контакта с корпусом) обнаруживается по увеличению помех радиоприему при работающем двигателе. Ориентировочно исправность конденсатора можно проверить мегаомметром или тестером (на шкале 1— 10МОм). 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 2,2 мкФ ±20%.

 

Ремонт генератора.

 

Снятие и установка генератора. Тормозят автомобиль стояночным тормозом, снимают запасное колесо и отсоединяют провода от клеммы «минус» аккумуляторной батареи и от выводов «30» и «61» генератора. Отворачивают гайку шпильки крепления генератора к установочной планке и гайку болта крепления генератора к кронштейну передней опоры подвески двигателя. Смещают генератор в сторону блока цилиндров и снимают ремень привода генератора. Снимают облицовку радиатора, отвернув винты крепления. Извлекают болт крепления генератора к кронштейну и снимают генератор. Устанавливают генератор в последовательности, обратной снятию. После установки регулируют натяжение ремня.

Разборка и сборка генератора. Отсоединяют провода от штекера «В» регулятора напряжения. Отсоединяют провода регулятора и конденсатора от клеммы «30» генератора и отворачивают винты крепления регулятора напряжения. Чтобы не сломать щётки при снятии щеткодержателя, вставляют лезвие отвертки между корпусом регулятора 1 (рисунок е) и щеткодержателем 2 и частично выдвигают регулятор из генератора, оставив на месте щеткодержатель. После этого наклоняют и извлекают регулятор совместно с щеткодержателем из генератора. Снимают конденсатор 20, отвернув винт его крепления. Отворачивают гайки стяжных болтов 14 и снимают крышку 11 генератора вместе с ротором и шкивом. Зажимают ротор в тисках, отворачивают гайку шкива и съемником 02,7823.9504 снимают шкив с вала ротора. Вынимают из паза на валу сегментную шпонку и снимают крышку 11. Отворачивают гайки винтов, соединяющих наконечники вентилей с выводами обмотки статора и извлекают статор 7 из крышки 17 генератора. Отворачивают гайку контактного болта 6, отсоединяют от колодки 3 штекер провода дополнительных диодов и снимают выпрямительный блок 5. Собирают генератор в обратной последовательности. Несоосность отверстий в лапах крышек генератора должна быть не более 0,4 мм. Поэтому при сборке необходимо вставлять в эти отверстия ступенчатую цилиндрическую контрольную оправку, имеющую с одной стороны диаметр 12 мм, а с другой —22 мм. Коническая пружинная шайба шкива выпуклой стороной должна соприкасаться с гайкой. Гайку шкива затягивают моментом 38,4 - 88Н-м. Во избежание поломки щеток перед установкой регулятора напряжения с щеткодержателем на место необходимо не вставлять полностью щеткодержатель в регулятор, а лишь частично задвинуть его и в таком виде вставить в генератор. После установки щеткодержателя на место в крышке генератора легким нажатием на регулятор вдвигают его в генератор.