Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля

                                                                                   ГОУ СПО СО

                                                  "Камышловский гуманитарно-технологический техникум"

Дипломная работа

"Устройство, принцип работы,

ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля"

                                                           Исполнитель:

                                                           Никифоров Игорь Витальевич

                                                           Группа 31-а

                                    Камышлов

                                       2012 г.

Содержание

введение

1.      Назначение генератора

2.      Принцип работы генератора переменного тока

3.      Техническая характристика генераторов переменного тока

4.      Неисправности генеретора и их устранение

5.      Ремонт генератора

6.      Техника безопасности при техническом обслуживании и ремонте генератора

Заключение

Литература

Введение

В современных автомобилях электрическая энергия применяется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах, пуска двигателя стартером, освещения дороги, звуковых и световых сигналов, внутреннего освещения автомобиля и питания различных электрических приборов.

Источником тока для питания всех потребителей электрического тока на автомобилях служат генератор и аккумуляторная батарея, соединенные параллельно. Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батарея - химическую в энергию в электрическую.

Генератор служит для питания током электроприборов при работе двигателя на средних и больших оборотах, а также для подзарядки батареи аккумуляторов. Он является основным источником тока в системе электроснабжения автомобиля. На современных автомобилях применяют источники тока и потребители с номинальным напряжением 12 или 24 В. На легковых автомобилях - 12В.

Генератор на автомобилях появился в 10-х годах ХХ века вместе с аккумулятором, которому требовалось устройство для бортовой зарядки во время движения. С тех пор задачи генератора не изменились, но нагрузки возросли – если поначалу заряд аккумулятора расходовался только на работу стартера и фар, то сегодня автомобиль оброс большим набором прожорливых потребителей в виде всевозможных опционных сервоприводов, подогревателей, электрогидравлических устройств в рулевом, подвеске и тормозной системе. Электроэнергии современной оснащенной машине требуется много, и генератор, как главный и единственный ее производитель, должен обеспечивать "поставку" полномерно и бесперебойно.

Действие электрогенераторов основано на явлении электромагнитной индукции. Каждый раз, когда проводник тока пересекает магнитные силовые линии или наоборот, когда магнитные силовые линии пересекают проводник, в нем возбуждается электрическое напряжение, величина которого тем выше, чем больше скорость пересечения и плотность магнитного потока. Если замкнуть этот проводник, то в цепи появится ток.

По принципу действия и устройству генераторы бывают постоянного и переменного тока. В настоящее время применяются генераторы переменного тока, т.к мощность и срок службы таких генераторов выше, они имеют меньшую массу при той же мощности, расход меди в 2-2,5 раз меньше. Возможность повышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5-3,0. В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератора отдает до 25-50% своей мощности, что улучшает условие заряда аккумулятора, следовательно, и его срок службы.

С развитием автомобилестроения автозаводы постоянно совершенствуют конструкцию автомобилей. Совершенствуются и генераторы, применяемые в них.

Использование полупроводников и микросхем позволило повысить надежность, качество работы генераторов, упростить их обслуживание.

  1. Назначение генератора

Генератор является основным источником электрической энергии систем энергоснабжения, обеспечивающим питание всех потребителей и заряд аккумуляторной батареи при работе двигателя.

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.

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

Основные требования к автомобильным генераторам:

1) Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

- одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;

- при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;

- напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.

2) Генератор должен иметь:

- достаточную прочность,

- простоту конструкции,

- большой ресурс,

- небольшие массу и габариты,

- невысокий уровень шума и радио-помех.

- долговечность и надежность в эксплуатации;

- большую удельную мощность (мощность на 1 кг массы);

- возможность обеспечения заряда аккумуляторных батареи при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода.

Перечисленным требованиям в большей степени удовлетворяют только генераторы переменного тока со встроенными кремниевыми диодами, поэтому они нашли широкое применение на современных автомобилях.

Автомобильный генератор переменного тока - трехфазный, синхронный, с электромагнитных возбуждением, у которого частота наводимой э.д.с. пропорциональная частоте вращения ротора генератора.

Такие генераторы по сравнению с генераторами постоянного тока проще по конструкции, имеют меньшие габаритные размеры и массу при той же мощности, более надежные в эксплуатации, а расход меди на обмотки примерно в 2.5 раза меньше. В генераторах переменного тока нет коллектора, вместо сложной обмотки якоря применяется технологически проста обмотка статора, обмотка возбуждения состоит из одной катушки. Удельная мощность генераторов постоянного тока не превышает 45 Вт, а генераторов переменного тока достигает до 143Вт (Г266).

Отсутствие коллектора в генераторах переменного тока позволяет повысить максимальную частоту вращения ротора до 12 тыс. об/мин. Такая конструкция генератора позволяет повысить частоту вращения ротора генератора и при работе двигателя в режиме холостого хода . Поэтому генераторы в этом режиме работы двигателя развивают до 40% номинальной мощности, что улучшает заряд.

2. Устройство генератора переменного тока

Основным источником электрической энергии в системе электро­снабжения является генератор переменного тока с выпрямителем, ко­торый приводится во вращение от двигателя внутреннего сгорания посредством ременной передачи. Специальный узел генератора вы­прямитель обеспечивает преобразование переменного тока в посто­янный. Поскольку переменный ток выпрямляется полупроводнико­выми диодами (вентилями), такие генераторы называются вентиль­ными. Благодаря использованию полупроводникового выпрямителя значительно повысились надежность и удельная мощность генерато­ра, упростилась его конструкция по сравнению с генератором посто­янного тока с механическим выпрямителем коллектором, умень­шилась трудоемкость технического обслуживания в эксплуатации, расширился диапазон рабочих частот вращения вала генератора.

рис.1

Устройство генератора автомобиля представляет собой совокупность отдельных элементов собранных в одном корпусе (рис.1). Корпус генератора является одновременно и основанием для статорной обмотки. Выполнен из легко сплавных металлов (чаще дюралюминий), и имеет «окна» для лучшего охлаждения во время работы. В задней и передней частях корпуса расположены подшипники для крепления на них ротора. Статорная обмотка генератора выполнена из медного провода и уложена в пазах сердечника. Сердечник выполнен в виде круга и изготавливается из металла с улучшенными магнитными характеристиками (трансформаторное железо). Поскольку генератор автомобиля является трехфазным производителем энергии, поэтому статор имеет три обмотки, соединенные между собой треугольником. В местах соединения фазных обмоток к ним подключается выпрямительный мост. Провод для изготовления фазных обмоток имеет двойную термоустойчивую изоляцию, чаще всего применяется специальный лак. Ротор представляет собой электромагнит и имеет одну обмотку. Обмотка располагается на валу ротора. Сверху обмотки ротора расположен сердечник из ферро магнитного материала. Диаметр сердечника на 1,5-2 мм меньше диаметра статора. Для подачи напряжения управления с реле-регулятора на обмотки ротора, применяются медные кольца, которые располагаются на валу и соединены с обмоткой ротора посредством графитовых щеток. Реле-регулятор, выполняет функцию контроля и регулировки напряжения на выходе генератора. Выполнен в виде электронной схемы и имеющий выходы к щеткам. Реле-регулятор может устанавливаться как непосредственно в корпусе генератора, в этом случае регулятор выполняется в одном корпусе со щетками. Или отдельно от генератора, тогда щетки устанавливаются на щеткодержатель. Выпрямительный мост имеет шесть диодов с прямым током более 40 Ампер. Диоды располагаются на токопроводящих основаниях (плюсовом и минусовом), попарно и соединены по схеме Ларионова. Соединение по этой схеме позволяет на выходе получить постоянное напряжение из трёхфазного переменного. В народе выпрямительный мост именуется «подковой», потому, что токопроводящие основания диодов для удобного расположения в корпусе, имеют вид подковы.

Генератор переменного тока различных типов, например, Г250, Г266, Г271, имеют незначительные конструктивные отличия между собой. На автомобилях Зил-130, Газ-53 применяется генератор типа 37.3301 со встроенным выпрямительным блоком и микроэлектронным регулятором напряжения.

Генератор Г250 и его модификация, а также генераторы Г266-271,272,286 относятся к генераторам с электромагнитным возбуждением и кремниевыми диодами, смонтированных в выпрямительном блоке генератора. В этих генераторах между двумя аллюминиевыми крышками и при помощи стяжных винтов закрепляется сердечник статора, являющийся магнитопроводом , который для уменьшения нагрева вихревыми токами набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга лаком .Внутренняя поверхность статора имеет восемнадцать зубцов ,на которые нанизано восемнадцать катушек обмотки статора. Катушки распределены на три фазы и включены по схеме «звезда», а в генераторе Г286-по схеме «треугольник». В каждой фазе включено по шесть последовательно соединенных катушек . Концы катушек фаз присоединены к трем зажимам блока кремниевых диодов выпрямителя. Все диоды подключены к соединительным шинам.

В период работы генератора в катушках обмотки статора индуктируется ЭДС ,под действием которого по обмотке возбуждения и в цепи подключенных потребителей протекает ток.

Ротор состоит из двух стальных шестиполюсных наконечников выполненных из мягкой стали. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярностью входят между наконечниками второй половины ротора с южной магнитной полярностью. Ротора вращается в двух шариковых подшипниках, установленных в крышках.

Катушка обмотки возбуждения нанизана на стальную втулку расположенную между полюсными наконечниками. Оба конца обмотки припаяны к двум медным контактным кольцам, установленными на изоляционные втулки .

Две графитовые щетки генератора установлены в щеткодержателе и прижимаются к контактным кольцам пружинами.

В генераторах Г221,Г250 и Г271 изолированная от корпуса щетка соединена проводником с штекерным зажимом Ш другая щетка соединена с корпусом генератора. В генераторах Г272,Г266 и Г286 обе щетки изолированы от корпуса и соединены с штекерными зажимами Ш.

Полюсные наконечники втулка и изоляционные втулки контактных колец напрессованы на рифленую поверхность вала ротора.

Крышки и генератора имеют прорези для движения воздуха, создаваемого крыльчаткой шкива.

На крышке установлены минусовой зажим -  (винт, ввернутый в крышку) и изолированный от корпуса плюсовой зажим +.

Генераторы серии Г250 (Г250-Г1,-Ж1,-Е1,-И1, и т.д.) отличаются друг от друга шкивами. В генераторе Г250-Ж1 смещена лапа крепления .