Генератор с регулятором напряжения

Введение 
     Еще в школе рассказывали о том, что в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает переменный электрический ток. Это и есть простейший из генераторов. Автомобильный отличается от него тем, что рамка (роль ее выполняют обмотки статора) неподвижна, а магнитное поле создается ротором (обмоткой возбуждения). Обмоток в статоре три, расположены они через 120 градусов друг от друга. Каждая из них выдает переменный ток.

Генератор предназначен 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.

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

               



               









              Назначение   генератора

       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

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

55

Пределы регулируемого напряжения, В

14,1+0,5

Максимальная частота вращения ротора, мин-1

13000

Передаточное отношение двигатель-генератор



1:2,04

                             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.











1 - кожух   2 - вывод "В+" для подключения потребителей     3 - помехоподавительный конденсатор                  2,2 мкФ    4-общий вывод дополнительных диодов (присоединяется к выводу "D+" регулятора напряжения) 5 - держатель положительных диодов выпрямительного блока  6 - держатель отрицательных диодов выпрямительного блока   7- положительный диод   8- отрицательный диод   9 - регулятор напряжения 10 - задняя крышка   11 - стяжной винт   12 - передняя крышка   13 - обмотка статора    14 - дистанционное кольцо   15 - передний подшипник вала ротора   16 – шкив  17 - гайка   18 - вал ротора 19 - конусная шайба 20 - шайба   21 - клювообразные полюсные наконечники ротора   22 - сердечник статора   23 - втулка            24 - обмотка ротора    25 - задний подшипник ротора    26 - втулка подшипника    27 - контактные кольца      28 - щеткодержатель   29 - выводы обмотки статора    30 - дополнительный диод                                                  31 - вывод "D" (общий вывод дополнительных диодов)





         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

         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. 

                               







                                                  

                                    Ремонт                          

                                    Таблица   неисправностей            

Причины неисправности

Способ устранения

Светодиод (лампа) вольтметра не загорается при включении зажигания. Контрольные приборы не работают

1. Поврежден светодиод (лампа) вольтметра

Замените светодиод (лампу) вольтметра

2. Перегорел предохранитель │2 в блоке предохранителей

Замените предохранитель

3. Обрыв в цепи питания комбинации приборов:

не подается напряжение от штекера "Б" блока предохранителей к комбинации приборов

проверьте провод "О" и его соединения от блока предохранителей до комбинации приборов

не подается напряжение от реле зажигания к штекеру "Б" блока предохранителей

проверьте провод "ГЧ" и его соединения от блока предохранителей до реле зажигания

обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с "массой" комбинацию приборов

проверить провод "Ч" и его соединения от комбинации приборов на "массу"

4. Не срабатывает выключатель или реле зажигания:

неисправна контактная часть или реле зажигания

проверьте, замените контактную часть выключателя или реле зажигания

не подается напряжение от выключателя к реле зажигания

проверьте провод "Ч" и его соединения между выключателем и реле зажигания

обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с "массой" реле зажигания

проверьте провод "Ч" и его соединения от реле зажигания на "массу"

5. Поврежден стабилизатор напряжения в комбинации приборов

Замените стабилизатор напряжения

При включении зажигания и после пуска двигателя светодиод/лампа вольтметра не горит, аккумулятор разряжается

Неисправна цепь обмотки возбуждения генератора:

1. Перегорел предохранитель │2

Замените предохранитель

2. Обрыв проводов в цепях: предохранитель │2 - комбинация приборов; комбинация приборов - реле-регулятор.

Найдите и устраните обрыв

3. В приборной панели; перегорел светодиод/лампа; обрыв печатных проводников; неисправно гасящее сопротивление или плохие пайки его выводов

Замените светодиод/лампу; устраните обрыв печатных проводников; замените или пропаяйте сопротивление.

4. Нет "массы" между корпусом и реле-регулятором

Очистите от окислов и грязи место соединения реле-регулятора с генератором

5. Неисправно реле-регулятор

Замените реле-регулятор

6. Обрыв обмотки ротора

Замените ротор

Светодиод вольтметра горит при работе двигателя. Аккумуляторная батарея разряжена

1. Проскальзывание ремня привода генератора

Отрегулируйте натяжение ремня

2. Нет контакта между выводами "В" и "Ш" регулятора напряжения и выводами щеток

Зачистите выводы "В" и "Ш" регулятора напряжения и щеток, подогните выводы регулятора

3. Обрыв в цепи между комбинацией приборов и штекером "61" генератора

Проверьте "КБ" провод и его соединения от генератора до комбинации приборов

4. Износ или зависание щеток, окисление контактных колец

Замените щеткодержатель со щетками, протрите кольца салфеткой, смоченной в бензине

5. Поврежден регулятор напряжения

Замените регулятор напряжения

6. Повреждены вентили выпрямительного блока

Замените выпрямительный блок

7. Повреждены диоды питания обмотки возбуждения

Замените диоды или выпрямительный блок

8. Отпайка выводов обмотки возбуждения от контактных колец

Припаяйте выводы или замените ротор генератора

9. Обрыв или короткое замыкание в обмотке статора, замыкание ее на "массу"

Замените статор генератора

АКБ разряжается в процессе эксплуатации, но внешних признаков ненормальной работы генератора нет

1. Неисправна АКБ: окисление проводов или клемм батареи; недостаточно электролита; замыкание одной или нескольких банок

Очистите провода/клеммы; долить дистиллированную воду, заменить АКБ

2. Грязь, замасливание, окисление контактных колец ротора

Очистить контактные кольца тряпкой смоченной в бензине, мелкой наждачной бумагой

3. Грязь, замасливание щёток реле-регулятора или слабый контакт в связи с их чрезмерным износом

Очистите щётки от грязи тряпкой смоченной в бензине. Замените реле-регулятор в сборе. (Для реле-регуляторов старого образца достаточно заменить только щётки)

4. Перерасход энергии мощными/ дополнительными потребителями

Замените генератор другим, более мощным (ВАЗ-2108 - 955.3701; ГАЗ-3102)

5. Межвитковое замыкание или обрыв одной из фаз обмотки статора

Замените обмотку статора

Светодиод вольтметра мигает при работе двигателя. Аккумуляторная батарея перезаряжается

Поврежден регулятор напряжения (короткое замыкание между выводом "Ш" и "массой")

Замените регулятор напряжения

Контрольная лампа горит в полнакала при работе двигателя

Неисправны дополнительные диоды

Заменить диоды или выпрямительный блок в сборе.

Повышенная шумность генератора

1. Ослаблена гайка шкива генератора

Подтяните гайку

2. Повреждены подшипники ротора или их посадочные места

Замените подшипники, крышку/крышки генератора

3. Межвитковое замыкание или замыкание на "массу" обмотки статора (вой генератора)

Замените статор

4. Короткое замыкание в одном из вентилей генератора

Замените выпрямительный блок

5. Скрип щеток

Протрите щетки и контактные кольца хлопчатобумажной салфеткой, смоченной в бензине

6. Задевание ротора за полюса статора

Замените ротор, статор. Обратить внимание на подшипники

Быстрый износ щёток и контактных колец

1. Попадание масла или грязи на контактные кольца

Очистите контактные кольца тряпкой смоченной в бензине, мелкой наждачной бумагой

2. Увеличенное биение контактных колец

Замените ротор



                        



                           















                                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 "Поиск и устранение неисправностей узлов и деталей генераторной установки".











                          Процесс  разборки





Очистите и продуйте генератор сжатым воздухом. Застопорьте шкив генератора захватом, входящим в комплект приспособления 67.7823.9504, отверните гайку крепления шкива и съемником спрессуйте шкив. Снимите шпонку и коническую шайбу шкива.

В комплект приспособления 67.7823.9504 входит обычный съемник и захват. Последний состоит из двух стальных полуколец, которые вкладывают в ручей шкива. Полукольца имеют такое же сечение, как и ремень привода генератора. С одной стороны они соединены шарнирно, а с другой снабжены рычагами, которые сжимаются одной рукой при снятии шкива.

Отсоедините провод от штекера "В" регулятора напряжения. Отсоедините провода регулятора и конденсатора от клеммы "30" генератора и отверните винты крепления регулятора напряжения. У генераторов выпуска до 1996 г., чтобы не сломать щетки при снятии щеткодержателя, вставьте лезвие отвертки между корпусом регулятора и щеткодержателем и частично выдвиньте регулятор из генератора, оставив на месте щеткодержатель. После этого наклоните и извлеките регулятор совместно с  щеткодержателем из генератора. Снимите конденсатор отвернув винт крепления.

Отверните гайки стяжных болтов  и снимите крышку  генератора и ротор.Отверните гайки болтов, соединяющих наконечники диодов с выводами обмотки статора и извлеките статор из крышки  генератора.

Отверните гайку контактного болта, отсоедините от колодки штекер провода дополнительных диодов и снимите выпрямительный блок .



















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 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. 





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.

                      Сборка генератора



Собирается генератор в последовательности, обратной разборке. Во избежание поломки щеток, перед установкой регулятора со щеткодержателем на место необходимо не вставлять полностью щеткодержатель в регулятор, а лишь частично задвинуть и в таком виде вставить в генератор. После установки щеткодержателя на место в крышке генератора легким нажатием на регулятор вдвиньте его в генератор. 

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 затягивайте моментом 38,4-88 Н • м (3,9-9,0 кгс • м).





























                 

            

                           Техническое обслуживание





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. 







                                            





                                                 Охрана труда



                     Требования безопасности во время работы



1.  При использовании  верстака укладывать только те детали и инструмент,  которые необходимы для  выполнения  данной работы.

2.  С левой стороны тисков на  верстак  кладут  инструмент, который берут левой рукой,  а с правой - инструмент, который берут правой рукой (молоток,  напильник, гаечные ключи и т.д.), на середине верстака - измерительный инструмент.

3.  Для удобства и с целью избежания  микротравм  верстачные тиски должны быть установлены так,  чтобы верхняя часть губок находилась на уровне локтя слесаря.

4.  Работы  по  слесарной  обработке  металлов выполнять только после надежного закрепления их в  тисках  во  избежание падения и травмирования рабочих.

5.  Пыль и стружку с верстака сметать щеткой. Запрещается сдувать пыль и стружку сжатым воздухом,  ртом или убирать пыль и стружку голыми руками во избежание травмирования  глаз и рук.

6.  При обслуживании станков соблюдать меры безопасности, изложенные в соответствующих инструкциях по охране труда.

7.  Не производить сверлильные работы и заточку  инструмента в  рукавицах  или с забинтованными пальцами во избежание их захвата сверлом.

8.  Во время работы станка не открывать и не снимать кожухов, ограждений и предохранительных устройств.

9.  При рубке, клепке, чеканке и других работах, при которых возможно образование отлетающих частиц металла,  следует пользоваться защитными очками или маской с небьющимися стеклами, а место работы оградить переносными щитами, сетками, чтобы рядом работающие или проходящие люди не получали травмы.

10.  При пользовании клещами должны применяться кольца. Размеры колец должны соответствовать размерам обрабатываемой заготовки. С внутренней стороны ручек клещей должен быть упор, предотвращающий сдавливание пальцев руки.    

11.  Весь слесарно-кузнечный должен периодически осматриваться ИТР , назначенным распоряжением по подразделению не реже 1-го раза в квартал. Неисправный инструмент должен изыматься.





                          Список использованной Литературы









1