Реферат: Генераторы переменного тока

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РФ

ТЮМЕНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Эксплуатацияавтомобильного транспорта»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Устройство автомобиля»

На тему:

Генераторы переменного тока

Выполнил:

студент группы ___________

Relax

Проверил:

Тюмень2001

Содержание

Стр.

Введение

I. Устройство и работа генератора переменного тока

II. Т.О. генератора

III. Диагностика генератора

Список использованной литературы

Введение

Генератор служит дляпреобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питаниявсех приборов электрооборудования автомобиля (кроме стартера) и для зарядааккумуляторной батареи.

Он является основным источником электрической энергиина автомобиле.

В настоящее время на автомобилях получили широкоераспространение генераторы переменного тока, что вызвано преимуществами ихконструкции перед генераторами постоянного тока: меньшая масса при той жемощности, большой срок службы, меньший расход меди (в 2—2,5 раза), возможностьповышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5— 3,0. В этомслучае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 25—50% своеймощности, что улучшает условия заряда аккумуляторной батареи на автомобиле, а,следовательно, и ее срок службы.

I. УСТРОЙСТВО И РАБОТАГЕНЕРАТОРАПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Вал генератора приводится вовращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновиднымремнем. Передаточное число клиноременной передачи 1,7—2,0. При движенииавтомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современныхдвигателей составляет 500—600 об/мин, максимальная частота 4000—5000 об/мин.Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а, следовательно, и вала генератора можетдостигать 8 — 10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала.Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборыэлектрооборудования автомобиля, особенно лампы и контрольно-измерительные

приборы, рассчитаны напитание от постоянного напряжения 12 или 24 В. Поддержание постоянстванапряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузкигенератора (включения потребителей) выполняет специальный прибор, называемыйрегулятором напряжения.

При снижении частоты вращения коленчатого валадвигателя ниже 500-700 -об /мин напряжение генератора становится меньшенапряжения аккумуляторной батареи. Если батарею не отключить от генератора,она начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляцииобмоток генератора и разряду аккумуляторной батареи. При увеличении частотывращения коленчатого вала двигателя необходимо вновь включить генератор всистему электрооборудования. Включение генератора в системуэлектрооборудования, когда егонапряжение выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключение генератора отсети, когда его напряжение ниже напряжения аккумуляторной батареи, выполняетспециальный прибор, называемый реле обратного тока.

Генератор рассчитан на отдачу определенноймаксимальной для данного генератора величины тока, однако при неисправности всистеме электрооборудования (разряженная аккумуляторная батарея, короткоезамыкание и т. д.) генератор может отдавать ток больший, чем тот, на который онрассчитан. Длительная работа генератора в таком режиме приведет к егоперегреву и сгоранию изоляции обмоток. Для защиты генератора от перегрузкислужит специальный прибор, называемый ограничителем тока.

Все три прибора — регулятор напряжения, реле обратноготока и ограничитель тока—объединены в одном устройстве, называемом реле-регулятором.

В некоторых генераторах, напримерГ-250, переменного тока реле обратного тока и ограничитель тока могутотсутствовать, но в конструкции генератора имеются устройства, выполняющие функцииэтих приборов.

На рис. 1 показаноустройство генератора переменного тока Г-250. Генератор имеет статор 6с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных, назубцы статора. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединенныхпоследовательно. Фазные обмотки статора соединены звездой, и их выходные зажимыподключены к выпрямительному блоку 10.

Рис. 1

Устройство генераторапеременного тока Г-250

Корпус статора набран из отдельных пластинэлектротехнической стали. Обмотка возбуждения 4 генератора выполнена ввиде катушки и помещена на стальной втулке клювообразных полюсов ротора 13.Втулка, клювообразные полюсы ротора и контактные кольца 5 жестко закреплены навалу 3ротора (прессовая посадка на накатку). Магнитное поле, создаваемое обмоткойвозбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные июжные полюсы на роторе (рис.2) (Е.В.Михайловский,«Устройство автомобиля», с. 163).

Рис.2

Ротор

При вращении ротора магнитноеполе полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя вкаждой фазе переменную э.д.с.

(рис. 3, б).

Рис. 3

Схема выпрямления переменноготока

Токв обмотке возбуждения подводится через щетки 8 (рис.1)и контактные кольца 5, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щёткиукреплены в щеткодержателе 9.

Статоргенератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 1и 7,которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке 1со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжнойпланки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора.Крышки отлиты из алюминиевого сплава.

Сцелью уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник в задней крышке 7и отверстия в кронштейнах крышек армированы стальными втулками.

Вкрышках установлены шариковые подшипники 2 и 12 с двустороннимуплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.

Навыступающий конец вала 3 ротора крепится наружныйвентилятор 14 (рис. 1) и шкив 15. В крышках имеютсявентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Направлениедвижения охлаждающего воздуха — от крышки со стороны контактных колец квентилятору.

Вкрышке со стороны контактных колец устанавливается выпрямительный блок 10,собранный из кремниевых вентилей (диодов), допускающих рабочую температурукорпуса плюс 150°С.

Рис. 4

Типы выпрямительных блоков

Выпрямительныйблок ВБГ-1. (рис. 4) состоит из трех моноблоков,соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя

(рис. 3, а)

Каждые два вентиля выпрямителя размещены в моноблоке,выполняющем одновременно роль радиатора и токопроводящего зажила средней точкисхемы 3. В корпусе моноблока-радиатора 4 имеются два гнезда, вкоторых собраны р-п-переходывыпрямительных вентилей. В одном гнезде р-п-переходимеет на корпусе р-зону, а в другом —п-зону. Противоположные зоны переходов имеют гибкие выводы 9,которые соединяют моноблок с соединительными шинами 2. Отрицательная шинавыпрямительного блока соединена с корпусом генератора. В более позднихконструкциях выпрямительных блоков БПВ-4-45 (рис. 4, б)на ток 45 А применяют кремниевыевентили типа ВА-20, которые запрессованы в теплоотводы 12 отрицательной и положительнойполярности по три вентиля в каждый. Теплоотводы изолированы один от другогопластмассовыми втулками-изоляторами 13. Обратный ток вентилей непревышает 3 мА, а собранного блока —10 мА. Для генераторов с максимальноймощностью до 1200 Bт (Г-228) применяют кремниевые выпрямительныеблоки ВБГ-7-Г на ток 80 А (рис. 4, в) илиБПВ-7-100. В блоках БПВ-7Т и БПВ-7-100 применены вентили ВА-20 по двапараллельно в каждом плече, по шесть вентилей в каждом теплоотводе. БлокБПВ-7-100 на ток 100 Aи егоэлектрическая схема показаны на рис. 4, г.

Для снижения уровнярадиопомех в блоках, ВБР-7-Г и, БПВ-7-100 установлен параллельно зажимам «+», и«—» генератора конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ. Общий вид вентиля BA-20 показан на рис. 5.Номинальный ток вентиля 20 А., Для упрощения схемы, электрических соединений вентиливыпускаются вдвух исполнениях — с прямой и обратной полярностью корпусам (рис. 5, б). В вентилях прямой полярности «+»выпрямленного будет на корпусе, в вентилях обратной полярности будет «—»выпрямленного тока.

Вентили прямой и обратнойполярности различаются цветом маркировки, наносимой краской на донышке корпуса. Вентили прямойполярности: («+» на корпус) помечаюткрасной краской, а вентили обратной полярности ( «—» на корпус) — черной.

Рис. 5

Кремниевыйвентиль ВА-20

Электрическая схема соединения обмоток генератораи выпрямителей показана на рис 3, а. Привращении ротора генератора в каждой фазе индуктируется переменноенапряжение изменение которого за одинпериод показано на рис. 3, б. После выпрямления кривые фазногонапряжения примут вид изображенный на рис. 3, в.Выпрямленное напряжение будет почтипостоянным, (линия 1 на рис. 3,в), причемчастота пульсаций выпрямленного напряжения будет в шесть раз больше, чемчастота в фазных обмотках (Ю.И. Боровских,«Устройство автомобилей»,с. 183).

С увеличением, частоты вращения повышается частотатока, индуктированного в фазных отмотках генератора переменного тока, ивозрастает индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при большой частоте,вращения ротора, когда генератор может отдавать максимальную мощность, не возникаетопасности его перегрузки, поскольку сила тока генератора ограничиваетсяповышенным индуктивным сопротивлением его обмоток. Это явление вгенераторах переменного тока называется свойством самоограничения. Автомобильныегенераторы Г-250, Г-270, Г-221 и другие сконструированы таким образом, что ненуждаются в ограничителе тока.

Свойствовентилей пропускать ток только в одном направлении (от генератора каккумуляторной батарее) исключаетнеобходимость установки в реле-регуляторе реле обратного тока. Такимобразом, реле-регуляторе работающем с автомобильным генератором переменного тока,может применяться только регулятор напряжения. Это значительно упрощаетконструкцию и снижает размеры, вес и стоимость реле-регулятора. Пути токачерез вентили выпрямителя припрохождении обмотками первой фазы северного и южного полюсов ротора показанына рис. 3, а стрелками. Как видно из схемы, при наличии в обмоткахпервой фазы переменного по направлению тока ток в цепи нагрузки (Rн) будетпостоянным. Аналогично происходит процесс и в других фазах.

II.Т.О. ГЕНЕРАТОРА

Отказами и неисправностями генератораявляются: обрыв или короткое замыкание вобмотке статора генератора или в обмотке возбуждения, нарушение контакта щетокс кольцами и искрение щеток, износ подшипников генератора, поломка илиослабление пружины щеткодержателей, пробой диодов в выпрямителе, ослаблениенатяжения (чрезмерное натяжение) приводного ремня.

Неисправности генератора обнаруживаютсяпо показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправномгенераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть приработающем двигателе. Нарушение контакта щеток с кольцами возникает отзагрязнения, обгорания или их износа, выкрашивания или износа щеток, а такжеослабления или поломки нажимных пружин щеток. Загрязнение кольца следуетпротереть чистой тряпкой, обгоревшие кольца прочистить стеклянной бумагой,изношенную щетку заменить новой и притереть ее по кольцу.

III. ДИАГНОСТИКА ГЕНЕРАТОРА

Диагностирование генераторов сводится кпроверке ограничивающего напряжения и работоспособности генератора. Длявыполнения этой операции необходимо включить вольтметр параллельно потребителямтока. Ограничивающее напряжение проверяют при включенных потребителях тока(подфарниках и габаритных фонарях) и повышенной частоте вращения коленчатоговала двигателя. Оно должно быть в диапазоне 13,5-14,2 В. Работоспособностьгенератора оценивают по напряжению при включении всех потребителей на частотевращения, соответствующей полной отдаче генератора, которое должно быть не ниже12 В. Однако подобная методика проверки не может выявить характерные, хотя иредко встречающиеся неисправности генератора, такие, как обрыв или замыканиеобмоток статора на массу, обрыв илипробой диодов выпрямителя, ввиду значительных резервов работоспособностигенератора.

Эти неисправности легко выявляются похарактерному виду осциллограмм, связанному в первую очередь с увеличениемдиапазона колебания напряжения. При исправной работе генератора диапазонколебаний напряжения в сети не превышает 1-1,2 В, который обусловливаетсяпериодическим включением в цепь нагрузки первичной обмотки катушки зажигания.Это легко читается по осциллограмме осциллографа мотортестера (Элкон S-300,Элкон S-100А, К-461, К-488).

При одном пробитом (закороченном) диоде в результате его выпрямляющихсвойств диапазон колебания напряжения возрастает до 2,5-3 В. при общем снижениичастоты его колебаний. Средний уровень напряжения, показываемый вольтметром,при этом не меняется, однако выбросы напряжения приводят к снижениюдолговечности аккумуляторной батареи и других элементов электрооборудования (В.Л. Роговцев,«Устройство и эксплуатацияавтотранспортных средств», с.391).

Таким образом, одновременное применениеосциллографа и вольтметра позволяет быстро и объективно проводитьдиагностирование генераторов и реле-регуляторов переменного тока. Повышениенапряжения генератора более расчетного на 10-12% снижает срок службыаккумуляторной батарей в 2-3 раза.

Неисправный генератор заменяют илиремонтируют в условиях электроцеха, ограничивающее напряжение реле-регуляторарегулируют натяжением пружины якорька, а при отсутствии таковой возможностиреле-регулятор также заменяют. Бесконтактно-транзисторные реле-регуляторырегулируют только в условиях электроцеха.

Список использованной литературы:

1.

Е.В. Михайловский, К.Б.Серебряков, Е.Я. Тур,

Устройство автомобиля, Учебник. – М.: «Машиностроение»

1987.-350 с.

2.

Ю.И. Боровских, В.М.Кленников, А.А. Сабинин,

Устройство автомобилей, Учебник. – М.:«Машиностроение»

1983.-320 с.

3.Сборники «Автомобилист»,Журнал. – М.: «Машиностроение»

1984.- 95с.

3.