Назначение и устройство генератора и стартера
Стартер-генератор - это электрическая машина постоянного тока, предназначенная для работы в двух режимах:
стартерном (кратковременном) - в качестве электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, осуществляющего вращение вала дизеля во время пуска;
генераторном (продолжительном) - в качестве вспомогательного генератора постоянного тока независимого возбуждения, обеспечивающего питание электрических цепей управления, электродвигателей собственных нужд постоянного тока, освещения и заряда аккумуляторной батареи.
Стартер-генератор применяется на тепловозах с тяговой электропередачей переменно-постоянного тока (2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70). На рис. 11.7 представлен стартер-генератор, состоящий из станины, подшипниковых щитов, главных и добавочных полюсов, якоря и подшипников.
Станина 6 стартер-генератора цилиндрической формы; снизу к ней приварены лапы для крепления к станине тягового генератора; сбоку приварены проушины для транспортировки. К станине крепятся четыре главных 5 и четыре добавочных 8 полюса. Сердечник главного полюса набран из пластин электротехнической стали. Сердечник добавочного полюса цельнолитой, его обмотка соединена последовательно с якорем.
К торцам станины крепятся передние 2 и задние 10 подшипниковые щиты. В гнездо переднего подшипникового щита устанавливается шарикоподшипник 1, заднего - роликоподшипник 11. К пе-
реднему подшипниковому щиту крепится траверса 4, а к ней - щеткодержатели со щетками типа ЭГ-4.
Якорь 7 состоит из вала 12, сердечника, обмотки и коллектора арочного типа 3. Сердечник якоря фиксируется на валу шпонкой, а от смещения удерживается с одной стороны корпусом обмотко-держателя, а с другой - корпусом коллектора. Обмотка якоря удерживается в пазах проволочными бандажами. Концы секций обмотки впаиваются в петушки коллекторных пластин.
Охлаждение стартер-генератора (самовентиляция) осуществляется вентилятором 9, изготовленным из стали.
На ряде гусеничных машин (ГМ-569, МТ-Т и др.) применяются стартеры-генераторы. Они работают либо в генераторном, либо в стартерном режиме (ГМ-569), а иногда только в генераторном (МТ-Т).
Стартер-генератор представляет собой электрическую машину постоянного тока с параллельным соединением обмоток возбуждения в генераторном режиме и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением при работе в стартерном режиме.
Привод якоря стартера-генератора в ГМ-569 осуществляется через специальную гидромуфту (генераторный режим) и двухскоростной планетарный редуктор. При неработающем двигателе
машины производится его стартерный пуск. После стартерного пуска двигателя машины он начинает работать в генераторном режиме.
Привод стартера-генератора обеспечивает передачу вращающего момента от него на коленчатый вал двигателя машины (стартерный режим) и, наоборот, от двигателя на стартер-генератор (генераторный режим). Привод состоит из планетарного редуктора 4 и зубчатой муфты 3.
Рис. Кинематическая схема привода стартера-генератора:
1 — резьба вала; 2 — гидромуфта; 3 — зубчатая муфта; 4 — планетарный редуктор; 5 — стартер- генератор; А — полость
При стартерном режиме под действием пружины зубчатая муфта выведена из зацепления с зубьями водила планетарного редуктора. При нажатии на кнопку включения стартера за счет давления рабочей жидкости, подаваемой в полость А от специального насоса, производится перемещение зубчатой муфты по резьбе 1 полого вала. При этом зубчатая муфта входит в зацепление с зубьями водила планетарного редуктора. В начале включения муфты 3 стартер-генератор 5 работает на первой ступени с замедленным поворотом якоря, поскольку напряжение на его входе равно 24 В. При полностью включенной муфте 3 упомянутый насос отключается с помощью специального датчика, и стартер переводится на вторую ступень работы с напряжением 48 В.
После пуска двигателя машины зубчатая муфта, находящаяся в зацеплении с водилом планетарного редуктора, становится ведущим элементом по отношению к этому водилу. При этом изменяется направление действия вращающего момента (момент, как известно, передается от ведущего звена к ведомому). Поэтому муфта 3 начинает скручиваться с резьбы 1 (из-за разных частот вращения водила и полого вала) и выходит из зацепления с зубьями водила редуктора 4. Стартер-генератор начинает работать в генераторном режиме.
Разновидностью применяемых в многоцелевых гусеничных машинах генераторов является генератор ЩСВ2-25/4000 (шасси ГМ-352). Он используется в качестве источника питания постоянным током с номинальным напряжением 28,5 и 57 В. Генератор состоит из двух одинаковых электрических машин, каждая из которых представляет собой индукторный генератор. Обе машины объединены в единую конструкцию, имеют ротор, статор и подшипниковые щиты. Пакеты каждого статора набраны из электротехнической стали и запрессованы в станину, имеющую вентиляционные каналы. В пазы пакетов уложены трехфазная силовая обмотка и такая же дополнительная обмотка. Между пакетами статора расположена обмотка возбуждения, выполненная в виде кольцевой катушки.
Ротор генератора ГИСВ2-25/4000, состоящий из двух пакетов листовой электротехнической стали, установлен в подшипниковых щитах с окнами для прохода воздуха. Генератор снабжен встроенным выпрямителем и работает с регулятором напряжения РН-24.
При вращении ротора генератора переменного тока в каждой фазе индуцируется переменное напряжение. После выпрямления кривые фазного напряжения принимают практически спрямленный вид, причем частота пульсаций выпрямленного напряжения в 6 раз больше частоты в фазных обмотках.
Свойство вентилей (диодов) пропускать ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее) не требует наличия РОТ. Кроме того, у генератора переменного тока при большой частоте вращения ротора не возникает опасности перегрузки, так как сила тока ограничена повышенным индуктивным сопротивлением фазных обмоток, т. е. подобный генератор не нуждается в ОТ. Все это упрощает конструкцию, уменьшает размеры, массу и стоимость реле-регулятора.
Большинство автомобилистов знает, что без стартера двигатель не запустить, а без генератора — далеко не уедешь. Но многие не представляют, где находятся эти узлы, как выглядят, как работают. Сегодня разберем принцип работы, устройство, неполадки, ремонт и замену стартера и генератора.
Как работает и где находится стартер
Стартер — это небольшой электродвигатель, который находится на ДВС и напрямую соединяется с венцом маховика. Устройство подключено к аккумулятору, запускается во время срабатывания замка зажигания. После поворота ключа (или нажатия кнопки запуска) якорь начинает вращаться, при помощи бендикса поворачивает венец маховика. Движение вала запускает двигатель автомобиля.
После начала вращения маховика, бендикс возвращается в исходное состояние, зацепление разрывается. Стартер выполнил задачу — двигатель запустился.
Как работает и где находится генератор
Генератор установлен на моторе — шкив соединен ремнем с коленвалом двигателя. Ротор начинает вращаться одновременно с ДВС. Генератор преобразует вращение в электричество пока работает двигатель.
После запуска мотора узел снабжает электричеством системы автомобиля — заряжает аккумулятор, обеспечивает напряжением осветительные приборы, обогреватель, кондиционер, ЭБУ.
Как ломается стартер: признаки неисправности
Причиной поломки может стать неправильное использование, естественный износ, залипание контактов замка зажигания и т. д. Стандартные проявления поломки:
● При повороте ключа не слышно звука вращения электромотора.
● После запуска двигателя стартер не отключается.
● При срабатывании раздаются посторонние звуки (стартер щелкает).
● Двигатель заводится не с первого раза.
Во всех случаях поломка приводит к сложностям с запуском — от периодических проблем в мороз до полного отказа автомобиля запускаться.
Причины и признаки поломки генератора
Главные причины выхода из строя — внешнее воздействие (вода, грязь, резкие перепады температур), работа в условиях повышенной нагрузки, поломка аккумулятора (короткое замыкание).
Варианты проявления неисправности:
● Сигнал неисправности аккумулятора на панели приборов.
● Посторонние звуки в работе — постоянный скрежет, щелчки в корпусе, шелест, усиление шума.
● Заметное изменение яркости света фар и приборной панели при увеличении или уменьшении оборотов двигателя.
Со сломанным генератором можно проехать не более 100 км — заряда исправного аккумулятора хватает чтобы обеспечить системы. Но лучше сразу ехать в автосервис. А то придется еще и менять АКБ.
Ремонт стартера и генератора
Обслуживание начинается с диагностики — автомобильное электрооборудование тестируют, находят дефекты, выбирают способ устранения. Иногда достаточно подтянуть и почистить контакты, чтобы прибор снова начал работать. Но если произошла поломка, без демонтажа, разборки и замены неисправных деталей не обойтись.
В ArtGalleryAuto генераторы и стартеры диагностируют на специальных стендах, а затем выявив неисправность, производят необходимый ремонт. В процессе проводится замена неисправных частей агрегатов. Если ремонт невозможен или обходится слишком дорого — устанавливаем новый узел. При этом можно использовать оригинальные запчасти или качественные аналоги от тех же производителей, но под другим брендом.
Совет. Без опыта, специальных инструментов и аппаратуры не пробуйте самостоятельно ремонтировать электрооборудование. На видео в интернете часто показывают, как легко заменить щетки, бендикс или регулятор напряжения, но после неумелого вмешательства узел может полностью сгореть, вызвать поломку смежных устройств.
Советуем почитать:
« Значки на приборной панели » — узнайте, какие индикаторы показывают неисправности.
« Webasto или автозапуск? » — статья о вариантах удаленного прогрева автомобиля.
« Такие же на заводе ставят » — вся правда об оригинальных автозапчастях и их аналогах.
Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устройство, которое придаст кривошипно-шатунному механизму начальный импульс, то есть провернет маховик до нужных оборотов. Таким устройством является стартер и именно он отвечает за пуск двигателя. В статье подробно рассмотрим устройство и принцип работы стартера автомобиля, а также его возможные неисправности.
Устройство стартера
Стартер автомобиля представляет собой электродвигатель. Он преобразует электрическую энергию от аккумулятора в механическую работу, которая приводит в движение маховик и коленчатый вал, для начала процесса движения поршней. Стартером оборудованы все двигатели.
Принцип работы устройства основан на законах физики, которые известны со школьной скамьи. Если между двумя полюсами магнита поместить проволочную рамку с двумя концами, а потом пустить через нее ток, то она начнет вращаться. Это и есть самый простой электродвигатель.
Простой автомобильный стартер представляет собой металлический корпус, в котором находятся четыре магнитных сердечника (башмаки). Эти магниты в корпусе и представляют собой статор электродвигателя. Раньше на башмаках наматывалась обмотка возбуждения, на которую подавался электрический ток от аккумулятора. То есть это был классический электромагнит. На современных же устройствах применяются обычные магниты.
Другой важной деталью устройства является якорь. Он представляет собой вал с напрессованным сердечником из электротехнической стали. В пазах сердечника находятся те самые рамки, которые будут вращаться вокруг полюсов магнита. Концы рамок соединены с коллектором, к которому подходят четыре щетки – две положительные от АКБ и две отрицательные, которые будут идти к массе.
В закрывающей задней крышке находятся щеткодержатели с пружинками, которые постоянно поддавливают щетки к коллектору для обеспечения контакта. Также в задней крышке установлена опорная втулка якоря или подшипник.
На металлическом корпусе находится входной контакт. К этому контакту подключается плюсовая клемма аккумулятора (+). Ток проходит по рамкам якоря и выходит на отрицательные щетки массы. Масса соединяется с отрицательной клеммой аккумулятора. Таким образом, создается магнитное поле вокруг рамок якоря и он вращается.
Плюсовой провод АКБ, который подходит к стартеру, значительно толще остальных. По этому проводу подается пусковой ток, равный примерно 400А.
Ток от аккумулятора на стартер не может подаваться постоянно. Он нужен только в момент запуска двигателя. Поэтому между плюсовым проводом аккумулятора и контактом стартера есть так называемый медный пятак, который замыкает контакты.
На валу якоря также выполнено шлицевое соединение, на котором находится направляющая втулка и бендикс с шестерней с возможностью осевого перемещения. Это движение обеспечивает контакт шестерни непосредственно с зубчатым венцом маховика. Простыми словами можно сказать, что бендикс подходит к маховику, проворачивает его, сколько это необходимо, а потом отходит обратно.
Якорь начинает вращение только тогда, когда шестерня уже вошла в зацепление с маховиком.
Основные компоненты
Таким образом, основными составляющими стартера можно назвать:
- магнитный статор;
- вал с якорем;
- втягивающее реле с компонентами (электромагнит, сердечник, контакты);
- щеткодержатель с щетками;
- бендикс с шестерней;
- вилка;
- элементы корпуса.
Принцип работы
Учитывая устройство стартера, рассмотрим его работу пошагово:
- Водитель включает зажигание и на втягивающее реле подается управляющее напряжение. Катушка реле намагничивается и перемещает сердечник.
- Сердечник подводит бендикс и шестерню к маховику при помощи вилки и в конце своего хода замыкает контактные пятаки на электродвигатель.
- Пусковой ток подается на обмотку якоря, который начинает вращаться в магнитном поле статора. Стартер начал работать.
- Двигатель запустился, водитель повернул ключ из положения пуска. Управляющий ток перестал подаваться на втягивающее реле, пятаки разомкнулись, а бендикс с шестерней вернулся в исходное положение под действием возвратной пружины. Стартер прекратил свою работу.
Устройство бендикса
Бендикс представляет собой довольно интересное устройство. Иногда его называют муфтой свободного хода или обгонной муфтой.
Для запуска двигателя нужно, чтобы маховик вращался не медленнее, чем 100 об/мин. Так как шестерня стартера намного меньше зубчатого венца маховика, ей нужно вращаться в 10 раз быстрее, чтобы придать маховику необходимое ускорение. Это 1000 об/мин.
Когда двигатель заводится, маховик начинает вращаться очень быстро. Он передает это быстрое вращение на шестерню. Нетрудно посчитать, что скорость вращения шестерни при этом будет уже 10 000 об/мин. Если на вал стартера передалось такое ускорение, то он бы не выдержал. Именно для этого и нужен бендикс. Он передает вращение от шестерни на маховик, но не передает его обратно от маховика на шестерню.
Сам бендикс состоит из двух частей: шестерни и корпуса. Внутренняя обойма шестерни входит в корпус с внешней обоймой. Внутри этой обоймы находятся четыре ролика с пружинками. Корпус бендикса вращается через вал стартера. При вращении внутренняя обойма шестерни как бы заклинивает в корпусе и вращается, а при вращении шестерни от маховика эти ролики расходятся и не передают вращение на вал. Сам вал стартера при этом вращается с прежней скоростью.
Виды стартеров
Как было описано выше в современных стартерах применяются не башмаки с обмоткой возбуждения, а магниты. Магниты в качестве статора позволяют значительно уменьшить габариты устройства. При этом частота вращения якоря повышается. Поэтому иногда применяется редуктор.
Исходя из этого, стартеры делятся на:
- редукторные;
- простые (безредукторные).
С устройством и работой простого стартера мы уже познакомились. Работа редукторного основана на тех же принципах, что и простого, но имеет немного другое устройство. Крутящий момент от якоря вначале поступает в планетарный редуктор, который его преобразует, и далее на вал бендикса. Вращение от якоря на шестерню передается через водило планетарного механизма.
Этот вид стартера имеет следующие преимущества:
- более высокий КПД;
- меньшее потребления тока;
- небольшие размеры;
- запуск двигателя даже при низком заряде аккумулятора.
Но такая конструкция сказывается на сложности ремонта.
Основные неисправности
Все возможные виды неисправностей стартера можно разделить на механические и электрические.
С механическими узлами может быть связано:
- Залипание контактных пятаков.
- Износ подшипников и удерживающих втулок.
- Износ роликов бендикса.
- Заклинивание вилки или сердечника втягивающего реле.
Проблемы с электрикой:
- Выработка щеток и пластин коллектора.
- Обрыв цепи в обмотке башмаков (статора) или втягивающего реле.
- Замыкание и перегорание обмоток.
Щетки и втягивающее реле не ремонтируются. Эти детали меняются на новые. Ремонт обмотки лучше доверить квалифицированному автоэлектрику. Однако необходимо понимать, что зачастую выходит из строя не сам стартер, а сопутствующие элементы. В таком случае необходимо провести диагностику для более детального выявления причины неисправности. Проще всего это сделать персональным диагностическим сканером, к примеру, с помощью недорогого мультимарочного устройства Rokodil ScanX.
После диагностики сканер укажет на точную причину неисправности, будь то перегоревший предохранитель, неисправность выключателя зажигания или неисправность электрической цепи. Rokodil ScanX подойдет практически для любых автомобилей с ODB-II разъемом и поможет сэкономить деньги на ремонте.
Стартер – это довольно сложный механизм, который требует внимания от водителя. Любые шумы и скрежет лучше оперативно устранять. Но несмотря на общую сложностью устройства, принцип его работы очень простой. Поняв его, можно самостоятельно устранить многие неисправности.
Понятие и принцип работы стартера, его виды и конструктивные особенности. Схема включения стартера с помощью замка зажигания. История развития автомобильных генераторов переменного тока с клювообразным ротором, определение их основных характеристик.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2015 |
| Размер файла | 274,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
1. Понятие и принцип работы стартера
стартер автомобильный генератор ротор
Синхронная машина состоит из двух частей: индуктора и якоря. Индуктором называют часть машины, в которой создается первичное магнитное поле. Якорем называют часть машины, в которой индуцируется ЭДС. Наибольшее распространение получили синхронные машины, в которых якорь неподвижен, а индуктор вращается.
Рассмотрим устройство синхронной трехфазной машины, в которой якорь является статором, а индуктор является вращающимся ротором.
Стартер это - такой машины по конструкции аналогичен статору асинхронной машины и состоит из трех основных частей: корпуса (станины), сердечника и обмоток. Сердечник представляет собой полый цилиндр, набранный из электротехнической стали толщиной 0,5 мм. На внутренней поверхности сердечника имеются пазы, в которые укладывается обмотка статора. Пазы, как правило имеют прямоугольное сечение.
Обмотка статора состоит из трех одинаковых фазных обмоток, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на 1200 и соединенных звездой.
В синхронных машинах применяют роторы двух конструкций: явнополюсные и неявнополюсные. Неявнополюсные роторы используются в синхронных генераторах рассчитанных на скорость вращения ротора 1500 и 3000 оборотов в минуту. В синхронных двигателях используют только явнополюсные роторы.
Явнополюсный ротор содержит вал, на котором закреплен обод, а к нему крепятся полюса. Сердечники полюсов набираются из пластин, из электротехнической стали толщиной 0,5 мм, на полюсах крепится обмотка возбуждения, по которой пропускают постоянный ток, подводимый через щетки и контактные кольца, закрепленные на роторе. Кроме этого в сердечниках полюсов делают пазы, в которые укладывают медные стержни, по одному стержню в каждый паз. С торцов стержни между собой закорачиваются сегментами или кольцами, образуя короткозамкнутую обмотку такого же типа как обмотка у короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя, которая является пусковой обмоткой.
На электрических схемах синхронная машина изображается в виде двух концентрических окружностей (внешняя окружность изображает обмотку ротора). К обмотке статора подключается трёхфазная сеть, а к обмотке ротора сеть постоянного тока. Условное изображение синхронной машины приведено ниже:
При пуске обмотка статора подключается к трехфазной сети. Ротор приводится в движении благодаря наличию короткозамкнутой пусковой обмотки. Трехфазные токи, проходя по обмоткам статора создают вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью ?0 Поле статора, вращаясь, пересекает стержни пусковой обмотки, индуцируя в них ЭДС, под действием которой по ним будут протекать токи. При взаимодействии этих токов с вращающимся полем статора создается электромагнитный момент, приложенный к ротору, ротор придет во вращение. Обмотка возбуждения на период пуска замыкается на резистор с целью уменьшения возникающих в ней напряжений. В конце пуска, когда скорость ротора становится достаточно близкой к скорости вращения магнитного поля статора (0,95-0,98) ?0, обмотку возбуждения отключают от резистора, и на нее подается постоянный ток. Постоянное магнитное поле вращающегося ротора сцепляется с вращающим полем статора, и ротор втягивается в синхронизм. После этого ротор продолжает вращаться со скоростью, развивая вращающий момент. Пусковая обмотка при этом перестает работать, так как поле статора уже не пересекает стержни пусковой обмотки, и ток в ней становится равным нулю.
Стартеры Современные пусковые устройства легко запускаются одним поворотом ключа в замке зажигания. Но за каждым элементом процесса пуска скрывается целый ряд сложных технических операций - от запуска стартера, контроля зацепления шестерни привода стартера и зубчатого венца маховика и до схемы блокировки, служащей для того, чтобы стартер не запускался при работающем двигателе. Все компоненты стартера должны быть тщательно подобраны, чтобы слаженно и долговременно работать и выдерживать огромное число запусков двигателя. У легкового автомобиля при движении по городу и пробеге около15000 км это около 2000 запусков двигателя в год.
Принцип действия. Двигатель внутреннего сгорания начинает самостоятельно работать при условии, что его коленчатый вал вращается с определенной (пусковой) частотой, при которой обеспечивается нормальное протекание процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива. Пусковая частота вращения бензиновых двигателей составляет 40-50 об/мин. У дизелей необходимо вращать коленчатый вал с большей частотой (100-250 об/мин), так как при медленном вращении сжимаемый воздух не нагревается до необходимой температуры и топливо, впрыснутое в камеру сгорания, не воспламеняется. Эти частоты вращения взяты для примера при плюсовой температуре окружающего воздуха. При минусовых температурах скорость вращения необходима большая. Стартер - устройство, обеспечивающее вращение коленчатого вала с пусковой частотой. При прокручивании двигателя стартер должен преодолеть момент сопротивления, создаваемый силами трения и компрессией, а при включении - и момент инерции вращающихся частей двигателя.
Составляющие, которые определяют развиваемый стартером крутящий момент, зависят от объема и конструкций двигателя, числа цилиндров, степени сжатия, вязкости масла и частоты вращения. Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизма привода и механизма управления.
Конструкция электродвигателей почти одинакова у всех стартеров. Статоры стартеров изготовляются либо из постоянных магнитов четырех или шестиполюсными(нового образца), либо последовательного возбуждения четырехполюсными обмотками. Для уменьшения частоты вращения якоря в режиме холостого хода применяют электродвигатели смешанного возбуждения.
Передача крутящего момента от стартера к коленчатому валу осуществляется через шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом маховика.
Для увеличения крутящего момента на коленчатом валу применяется понижающая передача с передаточным числом 10-15. Шестерня стартера должна находиться в зацеплении с зубчатым венцом только во время пуска двигателя. Для этого шестерня и вал электродвигателя снабжены шлицами, которые допускают осевое перемещение шестерни по валу для сцепления и расцепления ее с зубчатым венцом маховика.
Перемещение шестерни в современных стартерах осуществляется электромагнитным реле, подвижной сердечник которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие. Работой электромагнитного реле управляет водитель через замок зажигания и разгрузочное реле.
После пуска частота вращения коленчатого вала достигает 1000 об/мин. Если при этом вращение будет передаваться на якорь стартера, его частота вращения повысится до 10000-15000 об/мин. Даже при кратковременном увеличении частоты вращения якоря до такой величины (пока водитель не отключит стартер) возможен разнос якоря. Для предохранения якоря стартера от разноса усилие от вала якоря к шестерне привода у большинства стартеров передается через муфту свободного хода (бендикс).
Муфта обеспечивает передачу крутящего момента только в одном направлении - от вала якоря к маховику. На автомобилях применяют стартеры с электромагнитным включением и дистанционным управлением. Принцип работы стартера заключается в следующем: При замыкании контактов замка зажигания по втягивающей обмотке электромагнита протекает ток, плунжер электромагнита втягивается и включается у держивающая обмотка электромагнита.
Плунжер электромагнита и соединенный с ним рычаг (вилка) перемещает шестерню бендикса.
Одновременно плунжер давит на астину, которая в момент ввода шестерни в зацепление с венцом маховика замыкает контакты. Ток через замкнутые контакты поступает в обмотку электродвигателя, и якорь начинает вращаться.
Схема включения стартера. После пуска двигателя водитель с помощью замка зажигания разрывает цепь 50 обмотки электромагнита. Под действием пружины размыкаются контакты электромагнита, и шестерня бендикса возвращается в исходное положение.
2. Автомобильные генераторы и принцип их работы
Тенденции развития
Долгое время основным источником электрической энергии на автомобилях являлись генераторы постоянного тока, которые обеспечивали требования эксплуатации автомобилей выпуска до 60-х годов по максимальной мощности, характеристикам и сроку службы. Начало 60-х годов в отечественном автомобилестроении характеризовалось значительным увеличением срока службы автомобилей, снижением эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт, повышением требований к безопасности дорожного движения и комфорту пассажиров. В связи с этим выявилась необходимость значительного увеличения мощности генератора, срока его службы, улучшения характеристик и снижения эксплуатационных затрат. Одновременно существенно повысились требования к максимальной частоте вращения и габаритным размерам генератора исходя из условий его компоновки в ограниченном подкапотном пространстве автомобиля.
Удовлетворение указанным требованиям путем совершенствования конструкции и технологии производства генераторов постоянного тока, учитывая низкую надежность работы в эксплуатации щеточно-коллекторного узла и малый срок его службы, а также большие габариты и массу генератора, практически оказалось неосуществимо. С помощью научного поиска и исследований было определено новое направление в развитии автомобильных генераторов. Ими явились генераторы переменного тока.
Название «генератор переменного тока» несколько условно и касается в основном особенностей внутренней его конструкции, так как этот генератор имеет встроенный полупроводниковый выпрямитель и питает потребителей постоянным (выпрямленным) током.
В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллекторный узел, выпрямляющий переменный ток, полученный в обмотках якоря. Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный выпрямитель на полупроводниковых вентилях (диодах). При этом генератор получил качества, которые обеспечили ему широкое распространение в автомобилестроении.
Основными технико-экономическими преимуществами генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока являются: уменьшение в 1,8 . 2,5 раза массы генератора при той же мощности и примерно в 3 раза расхода меди; большая максимальная мощность при равных габаритах; меньшее значение начальных частот вращения и обеспечение более высокой степени заряженности аккумуляторных батарей; значительное упрощение схемы и конструкции регулирующего устройства вследствие исключения из него элемента ограничения тока и реле обратного тока; уменьшение стоимости эксплуатационных затрат в связи с большей надежностью работы и повышенным сроком службы.
Первые автомобильные генераторы переменного тока были спроектированы для работы с отдельными селеновыми выпрямителями и вибрационными регуляторами напряжения. Селеновые выпрямители имели значительные размеры и их приходилось размещать отдельно от генератора в местах, где обеспечивалось хорошее охлаждение. Для соединения селенового выпрямителя с генератором требовалась дополнительная проводка.
Кроме того, селеновые выпрямители недостаточно теплостойки и допускают максимальную рабочую температуру не выше + 80 0 С. Поэтому в дальнейшем селеновые выпрямители были заменены выпрямителями, состоящими из кремниевых диодов, которые более теплостойки и имеют значительно меньшие размеры, что попозволяет размещать их внутри генератора.
На смену вибрационным регуляторам напряжения пришли сначала контактно-транзисторные, а затем бесконтактные на дискретных элементах и бесконтактные интегральные регуляторы. Габариты интегральных регуляторов позволяют встраивать их в генератор, который со встроенными регулятором и выпрямительным блоком называется генераторной установкой.
Для автомобильных генераторов надежность и срок службы определяются в основном тремя факторами: качеством электрической изоляции; качеством подшипниковых узлов; надежностью щеточно-контактных устройств.
Первые два фактора зависят от уровня развития смежных производств. Третий фактор может быть исключен посредством разработки бесконтактных генераторов, имеющих более высокую надежность и, следовательно, больший ресурс, чем контактные. Это обстоятельство стимулировало создание автомобильных бесконтактных генераторов переменного тока с электромагнитным возбуждением - индукторных генераторов и генераторов с укороченными полюсами.
Индукторные генераторы нашли широкое применение на тракторах и сельхозмашинах благодаря простоте конструкции, надежности при работе в тяжелых условиях эксплуатации (пыль, грязь, влага, вибрации) и невысокой стоимости.
Применение на автомобилях существующих конструкций индукторных генераторов сдерживается из-за их основных недостатков: - невысоких удельных показателей;
- повышенного уровня пульсации выпрямленного напряжения;
- повышенного магнитного шума.
Дальнейшее совершенствование конструкции и устранение вышеперечисленных недостатков позволят применять индукторные генераторы на автомобилях.
Производство бесщёточных генераторов с укороченными полюсами только начинается, а первыми моделями этого семейства являются генераторы 45.3701 и 49.3701, которые планируется устанавливать на автомобили семейства УА3.
Принцип действия генераторов переменного тока
Упрощенная схема устройства автомобильного генератора переменного тока с клювообразным ротором представлена на рис.
Автомобильный генератор переменного тока с клювообразным ротором
В крышке 4 со стороны контактных колец установлены пластмассовый щеткодержатель 8 с двумя прямоугольными меднографитовыми щетками 6 и выпрямительный блок 1. При помощи крыльчатки 15 создается притяжная вентиляция для охлаждения генератора. Привод генератора осуществляется при помощи шкива 13.
Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении замка зажигания на обмотку возбуждения 2 подается напряжение аккумуляторной батареи, которое вызывает появление тока возбуждения. Ток возбуждения, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитный поток, рабочая часть которого распределяется по клювообразным полюсам одной полярности. Выходя из полюсов, магнитный поток пересекает воздушный зазор, проходит по зубцам и спинке статора 10, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюсы другой полярности и замыкается через втулку и вал.
При вращении ротора 3 под каждым зубцом статора 10 проходит попеременно то положительный, то отрицательный полюс, т. е. магнитный поток, пересекающий обмотку статора 11, изменяется по величине и направлению. При этом в обмотках фазы будет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС, действующее значение которой
где f - частота; w - число витков обмотки одной фазы; kоб - обмоточный коэффициент; Ф - магнитный поток.
где p - число пар полюсов; n - частота вращения.
3начение обмоточного коэффициента kоб зависит от числа пазов статора, приходящихся на полюс и фазу
Читайте также: