Регулятор напряжения автомобильного генератора
Описание регулятора напряжения рр363 автомобильного генератора
Сохрани ссылку в одной из сетей:
Описание регулятора напряжения РР363
автомобильного генератора
Реферат
Содержание
Введение……………………………………………………………3
1. Автомобильные генераторы……………………………………4
2. Принцип работы регуляторов напряжения…………………………………………………………7
3. Регулятор напряжения РР363
автомобильного генератора……………………………………….18
Заключение…………………………………………………………21
Литература………………………………………………………….22
Введение
Аккумуляторные батареи устанавливаются на автомобилях, тракторах, самоходных сельскохозяйственных машинах, тяжелых и средних мотоциклах, где используется стартерный запуск двигателей внутреннего сгорания. В этом случае используется система электрооборудования постоянного тока.
На машинах, где нет электрического запуска и аккумуляторных батарей (легких мотоциклах (объем цилиндров 125—175 см3), мопедах, велосипедах) используется более простая и дешевая система электрооборудования переменного тока переменной частоты.
В качестве основных источников системы электрооборудования постоянного тока используются или вентильные генераторы (синхронные генераторы, работающие на сеть постоянного тока через выпрямитель), или коллекторные генераторы постоянного тока.
Различные типы однофазных синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов используют для питания потребителей в системе электрооборудования переменного тока (в основном светотехнического оборудования, системы зажигания).
Для описания работы регулятора напряжения РР363 автомобильного генератора мы сначала опишем принцип работы вентильных генераторов, использующихся на автомобилях, потому что именно они включают в себя регуляторы напряжения.
Далее мы остановимся на принципах действия регуляторов напряжения и затем, на этой базе, опишем действие регулятора напряжения РР363 автомобильного генератора.
1. Автомобильные генераторы
На автомобилях и тракторах – в качестве основного типа генератора – применяется сейчас вентильный генератор (ВГ). Фактически современный ВГ представляет собой генераторную установку, поскольку в него, кроме выпрямителя, встроен регулятор напряжения. На рис. 1 представлена схема генераторной установки автомобиля.
Установка состоит из собственно генератора, выпрямителя и регулятора напряжения. Силовой выпрямитель дополнен тремя диодами выпрямителя обмотки возбуждения, что – при неработающем двигателе автомобиля – предотвращает возможность разряда аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения. Выходной транзистор регулятора напряжения работает в ключевом режиме, изменяя ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генераторной установки оставалось практически неизменным при всех частотах вращения и нагрузках. Вентильные автомобильные и мотоциклетные генераторы выполняются с неподвижным якорем и вращающимся индуктором с клювообразной магнитной системой и контактными кольцами для подвода тока к обмотке возбуждения. Вентильные тракторные генераторы выполняются индукторными с одноименными полюсами.
Большинство ВГ выполняются трехфазными, однако выпускаются тракторные ВГ мощностью 1—2 кВт в пятифазном исполнении. Схема выпрямления переменного тока — мостовая.
Габаритные и присоединительные размеры автомобильных ВГ устанавливает ГОСТ 13608-79, тракторных ВГ - ГОСТ 13054-80.
Рис. 1. Автомобильный генератор постоянного тока: 1 — вывод; 2 — шкив-вентилятор; 3 — крышка, 4 — якорь; 5 — корпус
Типовая конструкция автомобильного ВГ представлена на рис. 2. Мы видим, что генератор состоит из статора, ротора, крышек, выпрямительного блока, регулятора напряжения, шкива, вентилятора. Статор набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,5 — 1 мм. На внутренней поверхности статора расположены пазы с размещенной в них трехфазной обмоткой. У автомобильных ВГ применяют 18, 36 и 72 паза. Обмотка выполняется как катушечной (q = 0,5), так и распределенной (q = 1; 2). Ротор состоит из вала, двух фланцев с клювами, втулки, обмотки возбуждения и контактных колец. Фланцы с клювами образуют магнитную систему индуктора с 6 парами полюсов. Встречаются конструкции, у которых втулка, разъединенная по длине на две части, изготовляется заодно с фланцами. Контактные кольца с пластмассовой арматурой напрессованы на вал. Крышки, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вентиляционные отверстия. В крышках размещены шарикоподшипники с одноразовой смазкой. На задней крышке закреплены пластмассовый коробчатый щеткодержатель, выводные болты и выпрямительный блок, состоящий из кремниевых диодов и теплоотводов.
У генераторов, имеющих встроенный регулятор напряжения, он закреплен на щеткодержателе. Для автомобильных ВГ применяются обычно щетки марок Ml А и ЭГ51А
Рис. 2. Автомобильный вентильный генератор 29.3701:
/ — статор. 2 — фланцы с клювами; 3 – выпрямитель; 4 — контактные кольца; 5 — щеткодержатель со щетками, 6 — регулятор напряжения; 7 — обмотка возбуждения
2. Принцип работы регулятора напряжения
Регулятор напряжения нужен для того, чтобы поддерживать напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы – при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузок, автоматически включать в бортовую сеть силовую цепь генераторной установки или обмотку возбуждения.
По своей конструкции регуляторы делятся на бесконтактные транзисторные, контактно-транзисторные и вибрационные (реле-регуляторы). Разновидностью бесконтактных транзисторных регуляторов являются интегральные регуляторы, выполняемые по специальной гибридной технологии, или монолитные – на монокристалле кремния. Несмотря на столь разнообразное конструктивное исполнение, все регуляторы работают по единому принципу, который мы сейчас опишем.
Напряжение генератора зависит от трех факторов — частоты вращения его ротора, силы тока нагрузки и величины магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения (последний зависит от силы тока в этой обмотке). Любой регулятор напряжения содержит чувствительный элемент, воспринимающий напряжение генератора (обычно это делитель напряжения на входе регулятора), элемент сравнения, в котором напряжение генератора сравнивается с эталонной величиной, и регулирующий орган, изменяющий силу тока в обмотке возбуждения, если напряжение генератора отличается от эталонной величины.
В реальных регуляторах эталонной величиной может быть не обязательно электрическое напряжение, но и любая физическая величина, достаточно стабильно сохраняющая свое значение, например, сила натяжения пружины в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах.
В транзисторных регуляторах эталонной величиной является напряжение стабилизации стабилитрона, к которому напряжение генератора подводится через делитель напряжения. Управление током в обмотке возбуждения осуществляется электронным или электромагнитным реле. Частота вращения ротора и нагрузка генератора изменяются в соответствии с режимом работы автомобиля, а регулятор напряжения любого типа компенсирует влияние этого изменения на напряжение генератора при помощи воздействия на ток в обмотке возбуждения. При этом вибрационный или контактно-транзисторный регулятор включает в цепь и выключает из цепи обмотки возбуждения последовательно резистор (в двухступенчатых вибрационных регуляторах при работе на второй ступени закорачивает эту обмотку на массу), а бесконтактный транзисторный регулятор напряжения периодически подключает и отключает обмотку возбуждения от цепи питания. При этом в обоих вариантах изменение тока возбуждения достигается за счет перераспределения времени нахождения переключающего элемента регулятора во включенном и выключенном состояниях.
Если, например, для стабилизации напряжения, сила тока возбуждения должна быть, увеличена, то в вибрационном и контактно-транзисторном регуляторах время включения резистора – по сравнению с временем его отключения – уменьшается, а в транзисторном – время включения обмотки возбуждения в цепь питания увеличивается по отношению к времени ее отключения.
На рис. 1 показано влияние работы регулятора на силу тока в обмотке возбуждения для двух частот вращения ротора генератора n1 и n2, причем частота вращения n2 больше, чем n1. При большей частоте вращения относительное время включения обмотки возбуждения в цепь питания транзисторным регулятором напряжения уменьшается, среднее значение силы тока возбуждения уменьшается, чем и достигается стабилизация напряжения.
С ростом нагрузки напряжение уменьшается, относительное время включения обмотки увеличивается, среднее значение силы тока возрастает таким образом, что напряжение генераторной установки остается практически неизменным.
На рис. 2 представлены типичные регулировочные характеристики генераторной установки, показывающие, как изменяется сила тока в обмотке возбуждения при неизменном напряжении и изменении частоты вращения или силы тока нагрузки. Нижний предел частоты переключения регулятора составляет 25—30 Гц.
Генераторные установки с вентильными генераторами не используют каких-либо включающих устройств в силовой цепи. Для нормального функционирования их регулятора напряжения к нему должны быть подведены напряжение бортовой сети (напряжение генератора) и выводы цепи обмотки возбуждения генератора. Напряжение генератора действует между выводами "+" и "М" ("масса") генератора (у генераторов автомобилей ВАЗ соответственно "30" и "31"). Выводы обмотки возбуждения обозначены индексом "Ш" ("б7" у генераторов ВАЗ).
На рис. 3 изображены принципиальные схемы генераторных установок. В скобках даны обозначения выводов генераторных установок автомобилей ВАЗ. На рисунках цифрами обозначены: 1 - генератор; 2 - обмотка возбуждения; 3 - обмотка статора; 4 - выпрямитель с вентильным генератором; 5 - выключатель; 6 - реле контрольной лампы; 7 - регулятор напряжения; 8 - контрольная лампа; 9 - помехоподавляющий конденсатор; 10 - трансформаторно-выпрямительный блок,; 11 - аккумуляторная батарея; 12 - размагничивающая обмотка у генераторов смешанного магнитно-электромагнитного возбуждения; 13 - резистор подпитки обмотки возбуждения от аккумулятора.
Различают два типа не взаимозаменяемых регуляторов напряжения. В одном типе (рис. 3, а, з) выходной коммутирующий элемент регулятора напряжения соединяет вывод обмотки возбуждения генератора с "+" бортовой сети, в другом типе (рис. 3, б, в) — с "—" бортовой сети. Транзисторные регуляторы напряжения второго типа являются более распространенными.
Чтобы на стоянке аккумуляторная батарея не разряжалась, цепь обмотки возбуждения генератора (см. рис. 3, а, б) замыкается через выключатель зажигания. Однако, при этом контакты выключателя коммутируют силу тока до 5 А, что неблагоприятно сказывается на сроке службы. Поэтому через выключатель зажигания замыкается лишь цепь управления регулятора напряжения (см. рис. 3, в), потребляющая ток в доли ампера. Прерывание тока в цепи управления переводит электронное реле регулятора в выключенное состояние, что не позволяет току протекать в обмотку возбуждения. Однако надо сказать, что применение выключателя зажигания в цепи генераторной установки снижает ее надежность и усложняет монтаж на автомобиле.
Кроме того, падение напряжения в выключателе зажигания и других коммутирующих или защитных элементах, включенных в цепь регулятора (штекерные соединения, предохранители), влияет на уровень поддерживаемого регулятором напряжения, а также на частоту переключения его выходного транзистора (см. рис. 3, а—в), что может сопровождаться миганием ламп осветительной и светосигнальной аппаратуры, колебанием стрелок вольтметра и амперметра.
Поэтому более перспективной является схема рис. 3, д. В этой схеме обмотка возбуждения имеет свой дополнительный выпрямитель, состоящий из трех диодов (в пятифазной системе генератора — из пяти диодов). К выводу "+" этого выпрямителя, который обозначен индексом "Д", и подсоединяется обмотка возбуждения генератора. Схема допускает разряд аккумуляторной батареи малыми токами по цепи регулятора напряжения. При длительной стоянке рекомендуется снимать наконечник провода с клеммы "+" батареи.
Подвозбуждение генератора от аккумуляторной батареи вводится через контрольную лампу 8. Небольшая сила тока, поступающая в обмотку возбуждения через эту лампу от аккумуляторной батареи, достаточна для возбуждения генератора и в то же время не может существенно влиять на разряд аккумуляторной батареи. Обычно параллельно контрольной лампе включают резистор 13, чтобы даже в случае перегорания контрольной лампы генератор мог возбудиться. Контрольная лампа (см. рис. 3, д) является одновременно и элементом контроля работоспособности генераторной установки. На стоянке при включении замка зажигания контрольная лампа загорается, так как в нее – через обмотку возбуждения генератора – поступает ток аккумуляторной батареи и регулятор напряжения. После пуска двигателя, на клемме "Д", генератор развивает напряжение, близкое по величине напряжению аккумуляторной батареи, и контрольная лампа погасает. Если этого при работающем двигателе не происходит, значит, генераторная установка напряжения не развивает, т. е. неисправна.
С целью контроля работоспособности (см. рис. 3, а) введены реле с нормально замкнутыми контактами. Через это реле получает питание контрольная лампа 8. Эта лампа загорается после включения замка зажигания и погасает после пуска двигателя, так как под действием напряжения генератора, к средней точке обмотки статора которого подключено реле, оно разрывает свои нормально замкнутые контакты и отключает контрольную лампу 8 от цепи питания. Если лампа при работающем двигателе горит, значит, генераторная установка неисправна. В некоторых случаях обмотка реле контрольной лампы подключается к выводу фазы генератора. Обмотка возбуждения (рис. 3, е) включена на среднюю точку обмотки статора генератора, т. е. питается напряжением, вдвое меньшим, чем напряжение генератора.
При этом приблизительно вдвое снижаются и величины импульсов напряжения, возникающих при работе генераторной установки, что благоприятно сказывается на надежности работы полупроводниковых элементов регулятора напряжения. Резистор 13 (см. рис. 3, е) служит тем же целям, что и контрольная лампа, т. е. обеспечивает уверенное возбуждение генератора.
На автомобилях с дизельными двигателями может применяться генераторная установка на два уровня напряжения 14/28 В. Второй уровень 28 В используется для зарядки аккумуляторной батареи, работающей при пуске ДВС. Для получения второго уровня используется электронный удвоитель напряжения или траисформаторно-выпрямительный блок (ТВБ) (рис. 3, г). В системе на два уровня напряжения регулятор стабилизирует только первый уровень напряжения — 14 В. Второй уровень возникает посредством трансформации и последующего выпрямления ТВБ переменного напряжения генератора. Трансформатора ТВБ имеет коэффициент трансформации, близкий к 1.
В некоторых генераторных установках зарубежного и отечественного производства регулятор напряжения поддерживает напряжение не на силовом выводе генератора "+", а на выводе его дополнительного выпрямителя (рис. 3, ж). Схема является модификацией схемы рис. 3, д с устранением ее недостатка — разряда аккумуляторной батареи через схему регулятора при длительной стоянке. Такое исполнение схемы возможно по той причине, что разница напряжения на выводе "+" и "Д" невелика. На рис. 3, ж показана схема пятифазного генератора с размагничивающей обмоткой в системе возбуждения. Эта обмотка действует встречно с обмоткой возбуждения и расширяет рабочий диапазон генераторных установок со смешанным магнито-электромагнитным возбуждением по частоте вращения. По этой схеме выполняются и вентильные генераторы с электромагнитным возбуждением в трехфазном исполнении. В этом случае схема содержит 9 диодов (6 силовых и 3 дополнительных) и не содержит размагничивающей обмотки.
В схеме рис. 3, з лампа контроля работоспособности генераторной установки включена на реле, питающееся от генератора со стороны переменного тока. Реле является одновременно реле блокировки стартера, содержит встроенный внутрь выпрямитель и срабатывает, если генератор развивает переменное напряжение. Выводы переменного тока генератора подключаются и на выводы тахометра. Реле-регуляторы, работающие в комплекте с генераторами постоянного тока, кроме стабилизации напряжения, осуществляют автоматическое включение генератора, когда напряжение генератора больше напряжения батареи, и отключение его, когда напряжение генератора меньше напряжения батареи, а также защиту генератора от перегрузки. Следовательно, ток генератора должен поступать потребителям через схему реле-регулятора — обмотку ограничителя тока и реле обратного тока (рис. 4).
В настоящее время на комплектацию автомобилей поступают, в основном, генераторные установки с бесконтактными транзисторными регуляторами, при этом количество вибрационных и контактно-транзисторных регуляторов, находящихся в эксплуатации, сокращается.
3. Регулятор напряжения РР363
автомобильного генератора
Применение контактно-транзисторных регуляторов (КТР) являлось переходным этапом от вибрационных реле-регуляторов к транзисторным регуляторам напряжения.
В КТР РР362 (РР362А) (см. рис. 1) током в обмотке возбуждения управляет транзистор VT, а управление транзистором осуществляет реле регулятора напряжения KV, работающее по вибрационному принципу. Реле регулятора напряжения имеет нормально разомкнутые контакты KV:1.При включении выключателя зажигания в цепи эмиттер-база транзистора VT через диод смещения VD1 и резистор цепи базы Rб от аккумуляторной батареи начинает протекать ток. Этого достаточно, чтобы транзистор VT открылся и к цепи питания через диод VD1 и переход эмиттер-коллектор транзистора подключилась обмотка возбуждения, что и обеспечит возбуждение генератора.
Напряжение генератора подводится к обмотке регулятора напряжения KV через диод VD1, ускоряющий резистор Ry и резистор термокомпенсации Rтк. При возрастании напряжения с ростом частоты вращения генератора реле KV замыкает свои контакты KV:1. В результате этого переход эмиттер-база транзистора VT оказывается смещенным в обратном направлении — потенциал эмиттера ниже потенциала базы на величину падения напряжения в диоде VD1. Обратное смещение этого перехода прерывает протекание тока в цепи транзистора и переводит его в закрытое состояние. В таком случае ток в обмотку возбуждения поступает через ускоряющий Ry и добавочный Rд-резисторы, что приводит к уменьшению этого тока, уменьшению напряжения генератора. Уменьшение напряжения вызывает размыкание контактов KV:1, открывание транзистора VT, подключение обмотки возбуждения в цепь питания непосредственно через открытый транзистор VT, возрастание тока в этой обмотке, возрастание напряжения генератора, т. е. возникновение ступенчатого процесса поддержания постоянства напряжения. Ускоряющий резистор Ry является элементом жесткой обратной связи в регуляторе, он повышает частоту вибрации контактов регулятора. Диод VD2 — гасящий. Остальные элементы схемы, в том числе нормально замкнутые контакты реле-регулятора напряжения KV:2, относятся к схеме защиты регулятора напряжения от аварийных режимов. В нормальном режиме работы регулятора обмотки реле защиты КА либо вообще отсоединена от цепи питания (контакты KV:2 разомкнуты), либо подсоединена к этой цепи через сопротивление обмотки возбуждения.
Сила тока в обмотке реле защиты в этом случае недостаточна, чтобы вызвать его срабатывание, контакты остаются разомкнутыми и реле КА не оказывает никакого влияния на работу регулятора напряжения.
При аварийном режиме замыкания вывода "Ш" на массу обмотка возбуждения оказывается замкнутой накоротко и напряжение генератора уменьшается, что вызывает замыкание контактов регулятора KV:2. Обмотка реле защиты КА оказывается под напряжением питания непосредственно, минуя сопротивление обмотки возбуждения. При этом реле срабатывает, замыкает свои контакты КА:1, что приводит к запиранию транзистора и предотвращает протекание по нему опасных токов. После устранения замыкания "Ш" на массу регулятор вновь вступает в работу.
Контактно-транзисторный регулятор напряжения РР363 (рис.2) работает аналогично РР362 с той разницей, что рассчитан на номинальное напряжение 28 В, его вывод "0" подсоединяется к нулевой точке звезды обмотки статора.
Заключение
Таким образом, в первом параграфе нашей работы мы показали принцип действия вентильного генератора, как генератора, используемого на автомобилях, как генератора, включающего регуляторы напряжения.
Второй параграф был посвящён подробному описанию работы регуляторов напряжения. А третий – непосредственно сконцентрировался на регуляторе РР363.
Работа сопровождена соответствующими схемами и рисунками.
Литература
Армейский Е. В., Кузина И. В., Фалк Г. Б. Электромашинные устройства автоматики. М., 1986
Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины. М., 1985
Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, B. И. Афонин и др. М., 1982
Копылов И. П. Электрические машины. М., 1986
Проектирование электрических машин / И. П. Копылов, Ф. А. Горяинов, Б. К. Клоков и др.; Под ред. И. П. Копылова. М., 1980
Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеева, А. В. Шинянского. М., 1983
Справочник по электрическим машинам. Т. 1 / Подред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. М., 1988
Электротехнический справочник. Т. 2 / Под общей ред. В. Г. Герасимова и др. М., 1986
refdb.ru
Автомобильный генератор и его как его проверить
Приветствую!
Автомобильный генератор и как его проверить.
Хочу потратить немного Вашего времени на прочтение статьи про автомобильный генератор и его проверку.
Если перестала работать система заряда аккумулятора, то необязательно сразу грешить на генератор. А вдруг, просто отвалился провод между генератором и аккумулятором. Лучше проверить генератор до снятия с автомобиля. Необходимо вольтметром измерить напряжение на контактах генератора при заведенном двигателе. Если при заведенном двигателе на контактах генератора, идущих к аккумулятору, напряжение не выше напряжения АКБ (не больше 13 В), то однозначно нужно снимать генератор.
Важное замечание! Нельзя отключать аккумулятор от бортовой сети работающего автомобиля, чтобы проверить работоспособность генератора.
Такое предостережение можно часто слышать. Но немногие могут дать обоснование этому. Типа, говорят, что нельзя и все! А многие кричат крылатую фразу Димона из «Нашей Раши»: «Да не очкуй ты, я сто раз так делал!».
Так почему же, все-таки, знающие люди не рекомендуют отключать батарею при работающем двигателе? Генератор автомобиля генерирует трехфазную ЭДС: 
которая выпрямляется трехфазным выпрямителем. Не буду лезть глубоко в теорию. Можно почитать про диодный мост (Full Wave Rectifier). В общем, на выходе диодного моста получается пульсирующее напряжение (сплошная линия на рисунке): 
Аккумуляторная батарея в данном случае выступает в роли конденсатора (Smoothing Capacitor) большой емкости, который сглаживает пульсации напряжения: 
На борту автомобиля куча различных датчиков, ЭБУ (ECU), навороченные аудиосистемы, усилители. Все они получают нормальное сглаженное питание и довольны им. А тут вдруг отсоединяют конденсатор (АКБ), и вся электроника начинает получать какое-то непонятное пульсирующее питание со всякими выбросами и переходными процессами. Кто-то будет ус упираться, но терпеть, а кто-то (например, ЭБУ или аудиосистема) скажет: «Да ну, на фиг такое питание!» и загнется. Это один из вариантов. Выпрямительные диоды могут не выдержать бросков напряжения и переходных процессов.
А если регулятор напряжения берет опорное напряжение с АКБ? АКБ отключают и выходное напряжение с генератора никто не контролирует! Скорей всего, сгорит все, что сидит на борту. В общем, лотерея. Может как-то прокатит, а на очередной раз что-то сгорит.
Проверку генератора можно разделить на несколько этапов.
1. Первый этап — проверка регулятора напряжения(о работе регулятора расскажу ниже).
Для проверки потребуется источник тока с регулируемым выходным напряжением. Положительный выход источника подключается к клемме, обычно обозначаемой В+ (на эту клемму идет толстый провод от плюса АКБ), и этот же выход нужно соединить с клеммой (обозначается D+), к которой подключены катоды 3-х дополнительных диодов (Three Additional Diodes, Diode trio). От этих 3-х диодов питается обмотка возбуждения и регулятор напряжения. Если дополнительные диоды отсутствуют (в некоторых моделях генераторов), то обмотка возбуждения и регулятор питаются от основных диодов (тогда контакт D+ отсутствует). Отрицательный вывод регулятора соединен с корпусом генератора. Если затруднительно сразу определить минусовой вывод, то можно прозвонить тестером выводы регулятора с корпусом генератора. Выходное напряжение регулятора снимается со щеток. К выводам щеток можно подключить лампу 12 В 5-10 Вт, либо вольтметр. Но лампа удобнее тем, что по ней легче контролировать. Выставляем на источнике тока выходное напряжение 12 В. Подключаем согласно рисунку:
Подаем питание на регулятор. При напряжении на входе регулятора 12 В на его выходе должно быть такое же напряжение. Лампа, подключенная к контактам щеток, должна светиться. Начинаем постепенно увеличивать напряжение на входе регулятора. Лампа, естественно, начинает светиться ярче. По достижении определенного напряжение на входе (обычно это 15-16 В) лампа должна погаснуть. Это означает, что регулятор исправно работает. Свечение лампы при входном напряжении больше 16 В, либо отсутствие ее свечения вообще при входном напряжении 12 В, указывает на неисправный регулятор напряжения. Либо на ошибки в схеме подключения.
Если под рукой нет регулируемого источника тока, можно подключить несколько элементов питания, соединенных последовательно. Например, аккумулятор с напряжением 12 В и последовательно с ним 3-4 батарейки (например, размера ААА). От одного аккумулятора лампа на щетках должна светиться, а при добавлении батареек — гаснуть. Для удобства такой проверки можно приспособить переключатель типа DPDT. (Небольшая заметка о типах переключателей).
Видео проверки регулятора:
2.Проверка диодов выпрямительного моста.
Потребуется мильтиметр. Перед проверкой нужно отсоединить диоды от выводов обмоток, иначе не будет видно, если в каком-то диоде обрыв.
На мультиметре выставляется режим проверки диодов. Поочередно прозваниваются цепи с вывода каждого диода сначала на плюсовой контакт В+, затем на корпус генератора. Мультиметр должен показывать около 0.4-0.7 В при прямом включении (плюсовой щуп прибора к выводу обмотки, минусовой — к контакту В+). Также необходимо проверить диоды питания обмотки возбуждения. Если их приговорили к замене, то нужно найти подходящие по параметрам диоды. Обмотка возбуждения генератора Delta Autotechnik потребляет около 6 А, поэтому нужно выбрать диоды на ток больше 2 А каждый, т.к. диодов 3. Например, на родном выпрямителе Delta Autotechnik установлены диоды 1N5408. Но данные диоды уже не рекомендуют к применению в новых проектах.
Если в каком-то случае показания будут около 0 В, значит диод закорочен (пробит), отсутствие напряжения в прямом и обратном подключении к диоду также свидетельствует о неисправном диоде (обрыв).
Пробой одного или нескольких диодов не приговаривает весь выпрямительный мост (хотя проще заменить его целиком). А на генераторах отечественных автомобилей обычно пластины с диодами крепят заклепками, тут можно сказать, что «овчинка выделки не стоит». Тем, кто решил восстановить родной диодный мост — отдельная статья.
3. Проверка ротора (обмотки возбуждения).
На мультиметре выставляется режим измерения сопротивлений. Замеряется сопротивление обмотки на контактных кольцах ротора. У исправной обмотки сопротивление должно быть в пределах 2-5 Ом (зависит от генератора). Если прибор показал бесконечно большое сопротивление, значит в обмотке обрыв. Если сопротивление, меньше требуемого, то, скорее всего, межвитковое замыкание. Далее можно проверить обмотку на утечку.
Внимание! Проверка выполняется опасным для жизни напряжением 220 В, будьте осторожны!
От сети 220 В последовательно через лампу накаливания мощностью 40 Вт напряжение подается на контактное кольцо, а второй провод на корпус ротора. Если лампа начинает светиться, значит в обмотке есть утечка. Такую обмотку необходимо заменить.
4. Проверка обмотки статора.
Выполняется аналогично. Необходимо отсоединить выводы диодов выпрямительного моста от выводов обмоток. Обмотки статора имеют очень малое сопротивление (около 0.2-0.3 Ом), поэтому обычным мультиметром его не измеришь. Необходим миллиомметр. Либо можно просто убедиться в отсутствии обрыва в обмотках (мультиметр покажет нулевое сопротивление). Проверка на утечку осуществляется аналогично проверке ротора. Один провод подключается к выводу обмотки статора, другой — через лампу накаливания к корпусу. Если все в порядке, лампа не светится.
5. Проверка самого генератора.
регулятор напряжения исправен, диодный мост исправен (или восстановлен). Все соединения восстановлены. Осталось проверить все вместе. Генератор подключается к источнику тока или аккумулятору по следующей схеме:
Для проверки генератор рекомендую закрепить в тисках. Минус АКБ к корпусу генератора, а плюс 12 В подаем на контакт, обозначенный как В+. На генератор установлен диодный мост и регулятор напряжения. Наматываем на шкив генератора шнур так, чтобы при вытягивании за свободный конец шнура, шкив вращался по ходу часовой стрелки (если смотреть на шкив спереди). Замыкаем ключ SA1, лампа, включенная последовательно с контактом L, при подаче питания на генератор должна светится. Когда через лампу ток начинает проходить по обмотке возбуждения и обмотка создает магнитное поле, это можно почувствовать, вращая шкив. Теперь он будет вращаться тяжелее. Затем необходимо с силой дернуть за свободный конец шнура. Если все исправно, если нет ошибок в соединении и если через обмотку возбуждения течет достаточный ток, то лампа на короткое время погаснет и снова загорится.
И еще одно. Не стоит проверять генератор с помощью дрели и т.п. Даже 1000-1300 об/мин — это небольшая величина для вращения ротора генератора. При такой частоте генератор не сможет выработать необходимое напряжение, и лампа не будет гаснуть.
Несколько слов о лампе индикации заряда. Эта лампа устанавливается на приборной панели и служит индикатором исправности генератора. В некоторых случаях параллельной лампе устанавливают резистор, чтобы генератор мог работать при перегорании лампы. Также эта лампа ограничивает ток, проходящий через обмотку возбуждения, что очень полезно при обрыве ремня генератора, когда через обмотку начинает течь большой ток.
Через эту лампу питается обмотка возбуждения генератора, когда зажигание включено, а двигатель еще не запущен. При включении зажигания ток проходит от плюсовой клеммы АКБ через лампу, через обмотку возбуждения и через ключевой элемент регулятора напряжения (транзистор) замыкается на общий провод. Как только генератор начинает вырабатывать ток, на втором контакте лампы после выпрямления тремя дополнительными диодами возникает положительное напряжение и лампа гаснет. Если мощность этой лампы будет маленькой, то через лампу, а соответственно и через обмотку возбуждения, будет протекать слабый ток, которого может не хватить для создания магнитного поля необходимой величины. Тогда при вращении ротора на выходе генератора будет очень маленькое напряжение. Лампа индикации заряда будет светиться. Конечно напряжение будет больше, если повысить обороты ротора, но если генератор проверяется не на стенде, то про это можно забыть. На конкретном автомобиле мощность лампы выбрана такой величины, чтобы при начальном запуске двигателя генератор выработал напряжение, достаточное для того, чтобы потухла лампа (т.е. это напряжение должно быть равно или больше напряжения на АКБ), и чтобы на холостых оборотах запущенного двигателя запитать обмотку возбуждения. То есть, чтобы генератор питал сам себя, а не тратил энергию аккумулятора. В общем, при небольшой мощности лампы, вращение ротора не будет влиять на ее свечение. Для проверки некоторых генераторов достаточно лампы мощностью 5 Вт. В моем случае с генератором Delta Autotechnik лампы 5 Вт не хватало. Пришлось параллельно подключить 3 лампы по 5 Вт каждая.
См. также:
Если Вы нашли что-то полезное, поделитесь с друзьями:
Про автомобильные генераторы (Alternators) и их проверку обновлено: Июль 8, 2017 автором: Deneb-80deneb-80.ru
Регуляторы напряжения Автомобильная электроника Схемы Любительская Радиоэлектроника
Регуляторы напряженияОт работы регулятора напряжения (реле-регулятора) зависит состояние аккумуляторной батареи, правильная работа генератора и системы зажигания, состояние и нормальная работа приборов и устройств автомобиля. Ниже рассматриваются принципы работы различных схем автомобильных регуляторов напряжения и генераторных установок.
Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузок, автоматически включать в бортовую сеть силовую цепь генераторной установки или обмотку возбуждения.
По своей конструкции регуляторы делятся на бесконтактные транзисторные, контактно-транзисторные и вибрационные (реле-регуляторы). Разновидностью бесконтактных транзисторных регуляторов являются интегральные регуляторы, выполняемые по специальной гибридной технологии, или монолитные на монокристалле кремния. Несмотря на столь разнообразное конструктивное исполнение, все регуляторы работают по единому принципу.
Напряжение генератора зависит от трех факторов — частоты вращения его ротора, силы тока нагрузки и величины магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, который зависит от силы тока в этой обмотке. Любой регулятор напряжения содержит чувствительный элемент, воспринимающий напряжение генератора (обычно это делитель напряжения на входе регулятора), элемент сравнения, в котором напряжение генератора сравнивается с эталонной величиной, и регулирующий орган, изменяющий силу тока в обмотке возбуждения, если напряжение генератора отличается от эталонной величины.
В реальных регуляторах эталонной величиной может быть не обязательно электрическое напряжение, но и любая физическая величина, достаточно стабильно сохраняющая свое значение, например, сила натяжения пружины в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах.
В транзисторных регуляторах эталонной величиной является напряжение стабилизации стабилитрона, к которому напряжение генератора подводится через делитель напряжения. Управление током в обмотке возбуждения осуществляется электронным или электромагнитным реле. Частота вращения ротора и нагрузка генератора изменяются в соответствии с режимом работы автомобиля, а регулятор напряжения любого типа компенсирует влияние, этого изменения на напряжение генератора воздействием на ток в обмотке возбуждения. При этом вибрационный или контактно-транзисторный регулятор включает в цепь и выключает из цепи обмотки возбуждения последовательно резистор (в двухступенчатых вибрационных регуляторах при работе на второй ступени закорачивает эту обмотку на массу), а бесконтактный транзисторный регулятор напряжения периодически подключает и отключает обмотку возбуждения от цепи питания. В обоих вариантах изменение тока возбуждения достигается за счет перераспределения времени нахождения переключающего элемента регулятора во включенном и выключенном состояниях.
Если сила тока возбуждения должна быть, например, для стабилизации напряжения, увеличена, то в вибрационном и контактно-транзисторном регуляторах время включения резистора уменьшается по сравнению с временем его отключения, а в транзисторном регуляторе время включения обмотки возбуждения в цепь питания увеличивается по отношению к времени ее отключения.
На рис. 1 показано влияние работы регулятора на силу тока в обмотке возбуждения для двух частот вращения ротора генератора n1 и п2, причем частота вращения п2 больше, чем п1. При большей частоте вращения относительное время включения обмотки возбуждения в цепь питания транзисторным регулятором напряжения уменьшается, среднее значение силы тока возбуждения уменьшается, чем и достигается стабилизация напряжения.
С ростом нагрузки напряжение уменьшается, относительное время включения обмотки увеличивается, среднее значение силы тока возрастает таким образом, что напряжение генераторной установки остается практически неизменным.
На рис. 2 представлены типичные регулировочные характеристики генераторной установки, показывающие, как изменяется сила тока в обмотке возбуждения при неизменном напряжении и изменении частоты вращения или силы тока нагрузки. Нижний предел частоты переключения регулятора составляет 25—30 Гц.
Электрические схемы
Генераторные установки с вентильными генераторами не используют каких-либо включающих устройств в силовой цепи. Для нормального функционирования их регулятора напряжения к нему должны быть подведены напряжение бортовой сети (напряжение генератора) и выводы цепи обмотки возбуждения генератора. Напряжение генератора действует между выводами "+" и "М" ("масса") генератора (у генераторов автомобилей ВАЗ соответственно "30" и "31"). Выводы обмотки возбуждения обозначены индексом "Ш" ("б7" у генераторов ВАЗ).
На рис. 3 изображены принципиальные схемы генераторных установок. В скобках даны обозначения выводов генераторных установок автомобилей ВАЗ. На рисунках цифрами обозначены: 1 - генератор; 2 - обмотка возбуждения; 3 - обмотка статора; 4 - выпрямитель с вентильным генератором; 5 - выключатель; 6 - реле контрольной лампы; 7 - регулятор напряжения; 8 - контрольная лампа; 9 - помехоподавляющий конденсатор; 10 - трансформаторно-выпрямительный блок,; 11 - аккумуляторная батарея; 12 - размагничивающая обмотка у генераторов смешанного магнитно-электромагнитного возбуждения; 13 - резистор подпитки обмотки возбуждения от аккумулятора.
Различают два типа не взаимозаменяемых регуляторов напряжения. В одном типе (рис. 3, а, з) выходной коммутирующий элемент регулятора напряжения соединяет вывод обмотки возбуждения генератора с "+" бортовой сети, в другом типе (рис. 3, б, в) — с "—" бортовой сети. Транзисторные регуляторы напряжения второго типа являются более распространенными.
Чтобы на стоянке аккумуляторная батарея не разряжалась, цепь обмотки возбуждения генератора (см. рис. 3, а, б) замыкается через выключатель зажигания. Однако, при этом контакты выключателя коммутируют силу тока до 5 А, что неблагоприятно сказывается на их сроке службы. Поэтому через выключатель зажигания замыкается лишь цепь управления регулятора напряжения (см. рис. 3, в), потребляющая ток в доли ампера. Прерывание тока в цепи управления переводит электронное реле регулятора в выключенное состояние, что не позволяет току протекать в обмотку возбуждения. Однако, применение выключателя зажигания в цепи генераторной установки снижает ее надежность и усложняет монтаж на автомобиле.
Кроме того, падение напряжения в выключателе зажигания и других коммутирующих или защитных элементах, включенных в цепь регулятора (штекерные соединения, предохранители), влияет на уровень поддерживаемого регулятором напряжения и частоту переключения его выходного транзистора (см. рис. 3, а—в), что может сопровождаться миганием ламп осветительной и светосигнальной аппаратуры, колебанием стрелок вольтметра и амперметра.
Поэтому более перспективной является схема рис. 3, д. В этой схеме обмотка возбуждения имеет свой дополнительный выпрямитель, состоящий из трех диодов (в пятифазной системе генератора — из пяти диодов). К выводу "+" этого выпрямителя, который обозначен индексом "Д", и подсоединяется обмотка возбуждения генератора. Схема допускает разряд аккумуляторной батареи малыми токами по цепи регулятора напряжения. При длительной стоянке рекомендуется снимать наконечник провода с клеммы "+" батареи.
Подвозбуждение генератора от аккумуляторной батареи вводится через контрольную лампу 8. Небольшая сила тока, поступающая в обмотку возбуждения через эту лампу от аккумуляторной батареи, достаточна для возбуждения генератора и в то же время не может существенно влиять на разряд аккумуляторной батареи. Обычно параллельно контрольной лампе включают резистор 13, чтобы даже в случае перегорания контрольной лампы генератор мог возбудиться. Контрольная лампа (см. рис. 3, д) является одновременно и элементом контроля работоспособности генераторной установки. На стоянке при включении замка зажигания контрольная лампа загорается, так как в нее поступает ток аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения генератора и регулятор напряжения. После пуска двигателя генератор на клемме "Д" развивает напряжение, близкое по величине напряжению аккумуляторной батареи, и контрольная лампа погасает. Если этого при работающем двигателе не происходит, значит генераторная установка напряжения не развивает, т. е. неисправна.
С целью контроля работоспособности (см. рис. 3, а) введены реле с нормально замкнутыми контактами, через которые получает питание контрольная лампа 8. Эта лампа загорается после включения замка зажигания и погасает после пуска двигателя, так как под действием напряжения генератора, к средней точке обмотки статора которого подключено реле, оно разрывает свои нормально замкнутые контакты и отключает контрольную лампу 8 от цепи питания. Если лампа при работающем двигателе горит, значит генераторная установка неисправна. В некоторых случаях обмотка реле контрольной лампы подключается к выводу фазы генератора. Обмотка возбуждения (рис. 3, е) включена на среднюю точку обмотки статора генератора, т. е. питается напряжением, вдвое меньшим, чем напряжение генератора.
При этом приблизительно вдвое снижаются и величины импульсов напряжения, возникающих при работе генераторной установки, что благоприятно сказывается на надежности работы полупроводниковых элементов регулятора напряжения. Резистор 13 (см. рис. 3, е) служит тем же целям, что и контрольная лампа, т.е. обеспечивает уверенное возбуждение генератора.
На автомобилях с дизельными двигателями может применяться генераторная установка на два уровня напряжения 14/28 В. Второй уровень 28 В используется для зарядки аккумуляторной батареи, работающей при пуске ДВС. Для получения второго уровня используется электронный удвоитель напряжения или траисформаторно-выпрямительный блок (ТВБ) (рис. 3, г). В системе на два уровня напряжения регулятор стабилизирует только первый уровень напряжения — 14 В. Второй уровень возникает посредством трансформации и последующего выпрямления ТВБ переменного напряжения генератора. Коэффициент .трансформации трансформатора ТВБ близок к 1.
В некоторых генераторных установках зарубежного и отечественного производства регулятор напряжения поддерживает напряжение не на силовом выводе генератора "+", а на выводе его дополнительного выпрямителя (рис. 3, ж). Схема является модификацией схемы рис. 3, д с устранением ее недостатка — разряда аккумуляторной батареи через схему регулятора при длительной стоянке. Такое исполнение схемы возможно, потому что разница напряжения на выводе "+" и "Д" невелика. На рис. 3, ж показана схема пятифазного генератора с размагничивающей обмоткой в системе возбуждения. Эта обмотка действует встречно с обмоткой возбуждения и расширяет рабочий диапазон генераторных установок со смешанным магнито-электромагнитным возбуждением по частоте вращения. По этой схеме выполняются и вентильные генераторы с электромагнитным возбуждением в трехфазном исполнении. В этом случае схема содержит 9 диодов (6 силовых и 3 дополнительных) и не содержит размагничивающей обмотки.
В схеме рис. 3, з лампа контроля работоспособности генераторной установки включена на реле, питающееся от генератора со стороны переменного тока. Реле является одновременно реле блокировки стартера, содержит встроенный внутрь выпрямитель и срабатывает, если генератор развивает переменное напряжение. Выводы переменного тока генератора подключаются и на выводы тахометра. Реле-регуляторы, работающие в комплекте с генераторами постоянного тока, кроме стабилизации напряжения, осуществляют автоматическое включение генератора, когда напряжение генератора больше напряжения батареи, и отключение его, когда напряжение генератора меньше напряжения батареи, а также защиту генератора от перегрузки. Следовательно, ток генератора должен поступать потребителям через схему реле-регулятора — обмотку ограничителя тока и реле обратного тока (рис. 4).
В настоящее время на комплектацию автомобилей поступают, в основном, генераторные установки с бесконтактными транзисторными регуляторами, количество вибрационных и контактно-транзисторных регуляторов, находящихся в эксплуатации, сокращается.
Выполнение генераторных установок в соответствии с рис. 3 и их применяемость сведены в табл. 1.
| Тип генератора | Тип регулятора напряжения | Схема по рис.3 | Применяемость |
| Г221А* | 121.3702, РР380 | а | ВАЗ-2101, -21011, -2103 и модификации ВАЗ-2121 |
| Г221А-006* | 121.3702, РР380 | а | ВАЗ-2121 |
| Г222* | Я112В1** | в | ВАЗ-2104, -2105, -1111; ЗАЗ-1102, АЗАК-2141а |
| Г250П2 | РР132А | б | УАЗ-396206, -3151 |
| Г273В*** | Я120М1** | е | КамАЗ-5320 и модификации, МАЗ-5335 и модификации |
| Г287 | РР132А | б | ГАЗ-66-11 и модификации |
| Г287Б | РР132А | б | Урал-375ДМ, ЗИЛ-131Н, 431917 и модификации |
| Г287К | Я112А1** | б | ЛАЗ-695Н, КавЗ-3270 и модификации, ЛиАЗ-677М и модификации, ПАЗ-3205 |
| Г288Е*** | 111.3702 | б | КамАЗ-4310 и модификации |
| Г502А | РР310В, 34.3702 | з | ЗАЗ-968М, ЛуАЗ-9б9М и модификации |
| 16.3701 | 13.3702 | б | ГАЗ-24-10, РАФ-2203-01 и модификации, ГАЗ-3102, ГАЗ-31029 |
| 161.3701 | 13.3702 | б | ГАЗ-52 |
| 162.3702 | 13.3702 | б | ГАЗ-53-12, ГАЗ-3707 |
| 17.3701 | Я112А1** | б | ЗИЛ-425850, -157КД |
| 32.3701 | 201.3702 | а | ЗИЛ-431410 и модификации |
| 37.3701 | 17.3702** | д | ВАЗ-2108, -2109 и модификации |
| 3812.3701**** | РР132А, 1902.3702 | д | ЗИЛ-133ГЯ, ЗИЛ-133ВЯ с двигателем КамАЗ-740 |
| 3822.3701**** | РР132А, 1902.3702 | г | ЗИЛ-4331,ЗИЛ-133ГЯ,ЗИЛ-133ВЯ с двигателем ЗИЛ-643 |
| 58.3701 | Я112А1** | б | Москвич-2140, ИЖ-2125, -2115 и модификации |
| 581.3701*** 582.3701 | Я112А1** | б | Москвич-2141, -2140SL |
| 583.3701*** | Я112А1** | б | ЗАЗ-1102 |
| 583.3701*** | Я112А1** | д | ВАЗ-2108, -2109 |
| 29.3701 | Я112А1** | б | Москвич-2140 |
| 292.3701*** | Я112А1** | б | Москвич-2140SL |
| 63.3701 | 21.3702 | е | БелАЗ |
| 631.3701 | 21.3702 | е | БелАЗ |
| 65.3701 | 23.3702 | б | ЛАЗ-42021, ЛиАЗ-5256 и модификации |
| 66.3701 | Я112А1** | б | ПАЗ-672М, -3201 и модификации |
| 955.3701 | Я112Б1** | ж | ВАЗ-2108,-2109 |
| *Имеет нулевой вывод обмотки статора; ** Встроен в генератор; *** Имеет вывод фазы; **** Работает в комплекте с трансформаторно-выпрямительным блоком 3812.3701-10, 3822.3701-10 имеет дополнительный выпрямитель, не соединенный с обмоткой возбуждения |
Первоисточник :vksn.narod.ru
vicgain.sdot.ru
Автомобильные генераторы
Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор - основной источник электроэнергии. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.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, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.
Основные понятия
Отечественные разработчики и производители электрооборудования используют следующие понятия.Система электроснабжения автомобиля - предназначена для бесперебойного питания электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Состоит из генераторной установки, аккумулятора и устройств, обеспечивающих контроль работоспособности и защиту системы от перегрузок.
Генератор - устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую.
Регулятор напряжения - устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды.
Аккумуляторная стартерная батарея (аккумулятор) - накапливает и хранит электроэнергию для запуска двигателя и питания электроприборов в течение непродолжительного времени (при неработающем двигателе или недостаточной мощности, развиваемой генератором).
Принцип действия генератора
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. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой — подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) - ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генераторной установки, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного состояния генераторной установки. Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы — обычно 2...3 Вт. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения f зависит от частоты вращения ротора генератора N и числа его пар полюсов р:f=p*N/60
За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть "южных" и шесть "северных" полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения я ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т. к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора. С учетом передаточного числа i ременной передачи от двигателя к генератору частота сигнала на входе тахометра fт связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя Nдв соотношением:f=p*Nдв(i)/60
Конечно, в случае проскальзывания приводного ремня это соотношение немного нарушается и поэтому следует следить, чтобы ремень всегда был достаточно натянут. При р=6 , (в большинстве случаев) приведенное выше соотношение упрощается fт = Nдв (i)/10. Бортовая сеть требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор. Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных — трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов, как это показано на рис. I. Фазы могут соединяться в "звезду" или "треугольник". При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения Uф действуют между концами обмоток фаз. я токи Iф протекают в этих обмотках, линейные же напряжения Uл действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи Jл. Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные.Рис.1. Принципиальная схема генераторной установки.
Uф1 — Uф3 - напряжение в обмотках фаз: Ud - выпрямленное напряжение; 1, 2, 3 - обмотки трех фаз статора: 4 - диоды силового выпрямителя; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - нагрузка; 7 - диоды выпрямителя обмотки возбуждения; 8 - обмотка возбуждения; 9 - регулятор напряжения
Рис.2. Представление фазного напряжения Uф в виде суммы синусоид первой, U1, и третьей U3, гармоник
Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т. е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генераторную установку элементов защиты ее от всплесков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25... 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны "пробиваются ", т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе "+ " генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после "пробоя "используется и в регуляторах напряжения.
Устройство генератора
По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы - генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно "компактные" генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости. В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения. Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы "компактной" конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. "Компактную" конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку, существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное - только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris—Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.Рис.3 Статор генератора:
1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - пазовый клин, 4 - паз, 5 - вывод для соединения с выпрямителем
Рис.4 Схема обмотки статора генератора: А - петлевая распределенная, Б - волновая сосредоточенная, В - волновая распределенная
------- 1 фаза, - - - - - - 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза>
В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис.4) в виде петлевой распределенной (рис.4,А) или волновой сосредоточенной (рис.4,Б), волновой распределенной (рис.4,В) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки. Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.5). Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы - полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.
Рис.5. Ротор автомобильного генератора: а - в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные кольца; 5 - вал
Если полюсные половины имеют полувтулки, то обмотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанавливается при напрессовке полюсных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые щечки каркаса имеют выступы-фиксаторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие провороту каркаса на втулке. Напрессовка полюсных половин на вал сопровождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры между втулкой и полюсными половинами или полувтулками, и положительно сказывается на выходных характеристиках генератора. При зачеканке металл затекает в проточки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее перегорании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудноразборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума. После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно - контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т. к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс. Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.Щеточный узел - это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.
Выпрямительные узлы применяются двух типов - либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластинтеплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками. Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец - обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колец - скользящая, со стороны привода - плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства - резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п. 
Рис.7. Система охлаждения генераторов. а - генераторы обычной конструкции; б - генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в - генераторы компактной конструкции.
Стрелками показано направление воздушных потоков
Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.
Характеристики генераторных установок
Способность генераторной установки обеспечивать потребителей электроэнергией на различных режимах работы двигателя определяется его токоскоростной характеристикой (ТСХ) - зависимостью наибольшей силы тока, отдаваемого генератором, от частоты вращения ротора при постоянной величине напряжения на силовых выводах. На рис. 1 представлена токоскоростная характеристика генератора. 
Рис. 1. Токоскоростная характеристика генераторных установок.
На графике имеются следующие характерные точки: n0 - начальная частота вращения ротора без нагрузки, при которой генератор начинает отдавать ток; Iхд - ток отдачи генератора при частоте вращения, соответствующей минимальным устойчивым оборотам холостого хода двигателя. На современных генератоpax ток, отдаваемый в этом режиме, составляет 40-50% от номинального; Idm - максимальный (номинальный) ток отдачи при частоте вращения ротора 5000 мин"' (6000 мин'' для современных генераторов).Различают ТСХ, определенные:
- при самовозбуждении (цепь обмотки возбуждения питается от собственного генератора); - при независимом возбуждении (цепь обмотки возбуждения питается от постороннего источника); - для генераторной установки (регулятор напряжения включен в схему); - для генератора (регулятор напряжения отключен); - в холодном состоянии (под холодным понимают такое состояние, при котором температура узлов генератора практически равна температуре окружающего воздуха (25 ±10) °С, поскольку при экспериментальном определении ТСХ генератор нагревается, время эксперимента должно быть минимальным, т. е. не более 1 мин, а повторный эксперимент должен производиться после того, как температура узлов вновь станет равной температуре окружающего воздуха); - в нагретом состоянии. В технической документации на генераторы часто указывается не вся ТСХ, а лишь ее отдельные характерные точки (см. рис. 1).К таким точкам относятся:
- начальная частота вращения при холостом ходе n0. Она соответствует заданному напряжению генератора без нагрузки; - наибольшая сила тока, отдаваемого генератором Idm. (Автомобильные вентильные генераторы обладают самоограничением, т. е. достигнув силы Idm значение которой близко к значению силы тока короткого замыкания, генератор при дальнейшем увеличении частоты вращения не может отдать потребителям тока большего значения. Ток Idm умноженный на номинальное напряжение, определяет номинальную мощность автомобильных генераторов); - частота вращения npн и сила тока Idн в расчетном режиме. (Точка расчетного режима определяется в месте касания ТСХ касательной, проведенной из начала координат. Приблизительно расчетное значение силы тока может быть определено как 0,67 Idm Расчетному режиму соответствуют максимальный механический момент генератора и в области этого режима наблюдается наибольший нагрев узлов, так как с ростом частоты вращения растет ток генератора и, следовательно, нагрев его узлов, но одновременно возрастает и интенсивность охлаждения генератора вентилятором, расположенным на его валу. При больших частотах вращения над ростом интенсивности нагрева преобладает рост интенсивности охлаждения и нагрев узлов генератора уменьшается.); - частота вращения nхд и сила тока Iхд в режиме, соответствующем холостому ходу двигателя внутреннего сгорания (ДВС). В этом режиме генератор должен отдавать силу тока, необходимую для питания ряда важнейших потребителей, прежде всего зажигания в карбюраторных ДВС.Как определить параметры своего генератора:
Для отечественных генераторов: На новые модели отечественных двигателей (ВАЗ-2111, 2112, ЗМЗ-406 и др.): устанавливаются генераторы компактной конструкции (94.3701 и др.). Безщеточные (индукторные) генераторы (955.3701 для ВАЗов, Г700А для УАЗов) отличаются от традиционной конструкции тем, что у них на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения - на статоре (смешанное возбуждение). Это позволило обойтись без щеточного узла (уязвимая часть генератора) и контактных колец. Однако эти генераторы имеют несколько большую массу и более высокий уровень шума. На щитке генератора обычно указываются его основные параметры: - номинальное напряжение 14 или 28 В (в зависимости от номинального напряжения системы электрооборудования); - номинальный ток, за который принимается максимальный ток отдачи генератора. - Тип, марка генератора Основной характеристикой генераторной установки является ее токоскоростная характеристика (ТСХ), т. е. зависимость тока, отдаваемого генератором в сеть, от частоты вращения его ротора при постоянной величине напряжения на силовых выводах генератора. Характеристика эта определяется при работе генераторной установки в комплекте с полностью заряженной аккумуляторной батареей с номинальной емкостью выраженной в А/ч, составляющей не менее 50% номинальной силы тока генератора. Характеристика может определяться в холодном и нагретом состояниях генератора. При этом под холодным состоянием понимается такое, при котором температура всех частей и узлов генератора равна температуре окружающей среды, величина которой должна быть 23±5°С. Температура воздуха определяется в точке на расстоянии 5 см от воздухозаборника генератора. Поскольку генератор во время снятия характеристики нагревается за счет выделяемых в нем потерь мощности, то методически трудно снять ТСХ в холодном состоянии и большинство фирм приводит токоскоростные характеристики генераторов в нагретом состоянии, т. е. в состоянии при котором узлы и детали генератора нагреты в каждой определяемой точке до установившейся величины за счет выделяемых в генераторе потерь мощности при указанной выше температуре охлаждающего воздуха. Диапазон изменения частоты вращения при снятии характеристики заключен между минимальной частотой, при которой генераторная установка развивает силу тока 2А (около 1000 мин-1) и максимальной. Снятие характеристики осуществляется с интервалом 500 до 4000 мин-1 и 1000 мин-1 при более высоких частотах. Некоторые фирмы приводят токоскоростные характеристики, определенные при номинальном напряжении, т. е. при 14 В, характерном для легковых автомобилей. Однако снять такие характеристики возможно только с регулятором специально перестроенном на высокий уровень поддержания напряжения. Чтобы предотвратить работу регулятора напряжения при снятии токоскоростной характеристики, ее определяют при напряжениях Ut=13,5±0,1 В для 12-вольтовой бортовой системы. Допускается и ускоренный метод определения токоскоростной характеристики, требующий специального автоматизированного стенда, при котором генератор прогревается в течение 30 мин при частоте вращения 3000 мин-1, соответствующей этой частоте, силе тока и указанном выше напряжении. Время снятия характеристики не должно превышать 30 с при постоянно меняющейся частоте вращения.Токоскоростная характеристика имеет характерные точки, к которым относятся :
n0 - начальная частота вращения без нагрузки. Поскольку обычно снятие характеристики начинают с тока нагрузки (около 2А, то эта точка получается экстраполяцией снятой характеристики до пересечения с осью абсцисс. nL - минимальная рабочая частота вращения, т. е. частота вращения, примерно соответствующая частоте холостого хода двигателя. Условно принимается, nL = 1500 мин-1. Этой частоте соответствует ток IL . Фирма Bosch для "компактных" генераторов приняла nL=1800 мин-1. Обычно IL составляет 40...50% номинального тока. nR - номинальная частота вращения, при которой вырабатывается номинальный ток IR. Эта частота вращения принята nR = 6000 мин-1. IR - наименьшая сила тока, который генераторная установка должна выработать при частоте вращения nR. NМАХ - максимальная частота вращения. При этой частоте вращения генератор вырабатывает максимальную силу тока Imax. Обычно максимальная сила тока мало отличается от номинального IR (не более, чем на 10%). Производители приводят в своих информационных материалах в основном только характерные точки токоскоростной характеристики. Однако, для генераторных установок легковых автомобилей с достаточной степенью точности можно определить токоскоростную характеристику по известной номинальной величине силы тока IR и характеристике по рис.8, где величины силы тока генератора даны по отношению к ее номинальной величине. Кроме токоскоростной характеристики генераторную установку характеризует еще и частота самовозбуждения. При работе генератора на автомобиле в комплекте с аккумуляторной батареей генераторная установка должна самовозбуждаться при частоте вращения двигателя меньшей, чем частота вращения его холостого хода. При этом, конечно, в схему должны быть включены лампа контроля работоспособного состояния генераторной установки мощностью, оговоренной для нее фирмой-изготовителем генератора и параллельно ей резисторы, если они предусмотрены схемой. Другой характеристикой, по которой можно представить энергетические способности генератора, т. е. определить величину мощности, забираемой генератором от двигателя, является величина его коэффициента полезного действия (КПД), определяемого в режимах соответствующих точкам токоскоростной характеристики (рис.8), величина КПД по рис.8 приведена для ориентировки, т.к. она зависит от конструкции генератора - толщины пластин, из которых набран статор, диаметра контактных колец, подшипников, сопротивления обмоток и т. п., но, главным образом, от мощности генератора. Чем генератор мощнее, тем его КПД выше. 
Рис.8 Выходные характеристики автомобильных генераторов: 1 - токоскоростная характеристика, 2 - КПД по точкам токоскоростной характеристики
Наконец, генераторную установку характеризует диапазон ее выходного напряжения, при изменении в определенных пределах частоты вращения, силы тока нагрузки и температуры. Обычно в проспектах фирм указывается напряжение между силовым выводом "+" и "массой" генераторной установки в контрольной точке или напряжение настройки регулятора при холодном состоянии генераторной установки частоте вращения 6000 мин-1, нагрузке силой тока 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также термокомпенсация - изменение регулируемого напряжения в зависимости от температуры окружающей среды. Термокомпенсация указывается в виде коэффициента, характеризующего изменение напряжения при изменении температуры окружающей среды на ~1°С. Как было показано выше, с ростом температуры напряжение генераторной установки уменьшается. Для легковых автомобилей некоторые фирмы предлагают генераторные установки со следующим напряжением настройки регулятора и термокомпенсацией: Напряжение настройки, В ................................. 14,1±0,1 14,5+0,1Термокомпенсация, мВ/°С ............................... —7+1,5 —10±2
Привод генераторов
Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора (отношение диаметров называют передаточным отношением), тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. Привод клиновым ремнем не применяется для передаточных отношений больше 1,7-3. Прежде всего это связано с тем, что при малых диаметpax шкивов клиновой ремень усиленно изнашивается.На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется, как правило, натяжными роликами при неподвижном генераторе.
Крепление генераторов
Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна - она находится на передней крышке. В отверстии задней лапы (если крепежные лапы - две) обычно имеется дистанционная втулка, устраняющая зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лапы.Регуляторы напряжения
Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Все регуляторы напряжения имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование. В вибрационных регуляторах измерительным и исполнительным элементом является электромагнитное реле. У контактно-транзисторных регуляторов электромагнитное реле находится в измерительной части, а электронные элементы - в исполнительной части. Эти два типа регуляторов в настоящее время полностью вытеснены электронными. Полупроводниковые бесконтактные электронные регуляторы, как правило, встроены в генератор и объединены со щеточным узлом. Они изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Эти регуляторы не подвержены разрегулировке и не требуют никакого обслуживания, кроме контроля надежности контактов.Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации - изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов (2702.3702, РР-132А, 1902.3702 и 131.3702) имеют ступенчатые ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).
Принцип действия регулятора напряжения.
В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и 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 воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается. Принцип работы электронного регулятора удобно продемонстрировать на достаточно простой схеме регулятора типа ЕЕ 14V3 фирмы Bosch, представленной на рис. 9: 
Рис.9 Схема регулятора напряжения EE14V3 фирмы BOSCH: 1 - генератор, 2 - регулятор напряжения, SA - замок зажигания, HL - контрольная лампа на панели приборов.
Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях, ниже величины напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины, стабилитрон "пробивается" и по нему начинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе является эталоном напряжения с которым сравнивается напряжение генератора. Кроме того известно, что транзисторы пропускают ток между коллектором и эмиттером, т.е. открыты, если в цепи "база - эмиттер" ток протекает, и не пропускают этого тока, т.е. закрыты, если базовый ток прерывается. Напряжение к стабилитрону VD2 подводится от вывода генератора "D+" через делитель напряжения на резисторах R1(R3 и диод VD1, осуществляющий температурную компенсацию. Пока напряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1 ток не протекает, транзистор VT1 также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода "D+" поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывается, через его переход эмиттер - коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания через переход эмиттер - коллектор VT3. Соединение транзисторов VT2 и VT3, при котором их коллекторные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния. Если напряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации, стабилитрон VD2 "пробивается", ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер - коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на "массу". Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.10. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла - увеличивается. В схеме регулятора (см. рис.9) имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD3 носит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением жесткой обратной связи. 
Рис.10. Изменение силы тока в обмотке возбуждения JB по времени t при работе регулятора напряжения: tвкл, tвыкл - соответственно время включения и выключения обмотки возбуждения регулятора напряжения; n1 n2 - частоты вращения ротора генератора, причем n2 больше n1; JB1 и JB2 - средние значения силы тока в обмотке возбуждения
При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения, что благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо, ускоряют переключение транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая его нагрев и потери энергии в нем. Из рис.9 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки (лампа контроля заряда на панели приборов автомобиля). При неработающем двигателе автомобиля замыкание контактов выключателя зажигания SA позволяет току от аккумуляторной батареи GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва. После запуска двигателя, на выводах генератора "D+" и "В+" появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генератор при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генератора или обрыве приводного ремня. Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора в случае обрыва цепи обмотки возбуждения при работающем двигателе автомобиля лампа HL загорается. В настоящее время все больше фирм переходит на выпуск генераторных установок без дополнительного выпрямителя обмотки возбуждения. В этом случае в регулятор заводится вывод фазы генератора. При неработающем двигателе автомобиля, напряжение на выводе фазы генератора отсутствует и регулятор напряжения в этом случае переходит в режим, препятствующий разряду аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения. Например, при включении выключателя зажигания схема регулятора переводит его выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки. 
Рис.11. Температурная зависимость напряжения, поддерживаемого регулятором EE14V3 фирмы Bosch при частоте вращения 6000 мин-1 и силе тока нагрузки 5А.
Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита, напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры - уменьшалось. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включенный в схему регулятора напряжения. Но это удел только продвинутых автомобилей. В простейшем же случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах. На рис.11 показана температурная зависимость напряжения, поддерживаемая регулятором EE14V3 фирмы Bosch в одном из рабочих режимов. На графике указано также поле допуска на величину этого напряжения. Падающий характер зависимости обеспечивает хороший заряд аккумуляторной батареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного выкипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тропиках, устанавливают регуляторы напряжения с заведомо более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов.
Работа генераторной установки на разных режимах
При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения на выводах аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Он обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар, вентилятора отопителя и т.п.) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям дополнительного индикатора напряжения или вольтметра.
Замена генератора отечественным аналогом. Рекомендации.
Замена одного типа генератора на автомобиле другим всегда возможна, если соблюдаются четыре условия: - генераторы имеют одинаковые токоскоростные характеристики или по энергетическим показателям характеристики заменяющего генератора не хуже, чем у заменяемого; - передаточное число от двигателя к генератору одинаково; - габаритные и присоединительные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Следует иметь в виду, что большинство генераторов зарубежных легковых автомобилей имеют однолапное крепление, в то время как отечественные генераторы крепятся на двигателе за две лапы, поэтому замена зарубежного генератора отечественным скорее всего потребует замены кронштейна крепления генератора на двигателе;- схемы заменяемой и заменяющей генераторной установки идентичны.
Общие рекомендации
При установке аккумуляторной батареи на автомобиль убедитесь в правильной полярности подключения. Ошибка приведет к немедленному выходу из строя выпрямителя генератора, может возникнуть пожар. Такие же последствия возможны при запуске двигателя от внешнего источника тока (прикуривании) при неправильной полярности подключения. При эксплуатации автомобиля необходимо: - следить за состоянием электропроводки, особенно за чистотой и надежностью соединения контактов проводов, подходящих к генератору, регулятору напряжения. При плохих контактах бортовое напряжение может выйти за допустимые пределы; - отсоединить все провода от генератора и от аккумулятора при электросварке кузовных деталей автомобиля; - следить за правильным натяжением ремня генератора. Слабо натянутый ремень не обеспечивает эффективную работу генератора, натянутый слишком сильно приводит к разрушению его подшипников; - немедленно выяснить причину загорания контрольной лампы генератора.Недопустимо производить следующие действия:
- оставлять автомобиль с подключенным аккумулятором при подозрении на неисправность выпрямителя генератора. Это может привести к полному разряду аккумулятора и даже к возгоранию электропроводки; - проверять работоспособность генератора замыканием его выводов на "массу" и между собой; - проверять исправность генератора путем отключения аккумуляторной батареи при работающем двигателе из-за возможности выхода из строя регулятора напряжения, электронных элементов систем впрыска, зажигания, бортового компьютера и т. д.; - допускать попадание на генератор электролита, "Тосола" и т. д.
autoshiza.narod.ru
