1. Введение

Цель – изучить конструкцию и диагностические параметры генераторов.

Задачи:

1. Рассмотреть конструкции наиболее распространенных генераторов, используемых на отечественных автомобилях.

2. Изучить порядок подключения генератора к установке.

3. Снять диагностические параметры генератора согласно порядку выполнения лабораторной работы.

4. Дать оценку полученным результатам.

5. Составить отчет о проделанной работе.

2. Теория

2.1. Проверка работоспособности генераторов на примере модели генератора 37.3701

Генераторами модели 37.3701 комплектуются автомобили Волжского завода.

Рис. 2.1. Схема генератора 37.3701

Рассмотрим практические действия по поиску неисправностей генератора и их устранение. Обычно неисправности работы генератора заключаются в следующем:

1. Происходит постоянный разряд аккумуляторной батареи из-за полной неработоспособности генератора.

2. При повышенном потребление электроэнергии - генератор не справляется с нагрузкой, напряжение бортовой сети становится ниже, чем 13 В.

3. Генератор выдает большое напряжение (более чем 16 В), что приводит к перезарядке аккумулятора (выкипанию электролита).

2.1.1. Проверка зарядки

В первую очередь, при проверке зарядки, следует проверить напряжение на аккумуляторной батарее при оборотах двигателя около 2500 об/мин. Если устройство работает нормально, то вольтметр покажет напряжение в пределах 13.8-14.5 В. Если напряжение при проверке ниже чем 13 В, то следует проверить генератор по следующей последовательности:

1. Качество шин заземления силового агрегата и аккумуляторной батареи.

2. Соединения аккумуляторной батареи и контакта (30) генератора.

3. Если не горит контрольная лампочка "аккумулятор" и не работают приборы на щитке, проверяем предохранитель № 5, в блоке реле (для ВАЗ-2108), или № 10 для ВАЗ-2105,07.

4. Проверка напряжения на штекере (61) - происходит после предварительного снятия его с генератора. При включенном зажигании должно быть напряжение 12,5 В.

5. Необходима проверка состояния дополнительных резисторов - в блоке предохранителей (ВАЗ-2108 - два резистора по 100 Ом и 2 Вт каждый) или в комбинации приборов (НИВА 21213).

Целостность обмотки якоря проверяют при помощи контрольной лампы и аккумулятора, предварительно сняв интегральный стабилизатор, чтобы облегчить доступ к кольцевым контактам якоря. Также при помощи контрольной лампы проверяют, нет ли замыкания обмотки якоря на корпус.

2.1.2. Проверка интегрального стабилизатора

Проверка интегрального стабилизатора генератора состоит из следующего хода действий:

1. Подсоединяют лампочку (12 В, 1-3 Вт.) к щеткам интегрального стабилизатора (клемма В, Ш.).

2. Подводят напряжение 12 В между корпусом интегрального стабилизатора (-) и его отводом под контакт (30) и клеммой В (+). При этом лампа должна загореться. При повышении напряжения более чем 15-16 В на клемме В лампа должна погаснуть. Если этого не происходит, то следует заменить интегральный стабилизатор.

2.1.3. Проверка генератора после снятия с автомобиля

Для дальнейшей проверки необходимо снять генератор с автомобиля, и разобрать его.

При помощи контрольной лампы, проверяют все диоды генератора - шесть основных и три вспомогательных. При этом следует заметить, что для простоты конструкции, одни из трех силовых диода имеют на своем корпусе анод, а другие катод. Это следует учитывать при проверке диодного моста. Перед проверкой необходимо отсоединить отводы статорной обмотки от диодного моста.

Состояние обмотки статора проверяют визуально, а также при помощи контрольной лампы и аккумулятора. Они соединены между собой звездой, без образования средней точки.

При необходимости заменяют подшипники генератора новыми.

Рис. 2.1. Схема генератора 37.3701

Следует помнить, что контакты К1 и К2 показаны здесь условно, для простоты понимания схем. На реальном автомобиле вы их не найдете. Контакт "К1" соединен с шиной (+) электропитания автомобиля. Контакт "К2" соединен с контрольной лампой "аккумулятор" (на разных моделях ВАЗ эта схема подключения различна). Схема подключения ниже.

Рис. 2.2. Схема подключения сигнализации работы генератора на ВАЗ-2105,07

2.1.4. Индикация работы генератора для ВАЗ-2105,07

При проверке следует уделить внимание состоянию ремня привода генератора, наличие надежного соединения силовых проводов "масса" и плюсовой шины между аккумулятором и генератором.

Проконтролируйте состояние щеток интегрального стабилизатора, состояние предохранителя номер пять в монтажном блоке, качество контактов замка зажигания.

Рис. 2.3. Схема подключения индикации работы генератора для ВАЗ-2108.

2.2. Поиск и устранение неисправностей узлов и деталей генераторных установок

Для поиска неисправности электрических цепей генераторной установки достаточно иметь омметр. Более точная проверка обмоточных узлов требует применения специальных приборов, таких как ПДО-1. С его помощью осуществляется поиск неисправностей в обмотках методом сравнения их параметров.

2.2.1. Проверка обмотки ротора (возбуждения)

Проверка обмоток генератора

Рис. 2.4. Проверка обмоток генератора:

· а)- измерение сопротивления обмоток возбуждения,

· б)- проверка замыкания обмоток статора на "массу",

· в) - проверка обмоток статора на приборе ПДО-1.

Для проверки обмотки следует включить омметр на измерение сопротивления и поднести его выводы к кольцам ротора (Рис.2.4). У исправного ротора сопротивление обмотки должно быть в пределах 1,8 - 5 Ом. Если омметр покажет бесконечно большое сопротивление, это означает, что цепь обмотки возбуждения разорвана. Разрыв, чаще всего, происходит в месте пайки выводов обмотки к кольцам. Следует внимательно проверить качество этой пайки.

Проверку можно осуществить иглой, шевеля выводы обмотки в месте их подпайки. О сгорании обмотки свидетельствует потемнение и осыпание её изоляции, которое можно обнаружить визуально. Сгорание обмоток приводит к обрыву или к межвитковому замыканию в обмотке с уменьшением ее общего сопротивления. Частичное межвитковое замыкание, при котором сопротивление обмотки меняется мало, может быть выявлено прибором ПДО-1, сравнением данной обмотки с заведомо исправной. После проверки сопротивления обмотки следует проверить отсутствие у нее замыкания на "массу". Для этого один вывод омметра подносится к любому кольцу ротора, а другой к его клюву. У исправной обмотки омметр покажет бесконечно большое сопротивление. Неисправный ротор подлежит замене.

2.2.2. Проверка обмотки статора

Проверка замыкания обмотки статора на "массу" производится подсоединением концов омметра к одному из выводов обмотки и неизолированному участку железа статора. Омметр должен показать разрыв цепи у исправной обмотки. Проверку межвиткового замыкания в обмотках статора можно с достаточной точностью осуществить с использованием прибора ПДО-1 (если фазы идентичны, на экране наблюдается одна осциллографическая кривая; если фазы неодинаковы из-за межвитковых замыканий или обрыва в фазе, то кривых высвечивается две). Измерение следует повторить, поменяв местами фазы, подсоединенные к нулевому выводу прибора и выводам.

Обрыв можно проверить и омметром, подсоединяя его к нулевой точке и поочередно к выводу каждой фазы. Внешним осмотром следует убедиться, что отсутствует подгар и растрескивание изоляции обмотки и пазовой изоляции. Восстановление обмотки статора может быть проведено в специализированном ремонтном предприятии.

2.2.3. Проверка выпрямительного блока

Проверка диодов выпрямительного блока

Рис. 2.5. Проверка диодов выпрямительного блока

Проверка диодов выпрямительного блока производится после отсоединения его от обмотки статора омметром, включенным на измерение напряжения в кОм (Рис.2.5). Измерительные концы омметра подсоединяются один к выходному выводу (+) или (—) выпрямительного блока или к одному из радиаторов блока, соединенных с этими выводами, а другой к фазному выводу выпрямительного блока. Затем измерительные концы меняются местами. Если при смене соединения измерительных концов омметра его показания резко меняются, то диод исправен. В противном случае он вышел из строя. Аналогично проверяются все диоды выпрямительного блока.

Диоды дополнительного выпрямителя проверяются аналогично с той лишь разницей, что один из выводов омметра в этом случае подключаются к выводу (D+) генератора или общей точке дополнительных диодов.

2.2.4. Проверка подшипников

Инспекцию подшипников начните с внешнего осмотра, выявления трещин в обоймах, наволакивания или выкрашивания металла, наличие коррозии и т.д. Проверьте легкость вращения и отсутствие сильного люфта и шума, предварительно промыв подшипник 10 %-ным раствором моторного масла в бензине. Затем следует осторожно, с помощью пинцета, снять уплотнение (если оно двухстороннее), промыть подшипник в неэтилированном бензине, высушить, заложить 2-3 г. смазки № 158, ШРУС-4, ЛЗ-31 и поставить уплотнение на место.

Если у подшипника сильно изношены посадочные места или есть повреждения шариков, трещины колец, разрывы сепаратора, то он подлежит замене. Подшипники с несъемными стальными защитными шайбами и дефектами вращения подлежат замене на новые.

2.2.5. Проверка крышек

Внешним осмотром определяется отсутствие трещин, проходящих через гнездо подшипника, обломы лап крепления генератора, сильные повреждения посадочных мест. При наличии таких повреждений крышка подлежит замене. При выявлении сильного износа посадочных мест под подшипник восстановление крышек может быть проведено нанесением на эти места эпоксидной композиции, с последующей обработкой в размер.

2.3. Проверка генератора без нагрузки Г222–45

Таблица 2.1

Техническая характеристика генератора Г222–45

Параметры	Показатели
Максимальная сила тока отдачи при 13 В и частоте вращения ротора 5000 мин-1, А	55
Пределы регулируемого напряжения, В	14,1+-0,5
Максимальная частота вращения ротора, мин-1	13000
Передаточное отношение «двигатель-генератор»	1 : 2,04

Генератор считается исправным, если напряжение на обмотке возбуждения при достижении номинального напряжения без нагрузки не превышает величину, указанную в технической характеристике. Генератор, удовлетворяющий этим условиям, проверяют под нагрузкой.

2.4. Проверка генератора под нагрузкой

Генератор считается исправным, если напряжение на обмотке возбуждения при достижении контрольной силы тока при номинальном напряжении не превышает величину, указанную в технической характеристике. Если генератор не удовлетворяет этим условиям, то проверяются его узлы и детали.

2.4.1. Указание мер безопасности

1. Корпус стенда должен быть надежно подключен к общему заземляющему контуру.

2. К работе со стендом допускается персонал, изучивший устройство и принцип работы стенда, прошедший инструктаж и имеющий соответствующую квалификационную группу по технике безопасности.

3. Проверяемые генераторы и стартеры должны быть надежно закреплены.

4. Запрещается производить ремонт стенда, подключенного к сети.

5. При перерыве в работе стенд должен быть отключен от сети.

6. При эксплуатации стенда руководствуйтесь «Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий».

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

• W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

• F2, E – аналог средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

• F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

· Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

· Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится.

· Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Лабораторное оборудование

· Испытательный стенд СКИФ 1-01.

· Пять вариантов генераторных установок.

3.2.1. Устройство стенда СКИФ 1-01

Устройство стенда СКИФ 1-01 показано на Рис.3.1.

Рис.3.3. Общий вид СКИФ 1-01

На основании закреплены: каретка (20) для установки проверяемых генераторов и привод (19).

Спереди, на лицевой панели управления расположены:

· автоматический выключатель сети (17);

· выключатель электродвигателя привода (11);

· предохранитель (16);

· переключатель напряжения и нагрузки (18);

· кнопка «ПУСК» (15);

· клеммы (12), (13), (14) для подключения проверяемых стартеров и генераторов;

· вольтметр, омметр (5);

· розетка омметра (3);

· амперметр (6);

· розетка (4) для подключения резисторов нагрузки R1 и R2;

· резистор-регулятор выходного напряжения постоянного тока (9) с блока питания;

· переключатель пределов измерения напряжения-сопротивления (10);

· розетка (2) – выход регулируемого напряжения постоянного тока;

· розетка внешнего входа вольтметра (1);

· переключатель входов вольтметра (8);

· индикатор перегрузки (7).

Ввод сетевого кабеля находится сзади, внизу.

На левой стороне основания расположен болт заземления.

Рис.3.4. Вид стенда СКИФ 1-01 в виртуальном тренажере

Проверяемые генераторы крепятся на каретке с помощью стяжки 1, представляющей из себя цепь с натяжным винтом. При необходимости под генератор с целью исключения касания шкива генератора за гайку каретки подкладываются призмы 2 из комплекта принадлежностей (Рис.3.2).

Рис. 3.5. Установка генератора на каретке

3.3. Конструкция генератора

Генераторная установка состоит из электрогенератора и регулятора напряжения. Они, вместе с элементами контроля работоспособности и защиты от возможных аварийных режимов, образуют систему электроснабжения автомобиля.

Генераторная установка обеспечивает питанием электропотребителей, включенных в бортовую сеть автомобиля, и заряжает его аккумуляторную батарею при работающем двигателе.

Даже на холостом ходу двигателя генератор должен развивать мощность, достаточную для электропитания наиболее важных электропотребителей. В мировой практике генераторные установки на холостом ходу двигателя развивают 40-50 % от номинальной мощности.

Напряжение в бортовой сети автомобиля должно быть стабильным в широком диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и нагрузок.

Стабильность напряжения, обеспечиваемая работой регулятора, является непременным условием надежной работы аккумуляторной батареи и других электропотребителей.

Превышение напряжения сверх допустимых пределов служит причиной перезаряда аккумуляторной батареи с последующим выходом ее из строя; пониженное напряжение вызывает недозаряд батареи. Увеличение напряжения на 10 % сверх номинального снижает срок службы ламп примерно на 50 %.

Генераторные установки рассчитаны на номинальное напряжение 14 и 28 В. Напряжение 28 В характерно для автомобилей с дизелем. Однако на дизельных автомобилях, например, на автомобилях ЗИЛ 5301 («Бычок»), ЗИЛ 4331, ЗИЛ 133ГЯ возможна и двухуровневая система:

1. 14 В - непосредственно на генераторе для электроснабжения основных потребителей;

2. 28 В - на выходе трансформаторно-выпрямительного блока для подзарядки аккумуляторной батареи.

Генераторные установки выполняются по однопроводной схеме, в которой с корпусом соединен отрицательный полюс системы. Отечественной нормативной документацией предусматривается изготовление установок и по двухпроводной схеме, но практически такое исполнение не реализуется.

Генераторная установка питает ботовую сеть автомобиля постоянным током. Однако известно, что механическую энергию можно преобразовать в электрическую только посредством переменного тока. Поэтому ранее автомобили снабжались выпрямителем-коллектором со щетками в генераторах постоянного тока, а теперь - полупроводниковым выпрямителем в повсеместно применяющихся автомобильных вентильных генераторах.

Для питания вспомогательных устройств, например, реле блокировки стартера, трансформаторно-выпрямительного блока систем на два уровня напряжения, тахометра и т.п., используется переменный ток, вырабатываемый генератором. В последнее время наблюдается тенденция использовать переменный ток и для управления работой регулятора напряжения самой генераторной установки.

Генераторная установка - достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и т.п. Принцип действия вентильного электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы как у отечественных, так и у зарубежных образцов.

4. Порядок выполнения работы

Рис. 4.1.Общий вид СКИФ 1-01

Рис. 4.2. Схема подключения генераторов переменного тока при проверке в режиме холостого тока и под нагрузкой с обмоткой возбуждения, соединенной одним выводом с корпусом генератора

4.1. Порядок действий

1. Установите один из генераторов на стенде (табл. 4.1.), прикрепите его крепежной цепью. Затем соедините ремнем шкив генератора со шкивом электропривода стенда.

2. Подключите генератор к стенду, как показано на рис. 4.2.

3. Включите электродвигатель.

4. Натяните ремень с помощью ручки каретки (20), поворачивая ее против часовой стрелки до устойчивого сопротивления.

5. Переведите переключатель (10) на предел 0 - 200 В.

6. Выставьте переключатель (8) в положение «Uг».

7. Плавно поворачивая ручку регулятора источника регулируемого напряжения (9) по часовой стрелке, установите номинальное напряжение на выходе генератора (приложение 3).

8. Измерьте напряжение на обмотке возбуждения, установив переключатель (8) в положение «UБП», и сравните с табличными данными приложения 3.

9. Проведите проверку генератора под нагрузкой. Нагрузка генератора выбирается переключателем (18) в положении II.

4.1.1. Приложение 3

Таблица 4.1

Параметры проверки генераторов

Тип

генератора

Номинальное напряжение на выходе генератора, В

Напряжение на обмотке возбуждения, В,

не более

без нагрузки

с нагрузкой

Г221-А

Г222

Г266-А1

161.3701

29.3701

5. Контрольные вопросы

1. Конструкция генераторов переменного тока.

2. Какие преимущества генераторов переменного тока по сравнению с генераторами постоянного тока?

3. Принцип работы генераторов переменного тока.

4. Основные неисправности генераторов переменного тока.

5. Каким проверкам подвергается генератор переменного тока для определения его технического состояния?

6. Как изменяется напряжение генератора при изменении частоты вращения ротора?

7. Как изменяется сила тока нагрузки при изменении частоты вращения ротора?

6. Отчет

Название лабораторной работы

Цель работы

Ф.И.О. студента

Таблица 6.1

Результаты проверки генератора

Тип

генератора

Данные замера

Эталонные данные

UВ

(без нагрузки),

UВ

(под нагрузкой), В

UВ

(без нагрузки),

UВ

(под нагрузкой),

Вывод:

7. Список использованной литературы

1. Галкин Ю.М. Электрооборудование автомобилей и тракторов: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1968. – 280 с.

2. Акимов С.В., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. – М.: Машинострение, 1988. – 280 с.

3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации контрольно-испытательного стенда модели СКИФ-1-01. – Великий Новгород: ОАО «Завод Комета». – 38 с.

8. Авторы

Лабораторная работа

«Изучение конструкции и диагностических параметров генераторов»

Методическое обеспечение: Санник А.О., к.т.н., доцент.

Редактор: Яковлев О.В.

3D графика: Черезов К.М., Червов А.С.

Script программирование: Кузьминых А.П.