Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля

метки: Генератор, Напряжение, Регулятор, Щетка, Заменить, Износ, Вольтметр, Замыкание

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+0,1

Термокомпенсация, мВ/°С ………………………… . —7+1,5 —10±2

Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением не обладают свойством самовозбуждения. Поэтому в начале работы генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи. Лишь когда напряжение генератора становится больше напряжения батареи, питание обмотки возбуждения осуществляется через выпрямитель от обмотки статора.

При протекании тока по обмотке возбуждения вокруг ротора возникает магнитное поле, в области которого находится и обмотка статора. При вращении ротора магнитные силовые линии поля ротора пересекают фазы обмотки статора и в них наводятся э. д. с. переменного направления, сдвинутые на 120 градусов. Под действием электро-движущей силы (ЭДС) при подключении к генератору потребителей по обмотке статора протекает переменный ток, который выпрямляется при помощи диодов.

Генераторные установки

... 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, ... (обмотка статора). Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор, главную ...

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и возрастании частоты вращения ротора. Это обусловлено следующими причинами При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.

Благодаря этому в катушках статора наводится меньшая ЭДС и величина максимальной силы тока, отдаваемого генератором, ограничивается.

При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора.

Вследствие этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.

Технические данные некоторых типов генераторов переменного тока приведены в таблице 1.

Таблица1. Технические характеристики генератора переменного тока

Тип генератора	Номин напряжение	Начальная частота вращения ротора, не более, об/мин				Напряжение при проверке начальной частоты вращения ротора, В	Величина тока при проверке начальной частоты вращения ротора	Устанавливаются на автомобилях
		В холодном состоянии		В горячем состоянии
		Без нагрузки	Под нагрузкой	Без нагрузки	Под нагрузкой
Г250-Б1,Г250-В2,Г250-Г1,Г250- Д1	12	900	1950	950	2100	12,5	28	ЗИЛ-130 и его модификации, ГАЗ-53-А,-24,-66, УАЗ-451Д,-452
Г221	14	—	—	1200	1900	14	20	ВАЗ
Г266	14	1200	2400	1250	2600	14	40	ПАЗ-672
Г286	14	—	800	—	900	14	30	ЛАЗ-695,-697 699, ЛИАЗ-677
		—	1500	—	1700	14	63
Г271	24	1050	2150	1100	2350	28	10	МАЗ-500,-5335
Г272	28	—	1500	—	1550	28	10	КамАЗ-5320 и его модификации
		—	2000	—	2050	28	20

4. Неисправности генератора и их устранение

Условия, в которых приходится работать генератору, благополучными никак не назовешь. На генератор попадают грязь, масло, влага, соль, вредное действие которых усугубляется высокими температурами воздуха в подкапотном пространстве. Чтобы свести влияние соляных “ванн” к минимуму, не допустить окисления выводных клемм генератора и потери по этой причине в них надежного контакта, рекомендуется держать крепления всех генераторных проводов под слоем какой-нибудь консистентной смазки.

Особое внимание необходимо уделить натяжению и своевременной замене клинового или многоручьевого ремня привода генератора. Не следует допускать даже непродолжительную работу генератора с отсоединенной аккумуляторной батареей. Всплеск напряжения в сети, возникающий при отключении аккумулятора, например для проверки генератора, опасен практически для всех бортовых электронных устройств современных автомобилей. Не допускается и проверка работоспособности генератора на “искру” кратковременным соединением выводной клеммы с “массой” автомобиля. В этом случае через выпрямительный блок протекает слишком высокий ток, который способен вывести диоды блока из строя.

Основной причиной ухудшения технического состояния механизмов автомобиля является изнашивание деталей.

В генераторе много сопряженных деталей, которые изнашиваются из-за трения, искрения коррозионно-механический износ сопровождается взаимодействием кислорода воздуха, газов с материалом трущихся деталей.

Абразивный износ — это следствие режущего действия твердых частиц, попадающих между трущимися поверхностями из среды в виде пыли, продуктов износа, коррозии, нагара. Из-за усиления вибрации, вызываемой неровностями дороги, ослабевают соединения, нарушается сносность агрегатов.

Электрические элементы генератора и реле-регулятора имеют ограниченную долговечность.

Основные неисправности генератора следующие:

1. Повышенный шум при работе. Причиной шума, как правило, является износ или повреждение подшипников якоря. Первым из строя выходит обычно передний подшипник: сказываются большие нагрузки, приходящиеся на него, например, из-за чрезмерного натяжения приводного ремня. Обычно замена подшипников не вызывает серьезных затруднений, хотя для этого придется почти полностью разобрать генератор. После разборки следует обратить внимание на состояние посадочных отверстий под подшипники в корпусе и передней крышке генератора. Редко, но случается, что эти отверстия оказываются изношенными или деформированными. Если суммарный износ в посадочном отверстии и в подшипнике окажется больше зазора между якорем и статором, то якорь при вращении задевает за полюса статора, что недопустимо. Требуется замена не только подшипников, но и корпуса или передней крышки генератора.

2. Генератор не дает зарядный ток. Об этом свидетельствует контрольная лампа на приборной панели, а также показания амперметра или вольтметра, если этими приборами оснащен автомобиль. Если ремень генератора нормально натянут и не проскальзывает, то самая вероятная причина неисправности — износ щеток или их зависание в щеткодержателе. Щетки не только изнашиваются сами, но изнашивают и контактные кольца, которые расположены на одном валу с якорем и вращаются вместе с ним. Понятно, что чем больше пробег, тем больше и износ, поэтому очень часто продолжительность службы генератора ограничивается именно долговечностью контактных колец. Остаточная высота щеток должна быть не менее 7 мм, после чего щетки подлежат замене. Как запчасти щетки часто продаются вместе со щеткодержателями. Если с поиском новых щеток, например, для генераторов иномарок возникли проблемы, то в качестве запасных частей можно использовать щетки от отечественных генераторов. Сначала придется извлечь щеткодержатель со щетками, отпаять провода щеток от контактных пластин. Далее, необходимо точно подогнать новую щетку к размерам старой, но это сделать нетрудно, поскольку материал щеток легко обрабатывается наждачной бумагой или надфилем. Осталось заменить изношенные детали на новые. В конце концов, временно может выручить графитовый стержень от круглой батарейки типа 373, но в этом случае самоделку лучше всего установить между контактным кольцом и остатком старой щетки. Если нарушения в работе генератора связаны с тем, что щетки туго перемещаются или вообще потеряли подвижность в гнездах щеткодержателя из-за попадания пыли, продуктов износа и другой грязи, то достаточно извлечь щеткодержатель и протереть поверхности его гнезд и щетки чистой салфеткой, смоченной в бензине. Относительно износа и подгорания контактных колец, то если этот процесс не зашел слишком далеко, можно ограничиться зачисткой колец шлифовальной шкуркой. При большом износе контактные кольца следует проточить и отшлифовать на станке.

3. Обрыв или межвитковые замыкания в обмотках якоря и статора. В этом случае генератор также не будет вырабатывать ток. Вообще говоря, обрывы и межвитковые замыкания в статорной обмотке и обмотке возбуждения якоря определяют с помощью омметра, но иногда обрывы можно обнаружить после разборки при внешнем осмотре. Особое внимание следует уделить состоянию мест пайки выводов катушки возбуждения к контактным кольцам, соединению проводов щеток с контактными пластинами и т.д. Если дефект обнаружен, то его устраняют с помощью паяльника. В случае замыкания обмоток на корпус, скорее всего, придется заменить якорь или статор в сборе, а то и генератор целиком.

4. Отказ выпрямительного блока. Если щеточный узел работает нормально, в электрических цепях и обмотках нет обрывов и замыканий, а генератор все равно не вырабатывает зарядный ток, то виновником неисправности, скорее всего, является выпрямительный блок. Неисправные диоды — основные элементы выпрямительного блока — могут либо вообще не пропускать ток (в случае обрыва), либо пропускать ток в обоих направлениях (в случае короткого замыкания).

Отказавший выпрямительный блок подлежит замене.

5. Нарушения в работе регулятора напряжения. Дефекты в регуляторе напряжения проявляются в том, что генератор дает большой зарядный ток, и аккумулятор систематически перезаряжается (“кипит” электролит), либо ток, наоборот, слишком слабый, а то и вообще отсутствует. Между прочим, нарушения в работе регулятора напряжения — одна из самых распространенных неисправностей в системе генераторной установки. Работу регулятора можно проверить на автомобиле. Следует дать поработать двигателю 15 минут на средних оборотах, затем включить фары и с помощью вольтметра постоянного тока замерить напряжение между выводной клеммой и “массой” генератора. Если регулятор исправен, то замеренное напряжение должно лежать в пределах 13,5-14,5 В. В противном случае регулятор придется заменить.

Качество и своевременность выполнения технического обслуживания автомобилей существенно влияет на надежность, долговечность, экономичность, безопасность движения. Независимо от вида технического обслуживания первоочередным являются уборочно-моечные работы. Они являются основной частью ежедневного обслуживания автомобилей. Во время уборки удаляют пыль и грязь с корпусов и крышек генератора и реле-регулятора и насухо вытирают. Затем выполняют контрольно-смотровые работы. Они заключаются в выявлении ослабления креплений генератора, реле-регулятора, проводов к ним. При необходимости производят подтяжку креплений, замену проводов. Через каждые 6000 км пробега автомобиля необходимо выдувать сильной воздушной струей пыль из корпуса генератора. При подготовке к зимнему и летнему сезонам следует генератор снимать и сдавать механику для проверки и чистки.

Неисправности генератора обнаруживаются по показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправном генераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть при работающем двигателе.

Таблица 1. Возможные неисправности генератора, их причины и способ устранения

Причины неисправности	Способ устранения
Светодиод (лампа) вольтметра не загорается при включении зажигания. Контрольные приборы не работают
1. Поврежден светодиод (лампа) вольтметра	Замените светодиод (лампу) вольтметра
2. Перегорел предохранитель │2 в блоке предохранителей	Замените предохранитель
3. Обрыв в цепи питания комбинации приборов:
не подается напряжение от штекера «Б» блока предохранителей к комбинации приборов	проверьте провод «О» и его соединения от блока предохранителей до комбинации приборов
не подается напряжение от реле зажигания к штекеру «Б» блока предохранителей	проверьте провод «ГЧ» и его соединения от блока предохранителей до реле зажигания
обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с «массой» комбинацию приборов	проверить провод «Ч» и его соединения от комбинации приборов на «массу»
4. Не срабатывает выключатель или реле зажигания:
неисправна контактная часть или реле зажигания	проверьте, замените контактную часть выключателя или реле зажигания
не подается напряжение от выключателя к реле зажигания	проверьте провод «Ч» и его соединения между выключателем и реле зажигания
обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с «массой» реле зажигания	проверьте провод «Ч» и его соединения от реле зажигания на «массу»
5. Поврежден стабилизатор напряжения в комбинации приборов	Замените стабилизатор напряжения
При включении зажигания и после пуска двигателя светодиод/лампа вольтметра не горит, аккумулятор разряжается
Неисправна цепь обмотки возбуждения генератора:
1. Перегорел предохранитель │2	Замените предохранитель
2. Обрыв проводов в цепях: предохранитель │2 — комбинация приборов; комбинация приборов — реле-регулятор.	Найдите и устраните обрыв
3. В приборной панели; перегорел светодиод/лампа; обрыв печатных проводников; неисправно гасящее сопротивление или плохие пайки его выводов	Замените светодиод/лампу; устраните обрыв печатных проводников; замените или пропаяйте сопротивление.
4. Нет «массы» между корпусом и реле-регулятором	Очистите от окислов и грязи место соединения реле-регулятора с генератором
5. Неисправно реле-регулятор	Замените реле-регулятор
6. Обрыв обмотки ротора	Замените ротор
Светодиод вольтметра горит при работе двигателя. Аккумуляторная батарея разряжена
1. Проскальзывание ремня привода генератора	Отрегулируйте натяжение ремня
2. Нет контакта между выводами «В» и «Ш» регулятора напряжения и выводами щеток	Зачистите выводы «В» и «Ш» регулятора напряжения и щеток, подогните выводы регулятора
3. Обрыв в цепи между комбинацией приборов и штекером «61» генератора	Проверьте «КБ» провод и его соединения от генератора до комбинации приборов
4.Износ или зависание щеток, окисление контактных колец	Замените щеткодержатель со щетками, протрите кольца салфеткой, смоченной в бензине
5.Поврежден регулятор напряжения	Замените регулятор напряжения
6.Повреждены вентили выпрямительного блока	Замените выпрямительный блок
7. Повреждены диоды питания обмотки возбуждения	Замените диоды или выпрямительный блок
8. Отпайка выводов обмотки возбуждения от контактных колец	Припаяйте выводы или замените ротор генератора
9. Обрыв или короткое замыкание в обмотке статора, замыкание ее на «массу»	Замените статор генератора
АКБ разряжается в процессе эксплуатации, но внешних признаков ненормальной работы генератора нет
1. Неисправна АКБ: окисление проводов или клемм батареи; недостаточно электролита; замыкание одной или нескольких банок	Очистите провода/клеммы; долить дистиллированную воду, заменить АКБ
2. Грязь, замасливание, окисление контактных колец ротора	Очистить контактные кольца тряпкой смоченной в бензине, мелкой наждачной бумагой
3. Грязь, замасливание щёток реле-регулятора или слабый контакт в связи с их чрезмерным износом	Очистите щётки от грязи тряпкой смоченной в бензине. Замените реле-регулятор в сборе. (Для реле-регуляторов старого образца достаточно заменить только щётки)
4. Перерасход энергии мощными/ дополнительными потребителями	Замените генератор другим, более мощным (ВАЗ-2108 – 955.3701; ГАЗ-3102)
5. Межвитковое замыкание или обрыв одной из фаз обмотки статора	Замените обмотку статора
Светодиод вольтметра мигает при работе двигателя. Аккумуляторная батарея перезаряжается
Поврежден регулятор напряжения (короткое замыкание между выводом «Ш» и «массой»)	Замените регулятор напряжения
Контрольная лампа горит в полнакала при работе двигателя
Неисправны дополнительные диоды	Заменить диоды или выпрямительный блок в сборе.
Повышенная шумность генератора
1. Ослаблена гайка шкива генератора	Подтяните гайку
2. Повреждены подшипники ротора или их посадочные места	Замените подшипники, крышку/крышки генератора
3. Межвитковое замыкание или замыкание на «массу» обмотки статора (вой генератора)	Замените статор
4. Короткое замыкание в одном из вентилей генератора	Замените выпрямительный блок
5. Скрип щеток	Протрите щетки и контактные кольца хлопчатобумажной салфеткой, смоченной в бензине
6. Задевание ротора за полюса статора	Замените ротор, статор. Обратить внимание на подшипники
7. Износ посадочного места подшипника	Заменить крышку генератора
Быстрый износ щёток и контактных колец
1. Попадание масла или грязи на контактные кольца	Очистите контактные кольца тряпкой смоченной в бензине, мелкой наждачной бумагой
2. Увеличенное биение контактных колец	Замените ротор