ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Устройство и техническое обслуживание автомобиля
Электрооборудование
Глава 12. Генераторы. Реле-регуляторы
Генераторы постоянного тока
На автомобилях (за исключением автобусов) устанавливают
12-вольтовые генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением.
Мощность генераторов - от 225 до 500 вт.
Генераторы постоянного тока различаются между собой в основном числом
полюсов и щеток, размерами, обмоточными Данными и мощностью.
На большинстве автомобилей устанавливаются двухполюсные генераторы, а на
автомобилях ЯАЗ-214, ЯАЗ-221 и ЗИЛ -111 - четырехполюсные.
Четырехполюсные генераторы имеют четыре щетки; одноименные щетки
соединены параллельно друг другу.
Корпус и полюсные сердечники являются магнитопроводами выполнены из
малоуглеродистой стали. Такая сталь обладает остаточным магнетизмом,
необходимым для самовозбулддения генератора. Кроме того, мягкая сталь
позволяет быстро; изменять в широких пределах магнитный поток
возбуждений при работе генератора, что необходимо при регулировании
напряжения и ограничении тока генератора. Обмотка возбуждения
располагается на полюсных сердечниках и включена параллельно внешней
цепи генератора; при увеличении или уменьшении тока в обмотке изменяется
величина магнитного потока возбуждения, благодаря чему при работе
генератора автоматически поддерживается постоянство напряжения и
ограничивается отдаваемый им ток.
В четырехполюсных генераторах Г-8 (ЯАЗ-214 и ЯАЗ-221) и Г-27 (ЗИЛ-111)
мощностью 500 вт обмотка возбуждения рас! пределена на две параллельные
ветви. В каждой ветви включены по две последовательно соединенные
катушки. В двухполюсном генераторе Г-56 (ЯАЗ-219 и ЯАЗ-222) мощностью)
350 вт обмотка возбуждения также распределена на две параллельные ветви.
Наличие параллельных ветвей позволяет увеличить ток возбуждения, в
результате чего значительно повышается мощность генератора при
относительно небольшом увеличении его размеров. При разделенной обмотке
возбуждения в каждую ветвь включается регулятор напряжения.
Якорь генератора состоит из вала, сердечника, обмотки и\ коллектора.
Сердечник является магнитопроводом, и в его паузах удерживается обмотка.
Для уменьшения нагрева от вихревых токов сердечник набирается из тонких
пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга окалиной
или лаком.
В обмотке якоря индуктируется э.д.с., которая и создает ток во внешней
цепи генератора. Для увеличения индуктируемой э.д.с. и снижения ее
пульсации обмотка якоря выполняется из большого количества секций.
Каждая секция наматывается из 3-6 витков изолированного провода.
Коллектор служит для преобразования переменного тока, протекающего по
обмотке якоря, в ток постоянный; он набирается из медных пластин,
изолированных друг от друга и от вала якоря миканитом.
Щеткодержатели реактивного типа обеспечивают большую подвижность щеток
при вращении якоря, что уменьшает возможность их зависания. Щетки
изготовляют из графита.
Шариковые подшипники генератора защищены с обеих сторон сальниками,
уплотнительными прокладками и отражательными шайбами. Привод генератора
осуществляется от коленчатого вала двигателя клиновидным ремнем;
вентиляция полости корпуса генератора принудительная при помощи
крыльчатки, выполненной как одно целое со шкивом.
Реле-регуляторы генераторов постоянного тока. У генераторов постоянного
тока реле-регуляторы, как правило, состоят из трех или четырех
самостоятельно действующих приборов - одfl0ro или двух регуляторов
напряжения (РН), ограничителя ]0ка (ОТ) и реле обратного тока (РОТ). На
рис. 49 приведена хема реле-регулятора РР-8 и генератора Г-8,
устанавливаемых из автомобилях ЯАЗ-221 и ЯАЗ-214.
Регуляторы напряжения PHi и РНг обеспечивают цоддержание постоянства
напряжения генератора независимо от числа оборотов якоря и нагрузки.
В зависимости от района эксплуатации и времени года напряжение
регулируют от 13,5 до 15 в. Без регуляторов напряжение генератора могло
бы резко колебаться, что вызвало бы ненормальную работу потребителей, а
при повышенном напряжении- перезаряд аккумуляторных батарей, сгорание
нитей накаливания ламп, разрушение изоляции обмоток и сильное окисление
контактов приборов.
С целью уменьшения искрения на контактах регуляторов напряжения
необходимо уменьшать величину тока, протекающего через контакты. Для
этого обмотка возбуждения генератора разделена на две ветви, и в каждую
из них включен отдельный регулятор напряжения.
На сердечнике каждого регулятора намотаны основные обмотки 9 и 12 и
выравнивающие обмотки 8 и 11. Выравнивающая обмотка каждого регулятора
включена последовательно в цепь одной из ветвей обмотки возбуждения
генератора. Основные обмотки РН включены параллельно потребителям во
внешней цепи генератора.
До тех пор пока напряжение генератора не превысит норму, контакты 7 PHi
и контакты 10 РН2 удерживаются усилием пружин якорьков в замкнутом
положении. В это время путь тока в одной из ветвей обмотки возбуждения
генератора будет следующий (на схеме путь тока указан стрелками):
отрицательные щетки генератора - обмотка возбуждения - зажим Ш
реле-регулятора- выравнивающая обмотка 11 РНг - контакты 7
PHi-соединительный проводник - обмотка 5 ОТ - контакты 4 ОТ - якорек -
ярмо ОТ - соединительный проводник - последовательная обмотка 6 ОТ -
зажим Я реле-регулятора - положительные щетки генератора. Аналогично
приходит ток и в другой ветви обмотки возбуждения.
При работе генератора по основным обмоткам регуляторов напряжения всегда
течет ток, что и обеспечивает намагничивание сердечников. Путь тока в
основной обмотке регулятора напряжения PHi: отрицательные щетки
генератора - масса - обмотка 9 РН]-сопротивление г3 = 15 ом- ярмо ОТ -
соединительный проводник - последовательная обмотка 6 ОТ - зажим Я
реле-регулятора - положительные щетки генератора.
Когда напряжение генератора повысится до 13,5-15 в, сердечник PHt сильно
намагнитится и притянет якорек. В это время разомкнутся контакты 7
регулятора напряжения, и в размыкаемую ветвь обмотки возбуждения
генератора включатся дополнительные сопротивления г=80 ом и г3 = 15 ом.
Ток возбуждения при этом уменьшится, что вызовет ослабление магнитного
потока возбуждения, и напряжение генератора понизится до нормальной
величины. При уменьшении напряжения генератора снижается ток в основной
обмотке регулятора, а следовательно, уменьшается и намагничивание
сердечника. Усилием пружины якорька контакты 7 PHi замыкаются, и процесс
повторится. Аналогично работает и регулятор РН2.
Рис. 49. Схемы реле-регулятора РР-8 и генератора
Г-8: РОТ -реле обратного тока; ОТ -ограничитель тока; РН. и РН2 -
регуляторы напряжения; 1 - параллельная обмотка; 2 -последовательная
обмотка; 3, 4Г 7 и 10 -контакты; 5 -ускоряющая обмотка; 6-
последовательная обмотка; 8 и 11 - выравнивающие обмотки; 9 и
12-основные обмотки; rl - r6 - сопротивления
Основные обмотки 9 (PHj) и 12 (РН2) включены по схеме ускоряющего
сопротивления, что способствует повышению частоты вибрации контактов
регулятора, а вместе с этим сглаживанию пульсации напряжения генератора
при размыкании и замыкании контактов. При размыкании контактов РН, через
сопротивление г3 течет ток не только цепи обмотки 9, но и ток
возбуждения. Поэтому увеличивается падение напряжения на зажимах
сопротивления г3, снижается напряжение на зажимах обмотки 9, а
следовательно, и ток в ней; это ускоряет размагничивание сердечника, что
способствует более быстрому замыканию контактов, а в результате этого -
увеличению частоты их вибрации. Точно так же ускоряется частота вибрации
контактов другого регулятора напряжения.
Выравнивающая обмотка каждого регулятора препятствует повышению
напряжения генератора выше нормы при повышении скорости вращения якоря.
При увеличении числа оборотов якоря генератора уменьшается ток в
основной обмотке каждого регулятора напряжения, что вызовет ослабление
намагничивания сердечников, и напряжение генератора должно бы несколько
возрасти. Но при увеличении числа оборотов якоря генератора будет
уменьшаться ток возбуждения и, следовательно, ток в выравнивающих
обмотках обоих регуляторов. Поэтому размагничивающее действие
выравнивающих обмоток будет уменьшено, и магнитный поток сердечников
регуляторов останется постоянным. По этой причине размыкание контактов
будет происходить при постоянном напряжении генератора. Из-за неточной
регулировки момент размыкания контактов обоих регуляторов может не
совпадать, а поэтому в одной из ветвей обмотки возбуждения будет течь
ток большей величины, что вызовет перегрев обмоток приборов
реле-регулятора и большее окисление контактов, включенных в данную
ветвь.
В целях обеспечения одновременного размыкания контактов обоих
регуляторов выравнивающая обмотка 11 РНг включена последовательно
контактам РН), а обмотка 8 PHi - последовательно контактам РН2. Так как
магнитные потоки выравнивающих обмоток действуют навстречу магнитным
потокам основных обмоток и несколько размагничивают сердечники, то при
более раннем размыкании контактов, например PHi, значительно уменьшается
ток в выравнивающей обмотке 11 РН2, и размагничивающее действие ее
ослабевает. В результате этого магнитный поток сердечника РН2 несколько
усиливается, и размыкание его контактов произойдет вслед за размыканием
контактов РНь
Магнитный шунт МШ представляет собой пластинку из сплава никеля с
железом, соединяющую сердечник с ярмом РН. Через магнитный шунт часть
магнитного потока сердечника замыкается помимо якорька. При повышении
температуры возрастает сопротивление обмотки регулятора напряжения, в
результате чего уменьшается ток в обмотке, а следовательно, и магнитный
поток сердечника. При этом размыкание контактов должно бы происходить
при большем напряжении генератора. Но при повышении температуры
возрастет сопротивление магнитного шунта, и замыкающаяся через него
часть магнитного потока уменьшится. Таким образом, при повышении
температуры вследствие уменьшения тока в обмотке магнитный поток
сердечника РН несколько ослабевает. Но в это же время уменьшается утечка
магнитного потока через магнитный шунт, а поэтому основная часть
магнитного потока, замыкающаяся через якорек, остается неизменной по
величине. При этом условии размыкание контактов регулятора напряжения, а
следовательно, и величина регулируемого напряжения, будет оставаться
постоянной независимо от температуры обмоток и деталей регулятора.
Ограничитель тока служит для ограничения максимальной величины тока,
отдаваемого генератором на питание потребителей, и тем самым
предохраняет его от перегрева.
В реле-регуляторе РР-8 ограничитель тока не допускает повышения тока,
отдаваемого генератором, более 35 а. На сердечнике ОТ расположены две
обмотки: основная 6, включенная последовательно между генератором и
потребителями, и ускоряющая 5, включенная последовательно в цепь обмотки
возбуждения генератора. Магнитные потоки обеих обмоток действуют в одну
сторону.
Когда ток, отдаваемый генератором, будет более 35 а, последовательная
обмотка усилит намагничивание сердечника, и произойдет размыкание
контактов 4 ОТ. В этот момент в обе ветви обмотки возбуждения генератора
включается последовательно сопротивление га=15 ом и параллельно ему в
каждую ветвь сопротивления и Гз-80+15 ом. Ток возбуждения генератора
уменьшается, что вызывает уменьшение напряжения, а следовательно, и тока
во внешней цепи генератора- В это время ослабнет намагничивание
сердечника, и контакты ОТ сомкнутся снова.
Так как при размыкании контактов ОТ снижается напряжение генератора, то
ток в основных обмотках регуляторов напряжения уменьшается, и поэтому
контакты каждого РН будут оставаться в замкнутом состоянии.
Размыкание контактов ОТ сопровождается прерыванием тока в ускоряющей
обмотке 5, поэтому ускоряется размагничивание сердечника и вместе с этим
повышается частота вибрации контактов.
Реле обратного тока служит для автоматического размыкания электрической
цепи между генератором и аккумуляторной батареей, когда напряжение
генератора будет меньше напряжения батареи, что предупредит разряд
батареи через генератор.
На сердечнике реле имеется параллельная 1 (тонкая) и последовательная 2
(толстая) обмотки. При течении по ним тока от генератора они обе
намагничивают сердечник.
При неработающем генераторе и при малых оборотах его якоря контакты 3
удерживаются в разомкнутом состоянии усилием пружины якорька; поэтому
аккумуляторная батарея и генератор остаются разъединенными, и все
потребители питаются от батареи.
Когда число оборотов якоря увеличится и напряжение генератора повысится
до 11,8-13 в, якорек реле будет притянут к сердечнику и замкнет
контакты, ток от генератора потечет к потребителям и на заряд батареи. В
это время по обеим обмоткам реле течет ток в одном направлении, и они
обе намагничивают сердечник. При снижении числа оборотов якоря
напряжение на зажимах генератора также снижается, и когда оно станет
меньше, чем э. д. с. батареи, по последовательной обмотке 2 потечет ток
обратного направления (от батареи к генератору). При этом магнитный
поток, создаваемый обмоткой 2, будет противодействовать магнитному
потоку обмотки 1, и сила притяжения якорька к сердечнику будет
ослабевать. При обратном токе 0.5-6,0 а пружина разомкнет контакты 3, и
дальнейший разряд генератора через батарею прекратится.
Биметаллическая пластина подвески якорька обеспечивает замыкание
контактов РОТ при постоянном напряжении генератора независимо от
температуры параллельной обмотки реле. С увеличением температуры
возрастает сопротивление обмотки
1, в результате чего ток в ней уменьшится, намагничивание сердечника
ослабнет, и контакты реле могли бы замыкаться при большем напряжении. Но
так как с увеличением температуры реле повышается нагрев биметаллической
пластины, то она, деформируясь, стремится опускать якорек в сторону
сердечника. Таким образом, при увеличении температуры реле ослабление
намагничивания сердечника сопровождается возникновением дополнительной
силы, отклоняющей якорек в сторону сердечника, в результате чего
замыкание контактов будет происходить при неизменном напряжении.
На автомобилях ЯАЗ-219 и ЯАЗ-222 устанавливается реле-регулятор РР-23Б,
отличающийся от РР-8 в основном обмоточными данными ограничителя тока,
рассчитанного на ток 28 а.
Аналогичную схему имеет реле-регулятор РР-27 генератора Г-27,
устанавливаемый на автомобиле ЗИЛ-111. На автомобиле <Чайка>
устанавливается генератор Г-101 с реле-регуляторо1 РР-Ю1. Реле-регулятор
РР-101 имеет один регулятор напряжения; на сердечниках ОТ и РН
расположено по две обмотки действие которых ничем не отличается от
действия таких же o6it моток в реле-регуляторе РР-8.
