Классификация электрооборудования автомобиля

Величина КПД зависит от конструкции генератора - толщины пластины пакета статора и способа изоляции их друг от друга, величины сопротивления обмоток, диаметра контактных колец, марки щеток и подшипников и т.п., но, главным образом, от мощности генератора: чем генератор мощнее, тем КПД выше. Значения КПд по точкам токоскоростной характеристики представлены на рис. для ориентировки. Обычно максимальное значение КПд вентильных автомобильных генераторов не превышает 50 - 60%.

Регуляторную часть генераторной установки характеризует диапазон изменения выходного напряжения при изменении частоты вращения ротора, нагрузки и температуры. Диапазоны изменения напряжения отечественных генераторных установок представлены в табл. 2. Дробью указан диапазон регуляторов, имеющих переключение настройки. Там же указана величина падения напряжения в выходной цепи регулятора, которая влияет на токоскоростную характеристику.

Зарубежные фирмы обычно указывают напряжение настройки регулятора напряжения при холодном состоянии генераторной установки, при частоте вращения ротора 6000 мин-1, нагрузке силой тока в 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также коэффициент термокомпенсации, т.е. величину изменения

напряжения при изменении температуры окружающей среды на 1°С. С ростом температуры напряжение уменьшается. для легковых автомобилей, в основном, предлагаются напряжения настройки регулятора (14,1+0,1) В при термокомпенсации (7+1,5) мВ!°С и (14,5+0,1) В при термокомпенсации (10+20)

мВI°С.

1.6 Конструкция генераторов

Отечественные и зарубежные генераторы в принципе имеют идентичную конструкцию, в основу которой положена клювообразная полюсная система ротора (рис. 6).

Рис. 6. Ротор автомобильного генератора:

а - ротор в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 7 и З - полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4-контактные коль ца;5-вал.  

По общей компоновке генераторы разделяются на конструкции, у которых щеточный узел размещен во внутренней полости генератора, и конструкции с размещением его снаружи под пластмассовым кожухом. В последнем случае контактные кольца ротора имеют малый диаметр, т.к. при сборке генератора они должны пройти через внутренний диаметр подшипника задней крышки. Уменьшение диаметра колец способствует повышению ресурса работы щеток.

Отечественные генераторы традиционной конструкции в основном выполняются

либо с конструктивной преемственностью генераторов автомобилей ВАЗ, либо

длительное время применявшихся на автомобилях многих марок генераторов Г250

На рис. 8 представлен генератор 37.3701, установленный на автомобили ВАЗ-2 108 и

др., на рис. 9 - генератор 16.3701 автомобилей хВолга», <Газель», а на рис. 10 -

генератор 581.3701 автомобилей «Москвич». 

Такая система позволяет создать многополюсную систему с помощью одной катушки возбуждения. По организации системы охлаждения генераторы можно разделить на два типа - традиционной конструкции, с вентилятором на приводном шкиве (рис. 7, а) и компактной конструкции, с двумя вентиляторами у торцевых поверхностей полюсных половин ротора (рис. 7, 6). В первом случае охлаждающий воздух засасывается вентилятором через вентиляционные окна в крышке со стороны контактных колец, во втором - через вентиляционные окна обеих крышек. Компактную конструкцию отличают наличие вентиляционных отверстий на цилиндричесюх частях крышек и усиленное оребрение. Малый диаметр внутренних вентиляторов позволяет увеличить частоту вращения ротора генераторов компактной конструкции, поэтому ряд фирм называет их высокоскоростными. Последние годы как в России, так и за рубежом новые разработки генераторов имеют обычно компактную конструкцию. для автомобилей с высокой температурой воздуха в моторном отсеке или работающих в условиях повышенной запыленности, применяют конструкцию с поступлением забортного воздуха через кожух с патрубком и воздуховод (рис. 7, в).

Рис.7 Схемы движения охлаждаю щего воздуха в генераторах.

а - генераторы традиционной конструк ции; б - генераторы компактной конструкции; в - генераторы для повышенной температуры под капотного пространства. Стрелками указано направление движения о7аждаю щего воздуха  

Статор генератора устанавливается между крышками, причем их посадочные места контактируют с наружной поверхностью пакета статора. Чем глубже статор утоплен в крышке, тем меньше вероятность появления перекоса подшипников, установленных в крышках. Некоторые зарубежные фирмы выпускают генераторы, у которых статор полностью утоплен в переднюю крышку, существуют конструкции, у которых средние листы пакета выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышки.

Все генераторы имеют расположение щеточных и выпрямительных узлов во внутренней полости. У генераторов 37.370 1 щеточный узел встроен в регулятор напряжения, у 581.3701, наоборот, регулятор встроен в щеточный узел, а 16.3701 работает с вьшесенным регулятором напряжения. Совмещение регулятора со щеточным узлом вообще характерно для мировой практики. У генераторов 371.3701 и 3702.3701 регулятор напряжения 36.3702 в металлостеклянном корпусе установлен на щеточном узле. На рис 11 представлен генератор компактной конструкции фирмы Во$сЬ. Аналогичную конструкцию имеет генератор 9422.3701 автомобиля ВАЗ-21 10 с электронным впрыском топлива, генератор 26.377 1 автомобилей ВАЗ и АЗЛК. В этих генераторах щеточный, выпрямительный узлы и регуляторы напряжения закреплены на задней крышке под пластмассовым колпаком.

Крепежные лапы и натяжное ухо отливаются заодно с крышками. Отличием генераторов ВАЗ является наличие шпильки вместо натяжного уха. Отечественные генераторы традиционной конструкции имеют двухлапное крепление, крепежные лапы выполнены заодно с крышками. Зарубежные генераторы легковых автомобилей крепятся на двигателе обычно за одну лапу, которую имеет передняя крышка. Впрочем, однолапное крепление может осуществляться стыковкой приливов обеих крышек. На отечественных генераторах компактной конструкции раширяется применение однолапного крепления. Пакет статора отечественных генераторов набирается из стальных листов толщиной 0,5 - 1 мм. Однако более прогрессивной технологией является навивка пакета из ленты или набор его из стальных подковообразных сегментов, т.к. при этом снижается расход стали. Листы скреплены между собой сваркой.

Генераторы устаревших конструкций имели 18 пазов на статоре под размещение обмотки, в настоящее время практически все генераторы массовых выпусков имеют 36 пазов.

Пазы изолированы пленкоэлектрокартоном, полиэтилентерефталатнои пленкой или напылением изоляции, обмотки выполняются проводами ПЭТ-200, ПЭТД- 180, ПЭТВМ, ПЭСВ-3 и др. Схемы обмотки статора представлены на рис. 12. у распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция отходит влево, другая вправо. Петлевая обмотка имеет секции или полусекции в виде катушек с лобовыми соединениями по обе стороны пакета статора, волновая же действительно напоминает волну, т.к. ее лобовые соединения расположены поочередно то с одной, то с другой стороны статора. Соединение фаз производится, как правило, в «звезду», однако автоматическая намотка провода большого сечения затруднена, поэтому в генераторах повышенной мощности применяют соединение в «треугольник» или две «звезды» параллельно («двойная звезда»). В табл. 3 приведены обмоточные данные некоторых типов отечественных генераторов.

После намотки обмотки пропитываются специальным лаком, что повышает их механическую и электрическую прочность, а также улучшает теплоотвод. Катушечная обмотка возбуждения имеет сопротивление, которое определяется максимально допустимой величиной тока регулятора напряжения, наматьтвастся на каркас или непосредственно на втулку ротора. Полюсные половины при сборке напрессовываются на вал ротора под давлением, чтобы уменьшить паразитные воздушные зазоры по торцам втулки, ухудшающие характеристики генератора.

При запрессовке материал полюсных половин затекает в проточки вала, делая

полюсную систему ротора трудноразборной. В конструкции, где втулка разделена на две части, выполненные заодно с полюсными половинами, паразитный зазор

всего один. Такое исполнение характерно для генераторов Г222, 37.3701.

У генераторов легковых автомобилей значительную проблему составляет магнитный шум генератора. для уменьшения этого шума клювы полюсной ситемы имеют небольшие скосы по краям. Некоторые фирмы применяют специальное немагнитное противошумовое кольцо, расположенное под острыми краями клювов и приваренное к ним. Кольцо не дает клювам приходить в колебание и излучать звук.

Отечественные генераторы оборудованы цилиндрическими медными кольцами, к которым припаяны или приварены концы обмотки возбуждения. В мировой практике встречаются кольца из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление, особенно во влажной среде. Встречаются также кольца, расположенные по торцу вала.

Щеточный узел - это пластмассовая деталь, в которой установлены щетки двух типов - меднографитные и электрографитные. В отечественных генераторах применяются электрографитные щетки ЭГ5IА размером 5х8хI8мм (генераторы Г222, 37.3701 и др) и меднографитные М1 размером бхб,5х1 мм (генераторы 16.3701,

58.3701 и др). Электрографитные щетки имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцами, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, но они обеспечивают меньший износ колец.

Выпрямительные узлы, применяющиеся на автомобильных генераторах, разделяются на два типа: либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются или к которым припаиваются диоды, а как вариант - в которых загерметизированы кремниевые переходы, либо это сильно оребренные конструкции, к которым припаиваются диоды таблеточного типа.  

    
 
 

Рис9. Генератор 16.3701:

7 - выпрямительный блок; 2, 13 - подшипники; З - крышка подшипника; 4 - коль ца; 5

- щетки; б - щетко держатель; 7,11 - клювообразные полюсные половины; 8 - обмотка статора; 9 - обмотка возбуждения; 10 - втулки ротора; 12 - стопорное кольцо; 14 - упорная втулка; 15 - вентилятор; 16 - шкив; 17 - гайка крепления шкива; 18 - винт крепления фланца подшипника; 19 - передняя крышка; 20 - сер дечник статора; 21 - гайка болта соединения выходов фаз статора с выпрямителем; 22 - задняя крышка; 23 - стяжные винты; 24 - вывод 25 - болт крепления щетко держателя; 26 - кон ден сатор; 27 - винт крепления кон денсатора; 28 - вывод <+»; 29 - винт крепления крышки подшипника  

Рис.10.Генератор 581.3701:

Рис.11. Генератор компактной конструкции фирмы ВосIi:

1,8- крышки; 2 - статор; З - ротор; 4 - регулятор напряжения; 5 - контактные кольца; б - выпрямитель; 7,9-нент иляторы

Типичный отечественный выпрямительньтй блок БПВI 1-60 генератора 37.3701,

блоки генераторов фирм ВосЬ (Германия), iрроп ]Эеп$о (Япония), относящиеся к

первому типу, а также блок генераторов фирмы Мапеi Магеiii (Италия) второго

типа вместе с применяющимися на них диодами изображены на рис. 13.

Выпрямительные блоки отечественных генераторов используют диоды Д1 04-20,

Д 104-25 и Д104-35, рассчитанные, соответственно, на максимально допустимые токи

20, 25 и 35 А или их аналоги, имеющие такие же размеры и характеристики, а также,

в последних конструкциях, силовые стабилитроны. Стабилитроны применяются в

основном там, где на генераторы установлены регуляторы с микросхемой на

монокристалле кремния или с использованием полевых транзисторов.  

Рис.12. Схемы обмоток статора:

а - петлевая распределенная, б - волновая сосредоточенная; в - волновая распределенная

________  -1 фаза; _ _ _ _ _ _   -2 фаза; _.._.._.._ - З фаза  

Рис. 13.Выпрямительные блоки генераторов:

а], а2, аЗ, а4 - выпрямительные блоки соответственно БПВ 11-60 генератора 37.3701; генераторов Во$сII; генераторов 1Гфроп ]Эеп$о; генераторов МапеЁi Маге//i; 61, 62, 63, 64 - соответственно дио ды этих блоков: 61 - положительный теплоотвод; 62 - отрицательный теплоотвод; 63 - дио ды основного выпрямителя; 64 - дно ды дополнительного выпрямителя

Диоды и стабилитроны выполняются в корпусе диаметром 12,77 мм, в модификациях с анодом или катодом на корпусе, для запрессовки соответственно в отрицательный или положительный теплоотводы. В трехфазных генераторах максимальный ток генератора не должен превышать утроенную величину максимально допустимого тока через диод, установленный в выпрямителе. Если это происходит, применяют параллельное включение диодов или выпря?1ителей. В дополнительном выпрямителе устанавливаются диоды на ток 2 А. Основные параметры вьшрямительных блоков, наиболее широко применяющихся в отечественных генераторах, приведены в табл. 4