Автолюбителю

  Автомобиль

Учебник водителя

3. Автомобильный генератор. Реле-регулятор

Генератор является основным источником электрической энергии и служит для питания потребителей во время работы двигателя и заряда аккумуляторной батареи. На изучаемых автомобилях устанавливают генераторы переменного тока.

Генератор переменного тока (рис. 75) состоит из статора, ротора, двух крышек и вентилятора. Статор набирают из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком; это сделано для уменьшения потерь на вихревые токи. На внутренней поверхности статора имеются пазы, в которые укладывают катушки, разделенные на три группы по шесть штук в каждой. Катушки в группе соединены между собой последовательно, а группы катушек — звездой. Одним концом все три группы соединены между собой, а вторые концы каждой группы выведены к выпрямителю. С обеих сторон статор закрыт крышками из сплава алюминия, в которых на подшипниках установлен ротор.

Ротор генератора состоит из электромагнита, имеющего шесть пар полюсов на стальном валу. Внутри сердечников полюсов помещена катушка возбуждения, концы которой припаяны к двум медным контактным кольцам. К кольцам прижимаются щетки, установленные в щеткодержателях.

При включенном зажигании обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи постоянным током, создавая магнитное поле.

Трехфазный ток, индуктируемый в обмотках статора, подводится к выпрямителю, который состоит из шести кремниевых диодов, собранных внутри задней крышки генератора. Выпрямители служат для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный. На генераторе имеются три вывода: один из них положительный ( + ), второй шунт (Ш) и третий выведен на массу (—). По мере увеличения частоты вращения ротора, когда напряжение тока генератора станет большим, чем напряжение тока аккумуляторной батареи, обмотка возбуждения будет питаться током генератора. Э.д.с. генератора зависит от частоты вращения ротора, а также от размеров магнитного потока обмотки возбуждения.

Применение генераторов переменного тока позволяет уменьшить габаритные размеры, вес генератора и повысить надежность, сохранив или даже увеличив его мощность по сравнению с генераторами постоянного тока. Для поддержания постоянного напряжения при изменяющихся частоте вращения ротора генератора, нагрузки и температуры служит реле-регулятор.. На изучаемых автомобилях   устанавливают    полупроводниковые контактно-транзисторные и бесконтактно-транзисторные реле-регуляторы.

Контактно-транзисторный  реле-регулятор (ГАЗ-53А) (рис. 76) состоит из двух электромагнитных реле (регулятора напряжения и реле защиты), транзистора, трех диодов и резисторов.

Регулятор напряжения состоит из сердечника с одной обмоткой и одной парой контактов. При работе генератора ток в обмотку возбуждения поступает через транзистор. Если напряжение не превышает допустимого, ток через транзистор поступает без ограничения. С увеличением напряжения сердечник регулятора напряжения намагничивается настолько, что якорек притягивается и контакты смыкаются, транзистор при этом не пропускает тока и в обмотку возбуждения ток поступает через добавочные резисторы, напряжение "падает" и контакты вновь размыкаются. Этот процесс повторяется о большой частотой. Напряжений генератора поддерживается на уровне 12,5...13,0 В.

Реле защиты служит для защиты транзистора от большой силы тока при коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения генератора. При превышении силы тока расчетной величины контакты реле защиты смыкаются и через транзистор ток на обмотку возбуждения генератора не поступает, а проходит через добавочный резистор. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока генератор будет перегружен. Реле защиты состоит из сердечника и трех обмоток: последовательной обмотки {ПО), вспомогательной обмотки (ВО), удерживающей обмотки (УО) и одной пары замыкающих контактов. Транзистор является усилителем и служит для управления током возбуждения генератора (током электромагнита) совместно с регулятором напряжения.

Диоды пропускают ток только в одном направлении. Каждый из установленных диодов имеет свое назначение: диод Дос не пропускает тока самоиндукции в цепь, диод Др разделяет цепи контактов реле напряжения и реле защиты и диод Дг (гасящий диод) замыкает ток самоиндукции в обмотках реле.

Реле-регулятор имеет три клеммы: ВЗ — присоединена к выключателю зажигания, Ш реле — к Ш генератора и М - к массе.

Надежность работы рассмотренного реле-регулятора повышена за счет того, что несмотря на большой ток возбуждения через контакты проходит его незначительная часть, благодаря этому искрение между ними уменьшается и повышается их долговечность.

Недостатком контактно-транзисторного реле-регулятора является изменение упругости пружины, а следовательно, и нарушение регулировки его. Этот недостаток исключен в бесконтактно-транзисторных реле-регуляторах РР-350 (ЗИЛ-130)   (рис. 77) и РР-356  (КамАЗ).

Основным элементом этого реле является стабилитрон Д1, который управляет тремя транзисторами: регулирующим ТЗ — работающим в режиме усиления, входным 77 у выполняющим функции усиления и формирования импульсов, и Т2 — включенным в усилительный контур. В реле имеется измерительная цепь, состоящая из входного делителя напряжения и стабилитрона. Одно плечо делителя имеет чисто омическое сопротивление, а второе — омическое и индуктивное.

Если напряжение генератора после выпрямления меньше расчетного, то стабилитрон Д1 не пропускает ток и входной транзистор 77 закрыт, так как к базе и эмиттеру приложен положительный потенциал. Закрытое со- . стояние транзистора 77 обеспечивает прохождение тока базы промежуточного транзистора Т2: от клеммы « + » выпрямителя к « + » ВЗ и далее через эмиттер— база транзистора Т2 и резистор R5. Транзистор Т2 при этом открыт и по цепи: « + » выпрямителя, диод ДЗ,эмиттер база транзистора ТЗ, диод Д2, эмиттер — коллектор транзистора Т2, резистор R6 идет ток базы выходного транзистора ТЗ, необходимый для поддержания его открытого состояния. Таким образом, когда напряжение выпрямленного тока меньше заданного, транзистор 77 закрыт, а транзисторы Т2 и ТЗ открыты, что обеспечивает прохождение максимального тока в обмотку возбуждения генератора рт положительной клеммы выпрямителя через диод ДЗ, через эмиттер — коллектор транзистора ТЗ, минуя дополнительный резистор.

При превышении расчетного напряжения выпрямленного тока стабилитрон Д1 проводит ток и, следовательно, входной транзистор 77 открыт, так как по цепи « + » выпрямителя, эмиттер — база транзистора 77, стабилитрон Д1, резистор делителя, «масса» идет ток, обеспечивающий его открытое состояние. Сопротивление транзистора 77 минимальное, а потенциал базы транзистора Т2 оказывается выше потенциала его эмиттера. Транзистор Т2 закрыт. Ток коллектора транзистора Т2 равен нулю, т. е. прерывается основная цепь прохождения тока базы выходного транзистора ТЗ. Следовательно, транзистор ТЗ также закрыт и ток в обмотку возбуждения генератора поступает через дополнительный резистор.

При работе регулятора стабилитрон Д1 попеременно находится в проводящем и непроводящем состоянии; соответственно этому транзистор 77 отпирается и запирается, а транзисторы Т2 и ТЗ запираются и отпираются.

Сила тока возбуждения при этом попеременно уменьшается и увеличивается, оставаясь средней.

Регулятор с генератором соединяются проводами с закрытыми фиксирующими штепсельными разъемами, чем исключается короткое замыкание проводов на «массу». Принцип действия бесконтактно-транзисторного реле-регулятора РР-356 аналогичен описанному. Особенностью этого реле-регулятора является то, что он рассчитан на работу с генератором на 28 В и имеет два стабилитрона и два кремниевых транзистора, с более высокой стойкостью к перегреву и обеспечивающих более длительный срок эксплуатации.

На автомобиле генератор и аккумуляторная батарея включены параллельно. Когда напряжение генератора больше напряжения аккумуляторной батареи, ток от генератора через выпрямитель наряду с питанием потребителей заряжает аккумуляторную батарею.

Если напряжение генератора становится ниже напряжения аккумуляторной батареи, ток для питания потребителей течет от аккумуляторной батареи, но в генератор не поступает, так как его не пропустят диоды выпрямителя.

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока. Самоограничение силы тока достигается за счет того, что при увеличении тока нагрузки возрастает ток в катушках обмотки статора, что сопровождается увеличением магнитного потока статора. Так как магнитный поток статора противодействует магнитному потоку ротора, результирующий магнитный поток уменьшается, что приводит к уменьшению индуктируемой э.д.с,

Ограничение тока также происходит за счет того, что при увеличении частоты вращения ротора повышается частота тока в обмотках катушки статора, что, в свою очередь, увеличивает индуктивное сопротивление обмотки,