§ 8. Генератор и реле-регуляторы легкового автомобиля.

Генератор. Являясь основным источником электрической энергии на автомобиле, он служит для питания всех ее потребителей и для заряда аккумуляторной батареи при средней и большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Генераторы бывают постоянного и переменного тока. На современных легковых автомобилях устанавливают генераторы переменного тока, что вызвано преимуществами их конструкции перед конструкцией генераторов постоянного тока: меньшая масса при той же мощности, больший срок службы, меньший расход меди (в 2...2,5 раза), возможность повышать передаточное число от двигателя к генератору до 2,5...3,0.

В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 25...50% своей мощности, улучшая условия заряда аккумуляторной батареи на автомобиле, а следовательно, и увеличивая срок ее службы.

Рис. 38. Генератор 292.3701 (а) с задней крышкой (б): 1 — крышка со стороны контактных колец, 2 — блок выпрямителей, 3 — винт крепления крышки шарикоподшипника, 4, 17 — шарикоподшипники, 5 — крышка шарикоподшипника, 6 — контактные кольца, 7 — уплотнительное кольцо, 8 — щеткодержатель, 9 — винт крепления щеткодержателя и регулятора напряжения, 10 — регулятор напряжения, 11 — кожух регулятора напряжения, 12 — полюса, 13 — обмотка возбуждения, 14 — статор, 15 — втулка, 16 — крышка со стороны привода, 18 — шпонка шкива, 19 — шайба, 20 — гайка крепления шкива и вентилятора, 21 — шкив, 22 — вентилятор, 23 — дистанционная втулка, 24 — обмотки статора, 25 — стяжная шпилька, 26 — вывод клеммы Ш, 27 — вывод 0, 28 — вывод «+»

Генератор переменного тока автомобиля «Москвич-2140» (рис. 38) имеет статор 14 с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных на его зубцы. В каждой фазе по шесть катушек, соединенных последовательно. Фазовые обмотки статора соединены звездой, и их выходные зажимы подключены к выпрямительному блоку 2.

Корпус статора собран из отдельных пластин электротехнической стали. Обмотка возбуждения 13 генератора выполнена в виде катушки и помещена на стальной втулке внутри клювообразных полюсов ротора 12. Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов ротора, образует на нем северные и южные полюса. При вращении ротора магнитное поле этих полюсов пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя в каждой фазе переменную э. д. с.

Ток в обмотке возбуждения подводится через щетки и контактные кольца 6, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щетки укреплены в щеткодержателе 8. У генераторов переменного тока в контакте между щеткой и контактным кольцом отсутствует явление коммутации и значительно меньше величина тока, проходящего через щетку.

Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 1 и 16, на которых есть кронштейны для крепления генератора к двигателю. Вверху крышки 16 со стороны привода имеется резьбовое отверстие для крепления натяжной планки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора. Крышки отлиты из алюминиевого сплава, благодаря чему улучшается теплоотдача от выпрямителей, если они расположены в крышке, и уменьшается масса генератора. Для уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник и отверстие в кронштейне в каждой крышке армированы стальными втулками.

В крышках установлены шариковые подшипники 4 и 17 с двусторонним уплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника. В задней крышке со стороны контактных колец установлен выпрямительный блок 2, собранный из кремниевых вентилей (диодов).

На выступающий конец вала ротора крепятся наружный вентилятор 22 и шкив 21. В крышках есть вентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух — от крышки со стороны контактных колец к вентилятору. Приводной шкив в зависимости от типа автомобиля, на котором установлен генератор, может иметь различные диаметры и сечение ручья под ремень, что обеспечивает унификацию генераторов для различных типов автомобилей.

Работа генератора происходит при включении зажигания, когда ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, установленную на роторе. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора, и в них индуктируется переменный ток, который затем выпрямляется и поступает на внешнюю цепь. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, станет больше, чем напряжение аккумуляторной батареи, ток от генератора пойдет на заряд батареи и на питание других потребителей системы электрооборудования. В обмотку возбуждения генератора в это время ток поступает тоже от генератора, а не от аккумуляторной батареи.

Напряжение генератора с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя и связанного с ним ротора генератора возрастает и может превысить допустимую величину, при которой нарушается нормальная работа всех приборов электрооборудования. Для поддержания напряжения генератора в нормальных пределах на автомобилях ВАЗ и «Москвич» в крышку генератора со стороны контактных колец встроен интегральный неразборный реле-регулятор напряжения.

Реле-регулятор. Все элементы его смонтированы на металлическом основании, залиты герметиком и закрыты крышкой. Для соединения с генератором регулятор имеет два вывода — В и Ш в виде жестких пластин. Минусовая клемма выведена через корпус регулятора на корпус генератора.

При увеличении частоты вращения ротора, когда напряжение генератора превысит 13,5...14,5 В, с помощью регулятора напряжения прекращается поступление тока в обмотку возбуждения ротора. В результате этого напряжение генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения, и процесс повторяется. Благодаря большой частоте протекания этого процесса напряжение генератора остается практически постоянным, в пределах 13,5...14,5 В.

На автомобилях ЗАЗ-968 и ГАЗ-24 регуляторы напряжения устанавливают отдельно от генераторов. На автомобиле ЗАЗ-968 применен регулятор вибрационного типа, на ГАЗ-24 — транзисторный. Принцип работы обоих регуляторов одинаков.

При невысокой частоте вращения коленчатого вала двигателя, когда напряжение генератора ниже 14...15 В, ток в обмотку возбуждения поступает, минуя добавочный резистор (сопротивление). Когда напряжение генератора повысится до 14...15 В, резистор включается в цепь обмотки возбуждения, в результате чего ее сопротивление увеличивается, уменьшаются ток в ней и создаваемое магнитное поле. Как следствие этого напряжение генератора снижается, дополнительный резистор отключается, после чего процесс повторяется.

Таким образом, благодаря периодическому включению и выключению дополнительного резистора в цепь обмотки возбуждения напряжение генератора поддерживается постоянным в заданных пределах независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя и определяется соотношением времени замкнутого и разомкнутого состояния контактов регулятора напряжения (вибрационный регулятор) или открытого и закрытого состояния транзистора (транзисторный регулятор).