Лабораторная работа №2 изучение устройства и снятие электрической характеристики автомобильных генераторов

Лабораторная работа № 2


ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И СНЯТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ.


Цель работы: Изучение устройства автомобильных генераторов и их технических характеристик, проверка технического состояния генератора, без нагрузки и с нагрузкой, снятие электрической характеристики генератора U_ген, I_ген = f(n).


Оборудования и приборы: лабораторная установка для исследования генератора, нагрузочный реостат, наглядные средства и учебные пособия.

1. 
   Общие сведения
   

На рис. 2.1 показана схема вентильного генератора. Магнитный поток в генераторе создается обмоткой возбуждения 4 при про­текании по ней электрического тока и системой полюсов 3. В авто­мобильных генераторах их, как правило, 12. Полюса с обмоткой возбуждения вращаются, образуя вместе с кольцами и щетками 5, узел гене­ратора, который назы­вается ротором.
Обмотка, в которой вырабатывается элек­трический ток, распо­лагается в пазах непод­вижного магнитопровода 1 выполненного из стали, и называется обмоткой статора. Магнитопровод 1 месте с обмоткой 2 образует узел генератора — статор. Обмотка 2 статора состоит из трех независимых обмоток фаз.
Р ис. 2.1. Схема вентильного генератора:
1— магнитопровод статора; 2 — обмотка статора; 3 — полюс ро­тора; 4 — обмотка возбужде­ния; 5 — кольца и щетки; 6 —выпрямитель; --------> — направление магнитного потока
На рис. 2.1 условно показан генератор с тремя катушками, образующими обмотки фаз статора. Наиболее распространенные автомобильные генераторы имеют 18 или 36 пазов статора, в кото­рых размещены обмотки фаз. Каждая обмотка содержит шесть катушек, включенных последовательно.
Магнитный поток, возникнув в об­мотке возбуждения, проходит в основном через полюсную систему ротора и магнитопровод статора. При вращении ротора напротив катушек обмоток фаз статора последовательно находятся то север­ный N, то южный S полюсы ротора, магнитный поток изменяется по величине и направлению, что по закону Фарадея достаточно для появления на выводах обмоток фаз переменного электриче­ского напряжения. Частота этого напряжения f связана с частотой вращения ротора п_р числом пар полюсов ротора р простым соотношением f = рп_р/60. В современных отечественных автомо­бильных вентильных генераторах р = 6, поэтому частота их переменного тока в 10 раз меньше частоты вращения ротора.
Выпрямление переменного тока автомобильного генератора осуществляется трехфазным мостовым выпрямителем 1(рис. 2.2). Выпрямитель содержит шесть диодов, образующих два плеча:

Рис. 2.2. Схема генераторной установки, напряжения в обмотках фаз генератора и выпрямленное напряжение U_н

в одном плече аноды его трех диодов VD 1, VD 2, VD З соединены с выводом «+» генератора, в другом катоды диодов VD 4, VD 5, VD 6 — с выводом «—».
Выпрямление трехфазного напряжения достигается тем, что диоды выпрямителя при изменении этого напряжения во времени запираются и отпираются таким образом, что ток нагрузки протекает только в одном направлении — от вывода «+» генератора к выводу «—».
Выпрямленное напряжение U_н имеет пульсирующий характер. Это может неблагоприятно сказаться на потребителях и на работе регулятора напряжения 3, снизить стабильность выходного напря­жения генераторной установки. Однако аккумуляторная бата­рея GВ служит своеобразным фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения генератора, при этом ток батареи имеет пульсирующий характер. Однако в этом случае при длительной стоянке автомобиля возможен разряд аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения. Поэтому в последних моделях автомобильных генераторов обмотку возбуждения подключают к дополнительному выпрямителю.
Одно из преимуществ вентильного генератора — диоды вы­прямителя не позволяют току от аккумуляторной батареи про­текать в обмотку статора, для них такое направление является непроводящим.
На рис. 2.3 показано устройство генератора Г222, используемый в моделях автомобилей семейства ВАЗ. Статор гене­ратора содержит сердечник 19, набранный для уменьшения на­грева от вихревых токов из стальных листов толщиной 1 мм. Листы скреплены между собой в четырех местах в монолитную конструкцию сваркой по наружной поверхности. На внутренней поверхности сердечника расположено 36 пазов, в которые за­ложена обмотка статора.
Сердечник 19 статора закреплен в генераторе между двумя крышками 1 и 17, выполненными из алюминиевого сплава и стя­нутыми болтами. В крышке со стороны привода зажата между двумя стальными фланцами наружная обойма подшипника 16 (180302У1С9), не требующего пополнения смазочного материала при эксплуатации. Наружный фланец имеет выступ, расположен­ный над втулкой шкива, в результате чего образуется своеобраз­ный лабиринт, препятствующий попаданию пыли и грязи в под­шипник.
Со стороны контактных колец 4 на крышке смонтирован щеткодержатель 12, регулятор напряжения 11, выпрямительный блок 2, помехоподавительный конденсатор 7 и все выводы генератора. Кожух 10 регулятора напряжения с закрепленными на нем изнутри двумя винтами щеткодержателем 12 и интегральным регулятором напряжения 11 (Я112В), прикреплен к крышке 1 генератора двумя винтами. В направляющих отверстиях щеткодержателя 12, выполненного из литьевой пластмассы, установлены две щетки, прижимаемые к контактным кольцам пружинами.

Рис. 2.3. Генератор Г222:

1 и 17 — крышки; 2 — выпрямительный блок; 3 — болт крепления выпрямительного блока; 4 — контактные кольца; 5 и 16 — шарикоподшипники; 6 — вал; 7 — конденса­тор; 8 — болт вывода «+» (вывод 30); 9 — штекерный вывод средней точки обмотки ста­тора; 10 — кожух регулятора напряжения; 11 — регулятор напряжения; 12 — щетко­держатель; 13 — щетки; 14 — вентилятор с приводным шкивом; 15 — полюсные поло­вины ротора; 18 — обмотка возбуждения; 19 — сердечник статора; 20 — обмотка статора; 21 — стяжной болт; 22 — амортизирующая вставка; 23 — втулка амортизатора; 24 — подвижная втулка

Выпрямительный блок БПВ6-50-02 крепится к крышке тремя изолированными от нее болтами. К этим же болтам подключены выводы трех обмоток фаз генератора. В выступе крышки располо­жен подшипник 5. Выполнение этого выступа глу­хим с наружной стороны препятствует прямому попаданию грязи, пыли и воды в подшипник. Для того чтобы наружная обойма под­шипника не проворачивалась в своем гнезде (это ведет к перегреву подшипника, выработке гнезда и, в конечном счете, выходу подшип­ника из строя), в проточку выступа вставлено резиновое кольцо.

Ротор генератора состоит из двух полюсных половин 15, каждая из которых содержит по шесть клювообразных полюсов и полувтулку. Цилиндрическая обмотка возбуждения 18, размещена между полюсными половинами. Концы обмотки возбуждения выведены на медные кольца, расположенные на валу 6 ротора. На валу ротора, кроме того, закреплен шкив привода генератора и центробежный вентилятор, предназначен­ный для охлаждения генератора.
Для подавления радиопомех и снижения уровня импульсных напряжений генератора на крышке со стороны контактных колец закреплен конденсатор 7, подключенный к выводу 30.
Генераторная установка объединяет генератор и регулятор напряжения.