WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

«Кафедра «Проектирование и управление в технических системах» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Электронные системы ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Проектирование и управление в технических системах»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Электронные системы управления мобильными машинами Направление подготовки (специальность) 35.03.06 «Агроинженерия»

Профиль образовательной программы «Технический сервис в агропромышленном комплексе»

Форма обучения очная СОДЕРЖАНИЕ 1 Конспект лекций 4 Методическое указание по проведению лабораторных занятий Лабораторная работа №1 Проверка технического состояния 2.1 4 аккумуляторной батареи.

Лабораторная работа № 2 Исследование электрических характеристик 16 2.2 проверка технического состояния генератора переменного тока Лабораторная работа № 3 Проверка технического состояния 30 2.3 регуляторов напряжения Лабораторная работа № 4 Снятие электромеханических характеристик 46 2.4 стартера на тормозном стенде Лабораторная работа № 5 Проверка технического состояние приборов 55 2.5 системы пуска автомобилей Лабораторная работа № 6 Проверка технического состояния свечей 63 2.6 зажигания Лабораторная работа № 7 Проверка технического состояния приборов и 70 2.



7 аппаратов контактной системы зажигания Лабораторная работа № 8 Проверка технического состояния приборов и 84 2.8 аппаратов контактной системы зажигания Лабораторная работа № 9 Проверка технического состояния приборов и 89 2.9 аппаратов контактной системы зажигания Лабораторная работа № 10 Проверка технического состояния приборов 97 2.10 и аппаратов электронной системы зажигания Лабораторная работа № 11 Проверка технического состояния приборов 105 2.11 и аппаратов электронной системы зажигания Лабораторная работа № 12 Проверка технического состояния приборов 110 2.12 и аппаратов электронной системы зажигания Лабораторная работа № 13 Проверка технического состояния 116 2.13 карбюраторного двигателя сканером АД-9000 Лабораторная работа № 14 Проверка технического состояния 119 2.14 карбюраторного двигателя сканером АД-9000 Лабораторная работа № 15 Проверка технического состояния 131 2.16 дизельного двигателя сканером АД-9000 Лабораторная работа № 16 Проверка технического состояния 138 2.17 дизельного двигателя сканером АД-9000 Методические указания по проведению практических занятий Практическое занятие № 1 Изучить устройство аккумуляторной батареи 3.1

–  –  –

1. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Не предусмотрено РУП

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

2.1 Лабораторная работа №1 ( 2 часа).

Тема: «Проверка технического состояния аккумуляторной батареи»

2.1.1 Цель работы: Изучение конструкции стартерных аккумуляторных батарей, их техническая характеристика, способы проверки аккумуляторных батарей и методы их зарядки.

2.1.2 Задачи работы:

1. Определение эксплуатационной массы трактора для обеспечения его тяговосцепные качества в заданных условиях эксплуатации.

2. Определения номинальной мощности двигателя из условия равномерного движения на горизонтальном поле с номинальной силой тяги на крюке и действительной скоростью движения в определенных почвенных условиях при допустимом буксовании.





2.1.3 Перечень приборов, материалов, используемых в лабораторной работе:

1. При выполнении лабораторной работы используются следующие материалы:

- методическое указание к лабораторной работе;

- справочные материалы;

- работоспособный аккумуляторная батарея с электролитом, натурные аккумуляторные батареи, денсиметр, стеклянная трубка, нагрузочная вилка, термометр, мерная посуда, резиновая груша, зарядное устройство.

2.1.4 Описание (ход) работы:

Аккумуляторная батарея обеспечивает электроснабжение электростартера при пуске двигателя, а также электроснабжение других потребителей электроэнергии на автомобиле и тракторе при неработающем генераторе или его недостаточной мощности. Во втором случае аккумуляторная батарея работает параллельно с генератором. Основным потребителем энергии аккумуляторной батареи является электростартер. Работа в стартерном режиме определяет тип и конструкцию аккумуляторных батарей и выделяет их в особый класс стартерных батарей.

На автомобилях и тракторах в качестве стартерных применяются свинцовые аккумуляторные батареи.

По конструктивно функциональному признаку различают батареи:

– обычной конструкции – в моноблоке с ячеечными крышками и межэлементными перемычками над крышками;

– в моноблоке с общей крышкой и межэлементными перемычками под крышкой;

– необслуживаемые* – с общей крышкой, не требующие технического обслуживания в эксплуатации.

Работая параллельно с генераторной установкой, аккумуляторная батарея устраняет перегрузки генератора и перенапряжения в системе электрооборудования. После разряда на электростартер и другие потребители электроэнергии аккумуляторная батарея подзаряжается от генераторной установки с определенным уровнем регулируемого напряжения. Генератор должен восполнить энергию, отданную батареей при разряде.

Чередование режимов разряда и заряда (циклирование) – одна из характерных особенностей работы аккумуляторных батарей на автомобилях и тракторах.

Аккумуляторная батарея является не только элементом систем электроснабжения и электростартерного пуска, но и составной частью других систем в электрооборудовании.

Условия, в которых работает аккумуляторная батарея, зависят от типа, назначения и климатической зоны эксплуатации, а также от места ее установки на автомобиле и тракторе. На эксплуатационную надежность и срок службы батареи влияют температура окружающей среды, уровень вибрации и тряски, периодичность, объем и качество технического обслуживания, параметры стартерного разряда, сила токов и продолжительность разряда и заряда при циклировании, уровень надежности и исправности электрооборудования, продолжительность работы и перерывов в эксплуатации. Стартерные свинцовые аккумуляторные батареи могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды от 40 до 60С (аккумуляторные батареи группы I) и от 50 до 60С (батареи группы II).

При этом рабочая температура электролита должна быть не выше 50С. При повышении температуры электролита батареи разрушаются электроды, ускоряется сульфитация. Для уменьшения химической активности электролита его плотность в жарких и теплых влажных климатических районах понижают до 1,25–1,27 г/см3. Рост температуры вызывает интенсивное испарение воды из электролита. Под действием солнечных лучей и высокой температуры в батареях обычной конструкции уменьшается прочность эбонитовых моноблоков, крышек и герметизирующей мастики.

При низких температурах герметизирующая мастика теряет эластичность, растрескивается и отслаивается от поверхности крышек и моноблоков. Моноблоки, крышки и пробки становятся хрупкими. При таянии снега на поверхности батареи образуется влага. Лед на поверхности пробок может закрыть вентиляционные отверстия.

При недостаточной плотности электролита и значительной разряженности батареи возможно замерзание электролита. Поэтому батареи, эксплуатируемые при низких температурах, рекомендуется заполнять электролитом большей плотности (1,29–1,31 г/см3) и содержать в заряженном состоянии.

Низкие температуры значительно ухудшают условия заряда аккумуляторных батарей. Уже при температуре 10 С разряженная на 50 % батарея может быть заряжена только на 60–65 % номинальной емкости. В условиях зимней эксплуатации увеличивается число включенных потребителей. Резко возрастает сила тока, потребляемого электростартером.

Все это затрудняет обеспечение положительного зарядного баланса батареи на автомобиле. При температуре ниже 10 С для поддержания батареи в заряженном состоянии необходимо повышать регулируемое напряжение генераторной установки трактора. Зарядное напряжение должно соответствовать значению, указанному в техническом описании и инструкции по эксплуатации трактора. Максимальное регулируемое напряжение генераторной установки не должно превышать 15,5 и 31,0 В соответственно для 12 и 24 вольтных систем электрооборудования. Высокая механическая прочность, достаточный срок службы, необходимая емкость при небольших размерах и массе, работоспособность в широком диапазоне температур и значений силы разрядного тока, небольшие потери энергии при длительном бездействии, минимальное внутреннее сопротивление и внутреннее падение напряжения при большой силе тока разряда в стартерном режиме – это не полный перечень требований к стартерным аккумуляторным батареям на тракторе. Аккумуляторные батареи должны выдерживать кратковременные разряды стартерными токами большой силы без разрушения электродов и ухудшения характеристик при дальнейшей эксплуатации, а также иметь достаточный запас энергии для питания потребителей в случае выхода из строя генераторной установки и для других нужд, возникающих в аварийных ситуациях.

К аккумуляторным батареям на тракторах должен быть обеспечен свободный доступ для осмотра и технического обслуживания. Аккумуляторные батареи размещают ближе к стартеру с целью уменьшения длины стартерного провода и падения напряжения на нем.

Массовый провод батареи крепят к двигателю или жесткой раме.

Уровень вибрации в местах установки аккумуляторных батарей не должен превышать 1,5g (ускорение 14,7 м/с2) в диапазоне частот до 60 Гц. Допускается кратковременная вибрационная нагрузка при ускорении 49 м/с2 (5g) с частотой до 30 Гц.

При вибрации и тряске батарея не должна перемещаться по опорной площадке.

Посадочные места должны иметь амортизаторы и амортизационные прокладки.

Саморазряд заряженной батареи, кроме необслуживаемой, после бездействия в течение 14 суток при температуре окружающей среды не должен превышать 10 %, а после бездействия в течении 28 сут 20 % номинальной емкости. Саморазряд необслуживаемой батареи после бездействия в течении 90 сут не должен превышать 10 % номинальной емкости, а после бездействия в течении года – 40 %.

Минимальный срок службы аккумуляторной батареи в эксплуатации считается до момента уменьшения разрядной емкости ниже 40 % номинальной емкости или снижения продолжительности стартерного разряда до 1,5 мин при температуре (25 ± 2) _С до конечного разрядного напряжения 4,5 и 9,0 В соответственно для 6 и 12 вольтных батарей.

Минимальный срок службы батарей обычной конструкции и с общей крышкой в эксплуатации должен составлять один год при наработке транспортного средства не более 90 тыс. км пробега.

Минимальный срок службы необслуживаемых батарей в эксплуатации должен составлять три года при наработке транспортного средства не более 100 тыс. км пробега.

Гарантийный срок сохраняемости не залитых электролитом батарей– три года с момента изготовления. Гарантийный срок сохраняемости сухозаряженных батарей– один год с момента изготовления.

Для необслуживаемых батарей, залитых электролитом, устанавливается срок сохраняемости два года при условии промежуточного заряда в пределах минимального срока службы.

Химический источник тока должен удовлетворять следующим требованиям:

– максимальная ЭДС электрохимической системы;

– максимальное количество электрической энергии, снимаемой с единицы массы или объема;

– минимальный саморазряд;

– максимальный срок службы;

– минимальная стоимость материалов и изготовления;

– возможность обеспечения работы в наиболее широких температурных пределах.

2.3. Принцип действия аккумулятора Аккумуляторные батареи являются вторичными химическими источниками тока, которые могут использоваться многократно. Активные вещества, израсходованные в процессе разряда, восстанавливаются при последующем заряде. При протекании разрядной химической реакции в аккумуляторе отрицательный электрод оксидируется, а положительный восстанавливается. При оксидировании происходит отдача электронов, при восстановлении – присоединение электронов.

В свинцовом аккумуляторе в токообразующих процессах участвуют диоксид свинца PbO2 (окислитель) положительного электрода, губчатый свинец Pb (восстановитель) отрицательного электрода и электролит – водный раствор серной кислоты H2SO4.

Активные вещества электродов представляют собой относительно жесткую электронопроводящую массу с диаметром пор 1–5 мкм у диоксида свинца и 5–10 мкм у губчатого свинца. Объемная пористость активных веществ в заряженном состоянии составляет около 50 %.

Часть серной кислоты в электролите диссоциирована на положительные ионы водорода Н+ и отрицательные ионы кислотного остатка SO4 2. Губчатыйсвинец при разряде аккумулятора выделяет в электролит положительные ионы двухвалентного свинца Pb2+. Избыточные ионы отрицательного электрода по внешнему участку замкнутой электрической цепи перемещаются к положительному электроду, где восстанавливают четырехвалентные ионы свинца Pb4+ до двухвалентного свинца Pb2+.

Положительные ионы свинца Pb2+ соединяются с отрицательными ионами кислотного остатка SO42, образуя на обоих электродах сернокислый свинец PbSO4 (сульфат свинца).

При подключении к зарядному устройству электроны движутся к отрицательному электроду, нейтрализуя двухвалентные ионы свинца Pb2+. На электроде выделяется губчатый свинец Pb. Отдавая под влиянием напряжения внешнего источника тока по два электрона, двухвалентные ионы свинца Pb2+ у положительного электрода окисляются в четырехвалентные ионы Pb4+. Через промежуточные реакции ионы Pb4+ соединяются с двумя ионами кислорода и образуют диоксид свинца PbO2.

Химические реакции в свинцовом аккумуляторе описываются уравнением двойной сульфатации:

Разряд PbO2+2 H2SO+Pb= 2PbSO4+2 H2O Заряд Содержание в электролите серной кислоты и плотность электролита уменьшаются при разряде и увеличиваются при заряде. Образование воды при разряде происходит у положительного электрода, в результате плотность электролита у положительных электродов падает быстрее, чем у отрицательных. При заряде серная кислота образуется у положительного электрода, поэтому плотность электролита у положительного электрода растет быстрее, чем у отрицательного. На 1 А_ч электрической емкости расходуется: при разряде –3,86 г свинца, 4,44 г диоксида свинца, 3,67 г серной кислоты, а при заряде – 0,672 г. воды, 11,6 г сульфата свинца.

Расход кислоты у положительных электродов больше, чем у отрицательных. Если учитывать количество воды, образующейся у положительных электродов, то количество кислоты, необходимой для них в течении разряда, в 1,6 раза больше, чем для отрицательных. Это является основной причиной того, что сепаратор со стороны положительного электрода имеет желоба с целью увеличения объема кислоты около такого электрода. При заряде происходит незначительное увеличение объема электролита, а при разряде – уменьшение.

По плотности электролита можно судить о степени разряженности Ср(%) свинцового аккумулятора:

Cp =100 (3- 25 )/ (3- р), где _3 и _р – плотность электролита соответственно полностью заряженного и полностью разряженного аккумуляторов при температуре 25 _С, г/см3 (_3 _ _р = 0,16 г/см3); _25 – измеренная плотность электролита, приведенная к плотности при температуре 25 _С, г/см3 (далее плотность, приведенная к температуре).

Для приведения плотности электролита к температуре 25 _С используют формулу _25 _ t _0 0007 25 _, ( t), где t – температура электролита в момент измерения плотности.

Степень разряженности батареи по измеренной плотности определяют с учетом начальной плотности электролита полностью заряженной батареи (табл. 2.1). Батареи, степень разряженности которых больше 50 % летом и 25 % зимой, необходимо снять с эксплуатации и зарядить в стационарных условиях.

Таблица Плотность электролита, приведенная к температуре 25 °С, г/см3

–  –  –

Рис. 2.1. Стартерная аккумуляторная батарея обычной конструкции:

1 – сепаратор; 2, 3 – полублоки соответственно положительных и отрицательных электродов; 4 – баретка; 5 –; 6 – мостик; 7 – крышка; 8 – заливочное отверстие; 9 – межэлементная перемычка; 10 – пробка; 11 – полюсный вывод; 12 – моноблок; 13 – опорная призма

Рис. 2.2. Аккумуляторная батарея с общей крышкой:

1 – решетка; 2 – сепаратор; 3, 4 – электроды соответственно положительныйи отрицательный; 5, 12 – полублоки соответственно отрицательных и положительных электродов; 6 – блок электродов с сепараторами; 7 – корпус моноблока; 8 – полюсный вывод; 9 – общая крышка; 10 – пробка; 11 – мостик с борном

Рис. 2.3. Аккумуляторная батарея с сепараторамиконвертами:

1 – выступ моноблока; 2 – моноблок; 3 – электрод; 4 – крышка; 5 – пробка; 6 – планка; 7 – вывод; 8 – борн; 9 – мостик; 10 – перегородка; 11 – межэлементная перемычка; 12 – сепаратор конверт Полублоки объединяются в блоки, которые опускаются в секции моноблока и соединяются между собой межэлементными перемычками.

Аккумуляторная батарея с сепараторами конвертами и межэлементными перемычками под общей крышкой через перегородку для тракторов приведена на рис. 2.3.

В полностью заряженной свинцовой батарее активным веществом положительных электродов является диоксид свинца РbO2 (темно-коричневого цвета), а отрицательных – губчатый свинец Рb (серого цвета).

Решетки электродов выполняют функции подвода тока к активной массе при ее заряде и токоотвода при ее разряде, а также механического удержания активной массы.

Одинаковые по конструкции решетки положительных и отрицательных электродов имеют ушки, рамку с вертикальными ребрами и горизонтальными жилками, опорные ножки. В некоторых решетках в случае применения сепараторов конвертов ножки имеют меньшую высоту или отсутствуют. Профиль ребер и жилок обеспечивает легкое извлечение решетки из литейной формы и хороший контакт между активной массой и решеткой.

Освинцованная сетка металлической решетки с увеличенной поверхностью имеет лучшее сцепление с активным веществом электрода, что уменьшает действие коррозии и увеличивает срок службы батареи.

Решетки электродов должны обеспечивать равномерное токораспределение по всей массе активных веществ. Степень неравно мерности токораспределения на электродах зависит от отношения высоты к ширине электродов. С приближением данного отношения к единице (квадратный электрод) степень неравномерности токораспределения снижается.

В стартерных батареях обычной конструкции применяют электроды шириной143 мм и высотой без ножек 119 и 133,5 мм.

Толщина решеток электродов зависит от режимов работы и установленного срока службы батареи. Для автомобильных батарей толщина решеток равна 1,5–2 мм.

Решетки отрицательных электродов имеют меньшую толщину, так как они менее подвержены коррозии. Масса решетки составляет до 50 % массы электрода.

Решетки электродов отливают из сплава свинца и сурьмы (4–6 %) с добавлением мышьяка (0,1–0,2 %). Сурьма увеличивает механическую прочность и коррозионную стойкость решетки, повышает ее твердость, улучшает текучесть сплава при изготовлении решеток, снижает их оксидирование при хранении. Добавка мышьяка увеличивает коррозионную стойкость решеток, заметно повышает предел прочности на разрыв и твердость. Легирование мышьяком свинцово-сурьмянистых сплавов решеток электродов позволяет увеличить срок службы батарей.

Ячейки решеток электродов заполнены пористой активной массой. Основой пасты электродов является свинцовый порошок, замешиваемый в водном растворе серной кислоты. Для увеличения прочности активной массы в пасту положительных электродов добавляют полипропиленовое волокно. Добавление волокна повышает механическую прочность пасты и увеличивает пористость активной массы положительного электрода с 40 до 50 %, в результате чего повышается срок службы и улучшаются энергетические характеристики батареи на 9–15 %. Содержание волокна и капрона или пропилена диаметром 25 мкм, длиной3–5 мм составляет 0,4 % сухой массы активного вещества.

Уплотнение активного вещества отрицательных электродов в процессе эксплуатации предотвращается благодаря добавлению в пасту расширителей(сажа, дубитель БНС, гумматы, получаемые из торфа, и т.д.) в смеси с сернокислым барием.

Пористая структура активной массы электродов обеспечивает лучшее проникновение электродов в глубинные слои и повышает коэффициент использования активных веществ. Активная поверхность пористой массы (поверхность, непосредственно контактирующая с электролитом) в сотни раз превышает геометрическую поверхность электрода.

Губчатый свинец отрицательного электрода имеет меньшее удельное сопротивление (1,83–10 Омсм) по сравнению с диоксидом свинца (74104 Омсм) положительного электрода, поэтому отрицательный электрод обладает большей механической прочностью, меньше подвержен короблению и коррозии.

Омическое сопротивление решеток стартерных батарей толщиной 2,2–2,5 мм находится в пределах 1,8–2,4 мОм, толщиной1,6–1,8 мм – в пределах 2,4–3,0 мОм. В заряженном состоянии сопротивление отрицательного электрода составляет 62–70 % сопротивления решетки, а положительного – 92–98 %. По мере разряда батареи сопротивление электродов приближается к сопротивлению решеток.

Отрицательные и положительные электроды с помощью бареток соединены в полублоки. Баретки имеют мостики, к которым ушками приварены решетки электродов, и выводные штыри (борны). Борны являются токоотводами полублоков электродов. Мост и мостики обеспечивают необходимый зазор между электродами. С увеличением числа параллельно соединенных электродов в полублоках увеличивается номинальная емкость аккумулятора.

Полублоки объединены в блоки электродов. В зависимости от предъявляемых к батарее требований соотношение между числом положительных и отрицательных электродов может быть различным. Однако число разнополярных электродов отличается не более чем на единицу: обычно отрицательных электродов в блоках на один больше, чем положительных.

В токообразующих реакциях участвует большее количество активного вещества положительных электродов. Находясь между двумя отрицательными электродами, положительный электрод при заряде и разряде подвергается меньшим изменениям активной массы и меньше деформируется. При таком соотношении толщина положительных электродов, как правило, на 10–20 % больше толщины отрицательных, а толщина крайних отрицательных электродов на 40 % меньше толщины положительных. В некоторых батареях число разнополярных электродов одинаково. В таких случаях оба электрода имеют одинаковую толщину.

Электроды в блоках разделены сепараторами, которые, предотвращая короткое замыкание между разнополярными электродами, обеспечивают необходимый для высокой ионной проводимости запас электролита в междуэлектродном пространстве и возможность переноса электрического заряда от одного электрода к другому. Кроме того, сепараторы фиксируют положение электродов, предупреждая их перемещение при тряске и вибрации. В некоторых конструкциях аккумуля Рис. 2.4. Крепление блока электродов к баретке с помощью полиуретана торных батарей блок электродов 3 (рис. 2.4) крепится дополнительно к баретке 1 с помощью полиуретана 2, что значительно повышает стойкость аккумуляторной батареи к вибрации.

Технические показатели сепараторов существенно влияют на работу свинцовой аккумуляторной батареи. От омического сопротивления сепараторов зависит внутреннее падение напряжения в аккумуляторной батарее. Сепараторы замедляют оплывание активной массы положительных электродов и сульфатацию отрицательных электродов, продлевая срок службы аккумуляторной батареи.

Сепараторы должны обладать высокой пористостью, достаточными механической прочностью, кислотостойкостью, эластичностью, минимальной гигроскопичностью при длительном хранении аккумуляторной батареи в сухозаряженном состоянии и должны сохранять свои свойства в широком диапазоне температур. Сопротивление сепаратора, пропитанного электролитом, должно быть меньше, чем сопротивление такого же по объему и геометрическим размерам слоя электролита.

В стартерных свинцовых батареях устанавливают сепараторы из мипора, мипласта, поровинила, пластипора (табл. 2.2).

Мипор (микропористый эбонит) получают в результате вулканизации смеси натурального каучука с силикагелем и серой. Промышленность выпускает сепараторы из мипора толщиной1,1; 1,5; 1,9 мм. К недостаткам сепараторов из мипора относятся хрупкость, малая скорость пропитки электролитом, дефицитность сырья и высокая стоимость.

Мипласт или микропористый полихлорвинил изготавливают из полихлорвиниловой смолы путем спекания. Сепараторы из мипласта выпускают толщиной1,1; 1,3; 1,5; 1,7; 1,9 мм. Технологический процесс изготовления сепараторов из мипласта проще. Мипласт быстро пропитывается электролитом, обладает низким относительным сопротивлением и достаточной механической прочностью. Мипласт менее стоек к образованию игольчатых токопроводящих мостиков между электродами, так как имеет меньшую пористость и больший диаметр пор по сравнению с мипором. Срок службы батарей с сепараторами из мипласта меньше.

Поровинил получают из пористого полихлорвинила, а пластипор – из перхлорвиниловой смолы.

Влажность сепараторов из мипора и мипласта при сборке, а также сквозных микроотверстий, которые можно обнаружить при просвечивании электрической лампой мощностью 100 Вт, расположенной на расстоянии 100 мм от сепаратора, не должна быть более 2 %.

Механическую прочность сепараторов оценивают по сопротивлению при разрыве, изгибе вокруг валика диаметром 45–60 мм.

Сепараторы представляют собой тонкие (1–2 мм) прямоугольные пластины с вертикальными ребрами, которые обращены к положительному электроду для лучшего доступа к нему электролита. Небольшие ребра высотой0,15–0,20 мм со стороны, обращенной к отрицательному электроду, снижают вероятность "прорастания" сепаратора, улучшают условия диффузии и конвекции электролита около отрицательного электрода.

Рис. 2.5. Схемы расположения электродов в аккумуляторных батареях:

а – обычных; б – необслуживаемых с сепараторами_конвертами; 1 – блок электродов; 2 – полюсный вывод; 3 – пробка; 4 – призма моноблока; h – уровень электролита над блоком электродов.

Сепараторы из мипора и мипласта больше электродов по ширине на 3–5 мм, по высоте на 9–10 мм, что исключает появление токопроводящих мостиков по торцам электродов и сепараторов.

В последнее время в необслуживаемых аккумуляторных батареях применяют также сепараторы конверты. Схема расположения электродов в аккумуляторных батареях дана на рис. 2.5.

При установке одного из электродов в сепаратор конверт исключается замыкание электродов разноименной полярности шламом.

Поэтому можно устанавливать блоки электродов непосредственно на дно моноблоков без призм и шламового пространства, что позволяет при сохранении высоты аккумуляторной батареи более чем в 2 раза увеличить высоту уровня электролита над электродами.

Моноблок (корпус) стартерных батарей изготавливают из эбонита (ГОСТ 6980–76) или пластмассы (ГОСТ Р 51977–2002). Тяжелые и хрупкие моноблоки из эбонита в настоящее время заменяют моноблоками из термопласта (наполненного полиэтилена) или тонкостенными моноблоками из морозостойкого сополимера пропилена с этиленом.

Высокая прочность в широком интервале температур, стойкость к кислотам, маслам, растворителям и теплостойкость новых моноблоков позволили уменьшить толщину их стенок до 1,8–2,5 мм (вместо 6–8 мм для моноблока из эбонита), а перегородок – до 1,2– 2,5 мм (вместо 2,65–5,6 мм).

Внутри моноблок разделен прочными непроницаемыми перегородками на отдельные ячейки по числу аккумуляторов в батарее. В ячейках моноблока размещают собранные в блоки электроды, разделенные сепараторами. В аккумуляторных батареях с обычными сепараторами на дне каждой ячейки предусмотрены четыре призмы, образующие пространство для оседающих на дно ячеек батареи активных веществ электродов (шлама). На каждые две опорные призмы устанавливают разнополярные электроды на опорах, что исключает их короткое замыкание шламом. На перегородках моноблока предусмотрены вертикальные выступы (пилястры) для лучшей циркуляции электролита у электродов, прилегающих к перегородкам.

Применение полипропилена дало возможность при сохранении достаточной механической прочности существенно уменьшить массу моноблока. Плотность пропилена равна 0,9 г/см3, а эбонита – 1,4 г/см3. За счет уменьшения толщины стенок масса полипропиленового моноблока на 80 % меньше массы эбонитового, что делает батарею более транспортабельной в процессе эксплуатации.

При одинаковых габаритных размерах в полипропиленовый моноблок можно установить больше электродов, что увеличивает емкость батареи на 15–20 %. Моноблок из полипропилена прочнее, труднее разрушается, более термостоек, полупрозрачен, что упрощает контроль уровня электролита. Полипропилен более устойчив к воздействию электролита, масел, пластичных смазочных материалов и бензина.

При соединении аккумуляторов через перегородки уменьшаются масса свинца и внутреннее сопротивление батареи, что повышает на 10 % ее мощность. Плотно приваренная к моноблоку общая крышка предотвращает подтекание электролита и окcидирование полюсных выводов в процессе эксплуатации.

Крышки отдельных аккумуляторов или всей батареи изготовляются из однородного с моноблоком материала. Наиболее распространена крышка с двумя крайними отверстиями для вывода борнов блока электродов и одним средним резьбовым отверстием для заполнения ячейки моноблока электролитом и контроля его уровня. В крайние отверстия отдельных крышек запрессованы свинцовые втулки.

В местах стыка отдельных крышек со стенками моноблока батареи герметизированы битумной мастикой.

Широкие возможности для конструктивных усовершенствований, позволяющих облегчить техническое обслуживание батареи в процессе эксплуатации, обеспечивает применение общих крышек, которые приваривают к моноблокам. Контактно тепловая сварка пластмассового моноблока 1 (рис. 2.6) и общей крышки 2 создает надежную герметизацию.

Применение общей крышки на все аккумуляторы батареи позволяет: уменьшить длину межэлементных соединений, что понижает внутреннее сопротивление батареи;

легче поддерживать чистоту верхней части батареи, что снижает вероятность ее саморазряда через крышку; усилить крепление отдельных аккумуляторов в батарее.

Однако использование общей крышки имеет недостатки: нельзя измерить напряжение отдельного аккумулятора и заменить его, если он непригоден; невозможно отремонтировать батарею с общей крышкой.

Рис. 2.6. Соединение общей крышки с моноблоком:

1 – моноблок; 2 – крышка Заливочные отверстия горловины в крышках унифицированы по метрической резьбе М20, М24 и М30 и закрыты пробками с вентиляционными отверстиями.

Пробки изготавливают из эбонита, полистирола или фенолита. Пластмассовые пробки имеют меньшую массу и большую прочность. Для того чтобы предотвратить вытекание электролита, между уплотнительным бортиком корпуса 1 (рис. 2.7) и заливочной горловиной крышки устанавливают резиновую шайбу 3. Герметизация может обеспечиваться также конусным бортиком 5, плотно прилегающим к горловине отверстия в крышке. В новой конструкции пробок предусмотрен пластмассовый уплотнительный элемент 6, расположенный на бортике пробки. Пробки имеют встроенные отражатели 4 и 7, ко

Рис. 2.7. Пробки батарей с уплотнением:

а – резиновым; б – под конус; в – пластмассовым; 1 – корпус пробки; 2 – прилив вентиляционного отверстия; 3 – резиновая шайба; 4 – отражатель; 5 – конусный бортик; 6

– пластмассовый уплотнительный элемент; 7 – лепестковый отражатель которые не позволяют электролиту выплескиваться через вентиляционное отверстие. В пробках новой конструкции отражатель 7 выполнен в виде лепестков.

Батареи большей емкости снабжены ручками для переноски, прикрепленными к моноблоку специальными металлическими скобами, накладками и винтами. Такая конструкция требует дополнительной оснастки для изготовления крепежных деталей переносных устройств и увеличивает трудоемкость изготовления батарей. Исполнение переносных устройств с ручками, расположенными в отверстиях бортика моноблока, проще. Ручки могут быть жесткими или гибкими, могут перемещаться в вертикальном направлении и поворачиваться на некоторый угол по горизонтали. Переносные устройства и места их крепления должны выдерживать нагрузку, равную двукратной массе батареи с электролитом.

Для последовательного соединения аккумуляторов в батарее используют межэлементные перемычки (рис. 2.8), которые припаивают к борнам бареток полублоков в таком порядке, чтобы соединить между собой полублок отрицательных электродов одного аккумулятора с полублоком положительных электродов рядом расположенного аккумулятора. При соединении борна с межэлементной перемычкой к ним приваривается верхняя часть свинцовой втулки, запрессованной

Рис. 2.8. Межэлементные перемычки аккумуляторных батарей:

а – наружные над крышкой; б – внутренние над перегородкой; в – внутренние через отверстие в перегородке; 1 – мостик баретки; 2 – перегородка моноблока; 3 – борн баретки Рис. 2.9. Зависимость падения напряжения _U в перемычке между аккумуляторами от силы разрядного тока Iр батареи при различных способах соединения аккумуляторов:

1 – над крышкой; 2 – под крышкой; 3 – через перегородку в крышке. Это обеспечивает надежное уплотнение отверстий в местах вывода борнов. Укороченные межэлементные перемычки через перегородки полиэтиленовых моноблоков позволяют уменьшить внутреннее сопротивление батареи и расход свинцового сплава. Снижение падения напряжения на соединительных деталях позволяет иметь больше на 0,1–0,3 В напряжение на выводах батареи при ее работе в стартерном режиме. На рис. 2.9 приведена зависимость падения напряжения U в перемычке между аккумуляторами от силы разрядного тока Iр при различных способах соединения аккумуляторов.

Для уменьшения внутреннего падения напряжения в батареях 6СТ_182, 6СТ_190 и 3СТ_215 борны и межэлементные перемычки выполнены в виде освинцованных вкладышей из меди, имеющей в 12 раз большую электропроводность по сравнению со свинцово-сурьмянистыми сплавами. На рис. 2.10 показаны токоведущие детали с медными вставками.

Рис. 2.10. Токоведущие детали с медными вставками:

а – борн; б – межэлементная перемычка; 1 – медный стержень борна; 2 – свинцовосурьмянистый сплав; 3 – медная планка межэлементной перемычки

Рис. 2.11. Полюсные выводы стартерных батарей:

а – конусные; б – с отверстиями под болт Поперечное сечение борнов и межэлементных перемычек батарей выбирается из условия, что падение напряжения на каждом из борнов составляет 16 мВ на межэлементных перемычках – 20 мВ при силе тока 3С20 А.

К борнам крайних аккумуляторов приваривают конусные полюсные выводы (рис.

2.11). Размеры выводов стандартизованы.

Рис. 2.12.

Схемы расположения аккумуляторов в отечественных батареях с номинальным напряжением:

а – 6 В; б, в, г – 12 В Диаметр конуса у основания положительного вывода больше, чем у отрицательного (у зарубежных батарей размер выводов указывается по верхнему диаметру конуса: 17,4 и 15,8 мм соответственно для положительного и отрицательного выводов). Таким образом исключается вероятность неправильного подключения батареи в систему электрооборудования. Некоторые батареи имеют выводы меньших размеров с отверстиями под болты или винты. Необслуживаемые аккумуляторные батареи корпорация GNB выпускает с обоими типами выводов: конусными на крышке и боковыми с резьбовыми втулками. Это позволяет обеспечить подключение к батарее соединительных проводов с различными конструктивны ми исполнениями наконечников.

В зависимости от емкости батареи, ее номинального напряжения и типа транспортного средства предусмотрены различные схемы расположения аккумуляторов в батарее (рис. 2.12).

2.1.5.Форма отчета.

1. Дата и тема работы.

2. Расчетные формулы с краткими пояснениями.

3. Исходные данные для расчета.

4. Результаты расчетов.

5. График (на миллиметровой бумаге).

2.1.6. Выводы.

В выводах указать достигнута ли поставленная цель и выполнены задачи. Краткий анализ полученных результатов.

2.2 Лабораторная работа №2 ( 2 часа).

Тема: «Исследование электрических характеристик проверка технического состояния генератора переменного тока»

2.2.1 Цель работы: Изучение конструкции и работы генераторных установок, правил их эксплуатации и технического обслуживания.

2.2.2 Задачи работы:

1. Изучить устройство генератора переменного тока.

2. Изучить работу генератора переменного тока.

3. Изучить порядок регулировки генератора и технического обслуживания.

2.2.3 Перечень приборов, материалов, используемых в лабораторной работе:

1. При выполнении лабораторной работы используются следующие материалы:

- методическое указание к лабораторной работе;

- справочные материалы;

- работоспособный генератор и регулятор напряжения, набор инструментов, ходовой трактор, тестер.

2.2.4 Описание (ход) работы:

Автомобильные и тракторные системы электроснабжения – это совокупность оборудования, обеспечивающего производство электрической энергии необходимого качества, распределение и передачу ее потребителям.

На автомобилях и тракторах применяют системы электроснабжения постоянного тока.

В систему электроснабжения входят:

источники электрической энергии (генератор, аккумуляторная батарея);

регулирующие устройства;

элементы контроля и защиты от возможных аварийных режимов (реле и контрольная лампа или одна контрольная лампа).

Основным источником электрической энергии в системе электроснабжения является генератор переменного тока с выпрямителем, который приводится во вращение от двигателя внутреннего сгорания посредством ременной передачи. Специальный узел генератора – выпрямитель обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный.

Поскольку переменный ток выпрямляется полупроводниковыми диодами (вентилями), такие генераторы называются вентильными. Благодаря использованию полупроводникового выпрямителя значительно повысились надежность и удельная мощность генератора, упростилась его конструкция по сравнению с генератором постоянного тока с механическим выпрямителем – коллектором, уменьшилась трудоемкость технического обслуживания в эксплуатации, расширился диапазон рабочих частот вращения вала генератора.

Генератор с регулятором напряжения образует генераторную установку.

Генераторные установки в процессе развития претерпели существенные изменения.

Коллекторные генераторы постоянного тока, работающие совместно с вибрационными реле-регуляторами, вытеснены вентильными генераторами с транзисторными или тиристорными регуляторами напряжения. Большинство генераторов в настоящее время представляют собой устройство, в которое встроены силовой выпрямитель (в ряде случаев и дополнительный для питания обмоток возбуждения) и регулятор напряжения.

Существенно усложнились схемы генераторных установок. В них появились элементы защиты от возможных аварийных режимов.

При наличии встроенного в генератор интегрального регулятора напряжения упрощается монтаж генераторной установки на автомобиле и тракторе, снижается трудоемкость технического обслуживания, уменьшается расход монтажных проводов и снижается вероятность возникновения аварийных режимов из-за коротких замыканий в бортовой сети электрооборудования и ошибок при монтаже.

Генераторная установка – достаточно надежное устройство, способное выдерживать повышенную вибрационную нагрузку, высокую температуру под капотом автомобиля, воздействие влажной среды, грязи и других факторов.

Режим работы потребителей электроэнергии на автомобиле и тракторе характеризуется широким диапазоном и случайным характером нагрузки. Скоростной режим работы генератора, ротор которого приводится во вращение от двигателя, также имеет случайный характер. При этом даже при частоте вращения коленчатого вала двигателя, соответствующей режиму холостого хода, генератор должен развивать мощность, достаточную для электроснабжения электронной системы впрыскивания топлива, системы зажигания, информационно-измерительной системы, габаритных огней и фонарей освещения номерного знака.

Основное требование к системе электроснабжения – надежное обеспечение потребителей электрической энергией в различных условиях эксплуатации автомобиля и трактора. Кроме того, элементы системы электроснабжения должны отвечать общим требованиям, которые предъявляются к автотракторному электрооборудованию. Кроме электроснабжения потребителей, входящих в систему электрооборудования автомобиля и трактора, генератор должен обеспечивать заряд аккумуляторной батареи при работающем двигателе. Выходные параметры генераторной установки выбираются таким образом, чтобы на любых режимах движения автомобиля и работы трактора не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи.

Напряжение в бортовой сети электрооборудования должно быть стабильным в широких диапазонах изменений частоты вращения ротора генератора и нагрузки. Данное требование связано с тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к уровню и стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение приводит к недозаряду батареи и, как следствие, к затруднениям при осуществлении пуска двигателя. Слишком высокое напряжение вызывает перезаряд батареи и ускоренный выход ее из строя. Весьма чувствительны к уровню напряжения бортовой сети лампы накаливания приборов освещения и сигнализации.

Параллельная работа генератора с аккумуляторной батареей связана со случайным характером распределения нагрузки между ними.

Аккумуляторная батарея на автомобиле и тракторе выполняет функции как источника, так и потребителя электрической энергии. Распределение нагрузки между генератором и аккумуляторной батареей зависит от многих факторов, основными из которых являются скоростной режим работы двигателя и зависимость от силы отдаваемого тока частоты вращения ротора генератора, уровень регулируемого напряжения, состояние аккумуляторной батареи и температура окружающей среды.

При наличии электронных устройств особые требования предъявляют к характеру изменения выходного напряжения генераторной установки. Импульсное напряжение возникает в системе электроснабжения как при нормальных режимах работы в результате действия переключающих устройств (диодов выпрямителя и транзисторов регулятора напряжения), так и в аварийных режимах, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи. Кратковременные импульсы напряжения в системе электроснабжения не должны превышать 150 В, которые могут выдерживать полупроводниковые элементы генераторной установки.

Система генерирования электрической энергии в первую очередь характеризуется установленной мощностью генератора. Мощность генераторных установок существенно возросла. До конца 70_х годов XX века на автомобилях среднего класса преобладали генераторные установки мощностью около 500 Вт. К началу 90_х годов эта мощность возросла до 800–900 Вт. На автомобилях высшего класса мощность генератора стала еще на 300–400 Вт больше, что объясняется наличием приборов повышенного комфорта в салоне, прежде всего, кондиционера.

На легковых автомобилях среднего класса и грузовых автомобилях преобладают генераторные установки, рассчитанные на максимальную силу тока 50–70 А, а на автомобилях высшего класса – до 90–100 А, т.е. максимальная мощность, отдаваемая потребителям, достигает 1,4–1,5 кВт. При таких мощностях становится важным обеспечить высокий КПД генераторной установки. Мощность, забираемая генераторной установкой от автомобильного двигателя на максимальной частоте вращения коленчатого вала, приближается к 4,5 кВт.

В этом случае расход топлива на привод генератора может достигать 6 % общего расхода, причем 75 % этого расхода топлива теряется на нагрев узлов генераторной установки.

Рост установленной мощности генератора обусловлен как увеличением мощности и количества потребителей электрической энергии, так и увеличением функций, выполнение которых связано с использованием электрической энергии. Надежность функционирования системы электроснабжения в значительной степени предопределяет безопасность движения автомобиля и выполнения технологических операций трактором.

Система электроснабжения должна выполнять заданные функции, сохраняя требуемые эксплуатационные показатели в заданных пределах, при заданных режимах и условиях работы в течение требуемого периода времени. Параметрами, характеризующими генераторную установку, являются также номинальное напряжение генератора, уровень и диапазон изменения регулируемого напряжения, качество электрической энергии, диапазон частот вращения и передаточное число привода генератора.

Отдачу электрической энергии генератором даже при минимальной частоте вращения ротора, соответствующей минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода, можно обеспечить за счет увеличения передаточного числа ременной передачи привода генератора. Однако при передаточном числе, большем трех единиц, снижается срок службы ремней и увеличиваются механические нагрузки на вращающиеся узлы и детали генератора и на подшипники. Отдача электрической энергии генератора зависит от дорожных условий, грузопотока автомобилей, времени суток и года. В черте города скорость автомобиля ограничена условиями уличного движения и существенно ниже, чем при движении автомобиля по загородному шоссе.

Наиболее нагружен генератор при работе ночью в зимний период эксплуатации, когда включены отопитель, обогреватели стекол, при боры системы освещения и световой сигнализации. Потребляемая сила тока в этом случае составляет 55–80 % максимальной силы тока отдачи генератора. При движении автомобиля днем в теплый период года токовая нагрузка генератора минимальная и не превышает 10–20 % максимальной.

Генераторные установки автомобилей имеют номинальное напряжение 14 и 28 В.

Напряжение 28 В характерно для автомобилей с дизелями. У грузовых автомобилей с дизелями система электроснабжения может обеспечивать два уровня напряжения: 14 В – непосредственно на генераторе для электроснабжения основных потребителей; 28 В – на выходе трансформаторно-выпрямительного блока для подзаряда аккумуляторной батареи, используемой при пуске двигателя.

Принцип действия генератора Преобразование в генераторе механической энергии в электрическую происходит в соответствии с явлением электромагнитной индукции. Если с определенной скоростью изменять магнитный поток, пронизывающий контур из токопроводящего материала, то на выводах контура появляется ЭДС. Когда изменяющийся магнитный поток пронизывает катушку с изолированными друг от друга витками токопроводящего провода, то на выводах катушки возникает ЭДС, пропорциональная произведению числа витков и скорости изменения магнитного потока.

Возможны два варианта изменения магнитного потока (наведения ЭДС) в катушках автомобильных и тракторных генераторов:

по величине и направлению, что характерно для щеточной конструкции вентильного генератора с клювообразным ротором;

только по величине, что характерно для бесщеточного генератора, в частности, индукторного.

Основными узлами генератора, в которых происходит преобразование механической энергии в электрическую, являются магнитная система с обмоткой возбуждения 4 (рис.

3.1) и стальными участками магнитопровода 1, по которым протекает магнитный поток Ф, и обмотка 2 статора, в которой индуктируется ЭДС при изменении магнитного потока.

Магнитный поток создается обмоткой 4 возбуждения при протекании по ней электрического тока и системой полюсов.

Рис. 3.1. Вентильный синхронный генератор:

1 – магнитопровод; 2 – обмотка статора; 3 – полюс ротора; 4 – обмотка возбуждения;

5 – щетки; 6 – выпрямитель Полюса с обмоткой возбуждения, кольца, через которые ток от щеток подводится к обмотке возбуждения, вал и некоторые другие конструктивные элементы образуют вращающийся ротор. Обмотка 2, в которой вырабатывается электрический ток, размещена на неподвижном магнитопроводе 1 и вместе с ним представляет собой статор. При вращении ротора напротив полюсов статора с расположенными на них обмотками фаз оказываются то северный N, то южный S полюсы ротора. Магнитный поток Ф, пронизывающий обмотки статора, изменяется по величине и направлению, что и приводит к появлению в обмотках переменной ЭДС. Частота f изменения ЭДС связана с частотой nр вращения ротора и числом р пар полюсов ротора соотношением:

f = pnp /60.

В отечественных автомобильных вентильных генераторах число пар полюсов р = 6, поэтому частота их переменного тока в десять раз меньше частоты вращения ротора. Чем выше частота вращения ротора и больше величина магнитного потока, тем быстрее происходит его изменение внутри катушек фаз статора и тем выше значения наводимой в них ЭДС.

Обмотка каждой фазы может иметь несколько катушек, соединенных последовательно, параллельно и смешанно. Фазовые обмотки статора соединяют в многолучевую звезду или многоугольник.

В трехфазном генераторе имеются три группы катушек, расположенные на соседних зубцах статора таким образом, что наводимые в них ЭДС смещены на 120. При соединении фаз в звезду концы всех фаз соединяют в общей нулевой точке, которую изолируют в генераторе или выводят отдельным нулевым проводом.

При построении фаз в треугольник конец первой фазы соединяют с началом второй фазы, конец второй фазы – с началом третьей фазы, а конец третьей фазы – с началом первой фазы. К точкам соединения фаз подключают линейные провода, подводящие напряжение к выпрямителю.

Построения фаз в звезду и треугольник отличаются соотношениями линейных Uл и фазных Uф напряжений, значениями сил линейного Iл и фазного Iф тока:

при соединении фаз в звезду I л = I ф и Uл = 3Uф, при соединении в треугольник Uл= Uф и Iл= 3I ф.

Приведенные соотношения справедливы для действующих значений синусоидально изменяющихся переменных напряжений и силы тока. Начала фаз соединяют с выпрямителем 6. Выпрямитель выпрямляет тот переменный ток, который к нему подводится, т.е. линейные величины. При соединении в треугольник фазные токи в 3 раза меньше линейных, в то время как у звезды линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе токи в обмотках фаз при соединении в треугольник значительно меньше, чем при соединении фаз в звезду. В результате в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в треугольник, так как при токе меньшей силы обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у звезды в 3 раз больше фазного, в то время как у треугольника они равны, и для получения такого же выходного напряжения при тех же частотах вращения ротора соединение фаз в треугольник требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению с соединением в звезду.

Более тонкий провод можно применять и при соединении в звезду. В этом случае обмотку статора выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в звезду, т.е. получается "двойная" звезда.

Вентильные генераторы с клювообразным ротором представляют собой синхронную электрическую машину со встроенным полупроводниковым выпрямителем. Основными узлами и деталями генератора являются статор 4, ротор с клювообразными полюсами 3, втулкой 1 и сосредоточенной вращающейся обмоткой 2 возбуждения, крышки со стороны привода и контактных колец 7, щетки 6, шкив, вентилятор и выпрямительный блок.

Пакет статора (рис. 3.3) набран из пластин электротехнической стали. В пазах статора размещены катушки трехфазной(или с большим числом фаз) обмотки. Число пазов на полюс и фазу для генераторов с клювообразным ротором определяется по формуле q = z1 /2pm, где z1 – число пазов статора; 2p – число полюсов ротора; m – число фаз генератора.

Переменный ток вентильных генераторов выпрямляется кремниевыми полупроводниковыми диодами. Диоды имеют два вывода, пропускают ток только от анодного вывода к катодному, к аноду подведен положительный потенциал. В противоположном направлении диоды тока не пропускают, если обратное напряжение не превышает допустимого значения. В выпрямителях генераторов устанавливают диоды прямой и обратной полярностей. У диода прямой полярности с корпусом соединен катод, а у диода обратной полярности – анод.

Технико-экономические показатели и характеристики вентильных генераторов в значительной мере определяются схемой и параметрами полупроводниковых выпрямителей. В зависимости от числа m фаз обмотки статора используются одно, трехи многофазные (m 3) схемы выпрямления. Выпрямители могут быть однотактными (однополупериодными) или двухтактными (двухполупериодными). В однополупериодных схемах выпрямления ток в обмотках статора протекает только один раз за период, а в двухполупериодных – дважды (в противоположных направлениях). Однополупериодное выпрямление переменного тока однофазного источника G (рис. 3.11, а) обеспечивает один диод VD, который включается последовательно с нагрузкой R. Для двухполупериодного выпрямления однофазного тока собирают мостовой выпрямитель из четырех диодов VD1– VD4 (рис. 3.11, б). Положительная полуволна переменного напряжения открывает вентили VD1 и VD4. Во втором полупериоде открыты вентили VD2 и VD3.

В течение всего времени работы генератора с мостовым выпрямителем на нагрузку подается напряжение Ud одного знака. Если в каждую фазу генератора включить по одному диоду VD1, VD2 и VD3 (рис. 3.11, в), можно получить однополупериодный выпрямитель трехфазного тока. Каждый диод выпрямителя проводит ток Рис. 3.11.

Схема генераторных установок с выпрямителями и их характеристики:

A, B, C – фазы обмотки статора генератора; Uг, UА, UВ, UС – напряжения генератора и фаз соответственно A, B, C; Um – амплитудное значение фазного напряжения;

Ud – выпрямленное напряжение только в течение 1/3 периода, когда напряжение приложено к нему в прямом направлении.

Двухполупериодный выпрямитель трехфазного тока имеет три пары диодов VD1– VD6 (рис. 3.11, г). Одно плечо выпрямителя образуют диоды VD1–VD3 прямой полярности, которые катодами соединены с положительным выводом вентильного генератора. Во втором плече выпрямителя установлены диоды VD4–VD6 обратной полярности. Их аноды соединены с массой. В проводящем направлении работает один из диодов VD1, VD2 или VD3, у которого анод имеет наибольший потенциал, а в группе диодов VD4–VD5 – диод с самым низким потенциалом. В момент времени t, когда в фазе А напряжение положительно и максимально, а в фазах В и С напряжения отрицательны и равны, ток в нагрузку поступает через открытый диод VD1 и два диода VD5 и VD6. В момент времени, когда напряжение фазы А равно нулю, фазы В – положительно, а фазы С

– отрицательно, ток проводят диоды VD2 и VD4. Остальные диоды тока не пропускают.

Частота пульсаций выпрямленного двухполупериодным трехфазным выпрямителем напряжения Ud в шесть раз больше частоты переменного тока:

fп =6 f =0,1zp np, где zp – число полюсов индуктора.

Минимальное, максимальное и среднее значения выпрямленного напряжения равны соответственно 1,5Um, 1,73Um и 1,65Um (Um – амплитудное значение напряжения фаз).

Изменение выпрямленного напряжения _Ud = 0,23Um = 0,139Ud, что при среднем значении выпрямленного напряжения 14 В составляет 1,95 В.

Коммутация в вентильных генераторах не может быть идеальной, так как ток закрывающегося диода не исчезает мгновенно, а сила тока вступающего в работу диода нарастает постепенно. Поэтому с изменением нагрузки генератора изменяются соотношения между фазными и выпрямленными напряжениями и силами тока.

Продолжительность коммутации, выражаемую в электрических градусах, называют углом _ коммутации.

В отличие от режима холостого хода выпрямленное напряжение в период коммутации не изменяется по огибающей фазных и линейных напряжений. Кривая выпрямленного напряжения существенно искажается из-за несинусоидальности напряжений в фазах обмотки статора, специфического действия реакции якоря, нелинейности ВАХ полупроводниковых диодов и т.д.

Важным показателем вентильного генератора является коэффициент использования kи – отношение реальной мощности к расчетной мощности генератора. Коэффициент kи характеризует уменьшение мощности вентильного генератора по сравнению с мощностью используемого в нем генератора переменного тока, связанное с перерывами протекания токов в фазах и процессами коммутации при их переключении на внешнюю цепь нагрузки. Коэффициент kи зависит от числа фаз обмотки статора, угла _ коммутации и выбранной схемы выпрямителя.

Для лучшего использования вентильного генератора желательно выбирать трехфазную мостовую двухполупериодную схему выпрямления (см. рис. 3.11, г).

Благодаря высокому коэффициенту использования генератора и хорошему качеству выпрямленного напряжения трехфазные мостовые схемы выпрямления получили наибольшее распространение в автотракторных вентильных генераторах. При числе фаз обмотки стартера, большем трех, их целесообразно соединять в многоугольники.

Отличительной особенностью вентильного генератора является большая, чем у коллекторных генераторов постоянного тока, амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения. Амплитуда пульсаций зависит от числа фаз генератора, выбранной схемы выпрямителя и нагрузки генератора. В тех случаях, когда не удается обеспечить допустимый уровень пульсаций за счет правильного выбора параметров генератора и схемы выпрямителя, применяют сглаживающий фильтр. Относительная пульсация выпрямленного напряжения вычисляется по формуле U= (Udmax- Ud min)/ 2Udoх 100%, где Ud max, Ud min – максимальное и минимальное значения выпрямленного напряжения; Udо – среднее значение выпрямленного напряжения в режиме холостого хода.

При работе вентильного генератора под нагрузкой амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения возрастает, что связано с затягиванием процесса коммутации с закрывающегося диода на открывающийся. При трехфазной мостовой схеме выпрямления без сглаживающих фильтров относительная пульсация напряжения может достигать 35 %. В случае пятифазной схемы выпрямления относительная пульсация напряжения при номинальных режимах работы вентильного генератора обычно не превышает 13 %. При этом, благодаря десятикратному превышению частоты основной гармоники выпрямленного напряжения по отношению к частоте напряжения самого генератора, облегчается фильтрация выходного напряжения. На рис. 3.12 приведена схема генераторной установки с дополнительным силовым плечом и ее характеристики. Обычно выпрямитель трехфазной мостовой схемы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов VD1–VD6. При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя на диодах Рис. 3.12. Схема генераторной установки с дополнительным силовым плечом VD7–

VD8 и ее характеристики:

Uф1–Uф3 – напряжение в обмотках фаз; w1, w2, w3 – обмотки трех фаз статора;

VD2, VD4, VD6, VD8 – диоды силового выпрямителя; VD9, VD10, VD11 – диоды выпрямителя в цепи обмотки возбуждения; w4 – обмотка возбуждения; 1 – регулятор напряжения VD7 и VD8 (см. рис. 3.12, штриховая линия). Такая схема выпрямления возможна только при соединении обмоток статора в звезду. У многих типов генераторов обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, собранному на диодах VD9–VD11. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе.

Работа выпрямителя В зависимости от фазных напряжений можно определить, какие диоды открыты, а какие закрыты в данный момент. Фазные напряжения Uф1, Uф2 и Uф3 (см. рис. 3.12) действуют соответственно в обмотках первой, второй и третьей фаз. Данные напряжения изменяются по кривым, близким к синусоидам, и в одни моменты времени они положительны, а в другие – отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе соответствует стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное – от нулевой точки, то, например, для момента времени t1 напряжение второй фазы отсутствует, напряжение первой фазы – положительное, а третьей фазы – отрицательное. Если направление напряжений фаз соответствует стрелкам, показанным на рис. 3.12, то ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении указанных стрелок. При этом открыты диоды VD1 и VD4. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко убедиться, что в трехфазной системе диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление – от положительного вывода генераторной установки к массе, т.е. в нагрузке протекает постоянный(выпрямленный ) ток.

Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током обмотку возбуждения. Причем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят шесть диодов, но три из них VD2, VD4 и VD6 – общие с силовым выпрямителем. Так, в момент времени t1 открыты диоды VD4 и VD9, через которые выпрямленный ток поступает в обмотку возбуждения. Сила тока значительно меньше, чем сила тока, отдаваемого генератором на нагрузку. Поэтому в качестве диодов VD9–VD11 применяются малогабаритные слаботочные диоды, рассчитанные на силу тока 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допускают протекание токов силой до 25–35 А).

Рис. 3.13. Фазное напряжение как сумма синусоид первой U1 и третьей U3 гармоник Принцип работы плеча выпрямителя, содержащего диоды VD7 и VD8, состоит в следующем. Если бы фазные напряжения изменялись точно по синусоиде, указанные диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды.

Она представляет собой сумму синусоид, которые называются гармоническими составляющими или гармониками: первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в 3 раза выше первой. Реальная форма фазного напряжения в виде суммы первой и третьей гармоник представлена на рис. 3.13. В линейном напряжении, которое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе и при этом взаимно уравновешивают друг друга в линейном напряжении. Следовательно, мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряжения, не используется. Для того чтобы ее использовать, добавляют диоды VD7 и VD8, присоединяемые к нулевой точке обмотки фаз, которые выпрямляют только напряжение третьей гармоники. Применение диодов VD7 и VD8 на 5– 15 % увеличивает мощность генератора при частоте вращения ротора более 3000 мин1.

Применение в регуляторе напряжения электронных элементов и особенно интегральных микросхем, т.е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора на монокристалле кремния, потребовало введения в генераторную установку элементов защиты ее от всплесков высокого напряжения, например при внезапном отключении аккумуляторной батареи или сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается заменой диодов силового выпрямительного моста стабилитронами.

Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации.

Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25–30 В. При достижении такого напряжения стабилитроны пробиваются, т.е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне и, следовательно, на выводах генератора остается неизменным, не достигающим опасных для электронных элементов значений.

Применение в генераторах обмоток статора многофазного исполнения, например пятифазного, ничего принципиально не меняет в работе выпрямителя. Выпрямитель в данном случае содержит десять диодов, пульсации выпрямленного напряжения при этом снижаются по сравнению с трехфазной системой.

В вентильном генераторе диоды выпрямителя не проводят ток от аккумуляторной батареи к обмотке статора, в результате отсутствует необходимость в реле обратного тока, что значительно упрощает схему генераторной установки.

В обмотку возбуждения может подаваться ток аккумуляторной батареи. Поэтому возможен разряд батареи на обмотку при длительной стоянке автомобиля. Присоединение обмотки возбуждения к дополнительному выпрямителю имеет также негативную сторону, связанную с самовозбуждением генератора.

Самовозбуждение генератора происходит при выполнении ряда условий: наличия в генераторе остаточного магнитного потока при отсутствии тока возбуждения; достаточно низкого сопротивления цепи возбуждения.

Если рассмотренные условия не выполняются, то напряжение генератора в рабочем диапазоне частот вращения ротора может не появиться.

3.4.1. Характеристика холостого хода Зависимость выпрямленного напряжения Ud (рис. 3.14) от силы тока возбуждения Iв при отключенной нагрузке и постоянной частоте вращения ротора np называют характеристикой вентильного генератора в режиме холостого хода. В режиме холостого хода выпрямленное напряжение равно ЭДС Ed. Характеристики вентильного генератора в режиме холостого хода получают при независимом возбуждении. На рис. 3.15 даны характеристики индукторного генератора в режиме холостого хода. Характеристику 1 имеют индукторные генераторы с ненасыщенной магнитной системой.

Рис. 3.14. Характеристики вентильного генератора в режиме холостого хода:

nрmax, nрср, npр, nрo – частоты вращения ротора соответственно максимальная, средняя, расчетная и начала отдачи; Ud номвыпрямленное номинальное напряжение Рис. 3.15. Характеристики тракторного индукторного генератора в режиме холостого хода При насыщении зубцов статора и ротора уменьшается амплитуда переменной составляющей магнитного потока, что приводит к снижению ЭДС Еd при токах возбуждения большой силы (кривая 2).

Внешние характеристики представляют собой зависимости выпрямленного напряжения Ud (рис. 3.16) от силы тока нагрузки Iн при постоянстве частоты вращения ротора, напряжения на выводах обмотки возбуждения и ее сопротивления. При увеличении нагрузки выпрямленное напряжение падает под действием реакции якоря, падения напряжения в цепи статора (якоря) и в выпрямителе, причем падение напряжения в обмотках статора значительно и зависит от частоты вращения ротора.

Внешние характеристики определяются при самовозбуждении и независимом возбуждении. Снижение напряжения при увеличении нагрузки происходит не только на активном, но и на индуктивном сопротивлениях обмоток статора. В случае самовозбуждения добавляется также падение напряжения на обмотке возбуждения.

Размагничивающее действие реакции якоря уменьшает магнитный поток в рабочем воздушном зазоре.

Из внешних характеристик определяется максимальная сила тока Iнmax, которая создается при заданном или регулируемом значении напряжения.

3.4.3. Скоростная регулировочная характеристика

Рис. 3.16. Внешние характеристики вентильных генераторов:

Iнp, Iнmax – соответственно расчетное и максимальное значения силы тока нагрузки Скоростная регулировочная характеристика (рис. 3.17, а), представляющая собой зависимость силы тока возбуждения Iв от частоты вращения ротора при постоянстве напряжения генератора, обычно определяется при нескольких значениях силы тока нагрузки.

Рис. 3.17. Зависимости напряжения генератора и силы тока Iв возбуждения:

а – от частоты вращения ротора; б – от силы тока нагрузки; Uном – номинальное напряжение Минимальная сила тока возбуждения определяется при силе тока нагрузки, равной нулю, и максимальной частоте вращения ротора генератора. Скоростные регулировочные характеристики позволяют определить диапазон изменения силы тока возбуждения с изменением нагрузки при постоянном напряжении.

При постоянном номинальном напряжении Uном c увеличением частоты вращения np ротора генератора сила тока Iв возбуждения должна уменьшаться (рис. 3.17, а), а при увеличении силы тока нагрузки Iн – возрастать (рис. 3.17, б).

Напряжение генератора необходимо поддерживать постоянным в диапазоне частот вращения от nр0 до nр max. Сила тока возбуждения будет изменяться от Iв max до Iв min.

Кратность регулирования по частоте вращения для автомобильных генераторов составляет 6–8, а кратность регулирования по силе тока возбуждения (kI = Iв max/Iв min)

– 15–20.

Кратность регулирования по силе тока возбуждения больше, чем кратность регулирования по частоте вращения, потому что характеристика намагничивания генератора имеет нелинейный характер.

Обычно у вентильных генераторов имеет место глубокое насыщение магнитной цепи. Наибольшая кратность регулирования по току возбуждения возможна в режиме холостого хода.

На автомобилях ЗИЛ с дизелями генераторная установка имеет два уровня напряжения (14 и 28 В). Для получения второго уровня напряжения используется трансформаторно-выпрямительный блок (рис. 3.50, г). В этом случае регулируется только первый уровень напряжения 14 В. Второй уровень обеспечивается трансформированием и выпрямлением в блоке переменного напряжения генератора. Коэффициент трансформации трансформаторно-выпрямительного блока близок к единице.

В любой из приведенных на рис. 3.50 схем может быть применен помехоподавительный конденсатор, включаемый между выводом "+" генератора и массой.

Лампа HL (см. рис. 3.50, д) одновременно является элементом контроля работоспособности генераторной установки. На стоянке автомобиля при включении выключателя S зажигания контрольная лампа загорается. После пуска двигателя вывод "Д" генератора находится под напряжением, близким к напряжению аккумуляторной батареи, и контрольная лампа гаснет.

На схемах рис. 3.50, а и в для контроля работоспособности генераторной установки служит реле KV с размыкающими контактами KV :1, через которые подводится напряжение к контрольной лампе HL. Лампа загорается после включения выключателя S зажигания и гаснет после пуска двигателя, так как напряжение генератора, к нулевой точке 0 обмотки статора которого подключено реле, размыкает контакты реле и отключает контрольную лампу. Если лампа при работающем двигателе горит, значит, генераторная установка неисправна.

На рис. 3.50, ж приведена схема генератора с пятифазной обмоткой статора и размагничивающей обмоткой в системе возбуждения.

Размагничивающая обмотка создает встречный магнитный поток по отношению к обмотке возбуждения, что позволяет расширить диапазон работы генераторных установок со смешанным магнитно-электромагнитным возбуждением по частоте вращения ротора.

Рис. 3.51. Схема тракторной генераторной установки 46.3701 Регулятор 1 напряжения поддерживает заданный уровень напряжения не на силовом выводе "+" генератора, а на выводе "Д" дополнительного выпрямителя. В схеме исключен разряд аккумуляторной батареи через регулятор.

В схеме, приведенной на рис. 3.50, з, контрольная лампа подключена к реле, к которому подводится переменное напряжение генератора. Реле одновременно выполняет функции реле блокировки стартера.

Схемы тракторной генераторной установки с генератором 46.3701приведена на рис.

3.51. работоспособный аккумуляторная батарея с электролитом, натурные аккумуляторные батареи, денсиметр, стеклянная трубка, нагрузочная вилка, термометр, мерная посуда, резиновая груша, зарядное устройство.

–  –  –

2.3 Лабораторная работа №3 ( 2 часа).

Тема: «Проверка технического состояния регуляторов напряжения»

2.3.1 Цель работы: Изучение конструкции реле-регуляторов, их техническая характеристика, способы проверки аккумуляторных батарей и методы их зарядки.

2.3.2 Задачи работы:

1. Изучить устройство наиболее распространенных реле-регуляторов.

2. Снять показания при работе реле-регулятора совместно со стартером.

2.3.3 Перечень приборов, материалов, используемых в лабораторной работе:

1. При выполнении лабораторной работы используются следующие материалы:

- методическое указание к лабораторной работе;

- справочные материалы;

- работоспособный реле-регулятор.

2.3.4 Описание (ход) работы:

Регулятор напряжения Рис. 3.29. Схема регулирования напряжения генератора Сигнал U0, который изменяет силу тока возбуждения на величину _Iв до тех пор, пока напряжение генератора не будет равно заданному.

На автомобилях применяют регуляторы напряжения дискретного действия. Как только напряжение генератора превышает заданный уровень, регулятор напряжения разрывает цепь электроснабжения обмотки возбуждения и вводит в эту цепь дополнительный резистор.

В результате сила тока возбуждения и напряжение генератора начинают уменьшаться (рис. 3.30). При определенном нижнем уровне напряжения регулятор вновь замыкает цепь питания обмотки возбуждения, и напряжение генератора повышается.

Рис. 3.30.

Кривые изменения силы тока возбуждения Iв генератора во времени t при различных частотах вращения ротора:

1, 2 – соответственно при большей nр1 и меньшей nр2 частоте вращения ротора Далее процессы переключения периодически повторяются. Частота регулируемого напряжения должна быть выше 25–30 Гц, чтобы пульсации напряжения не вызывали заметных для глаз колебаний стрелок контрольно-измерительных приборов и мигания света ламп приборов освещения и световой сигнализации. При заметном пульсировании силы тока Iв возбуждения и напряжения Uн генератора их средние значения Iвср и Uнср для заданных значений частот вращения ротора и силы тока нагрузки остаются постоянными.

С увеличением частоты вращения ротора генератора (nр2 nр1) относительное время t1 включения цепи питания обмотки возбуждения в течение периода tп уменьшается, а время t2 отключения обмотки возбуждения от источника электроэнергии – увеличивается, поэтому среднее значение силы тока Iвср возбуждения, при котором стабилизируется напряжение, будет меньше (Iвср2 Iвср1). С увеличением силы тока нагрузки генератора относительное время разомкнутого состояния цепи электроснабжения обмотки возбуждения уменьшается.

Включение и отключение обмоток возбуждения в электронных регуляторах обычно осуществляется выходным транзистором, соединенным последовательно с обмоткой возбуждения.

Схема вибрационного регулятора РР380 автомобилей приведена на рис. 3.31. В вибрационном регуляторе напряжения эталонной величиной является сила натяжения пружины, отжимающей якорь реле от его сердечника. Измерительный элемент регулятора

– обмотка KV на сердечнике магнитопровода, которая воспринимает напряжение генератора.

У регулятора РР380 имеются две пары контактов (размыкающие KV :1 и замыкающие KV :2), с помощью которых осуществляется двухступенчатое регулирование.

При замыкании контактов выключателя зажигания обмотка возбуждения через размыкающие контакты KV :1 регулятора снабжается электроэнергией от аккумуляторной батареи, в результате чего обеспечивается возбуждение генератора.

После пуска двигателя частота вращения вала генератора увеличивается, напряжение возрастает. Соответственно возрастает сила тока в обмотке регулятора напряжения, магнитный поток в магнитопроводе и сила, с которой якорь электромагнита притягивается к сердечнику.

Рис. 3.31. Схема вибрационного регулятора напряжения РР380 Контакты KV :1 размыкаются, когда сила притяжения якоря к сердечнику превысит препятствующую этому силу натяжения пружины. При размыкании контактов KV :1 в цепь обмотки возбуждения включается добавочный резистор RД, сила тока возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Когда напряжение становится ниже регулируемого, пружина возвращает якорь в исходное положение, контакты KV :1 вновь замыкаются и шунтируют резистор RД, сила тока в обмотке возбуждения возрастает, напряжение повышается. Далее процесс повторяется.

Начиная с определенной частоты вращения ротора, напряжение на выводах генератора возрастает настолько, что под действием силы притяжения якоря к сердечнику замыкаются контакты KV :2. Обмотка возбуждения замыкается на массу. Сила тока возбуждения и напряжение уменьшаются, пружина размыкает контакты KV :2, и обмотка возбуждения вновь оказывается включенной в цепь питания, что приводит к повышению напряжения генератора.

Резистор Rтк, включенный последовательно в цепь обмотки электромагнита регулятора, осуществляет его температурную компенсацию, т.е. снижает зависимость регулируемого напряжения от температуры. Резистор Rтк изготовлен из провода, сопротивление которого мало изменяется с изменением температуры.

Схема генераторной установки Наиболее распространенные схемы генераторных установок с вентильными генераторами приведены на рис. 3.50. У генераторов, предназначенных для работы в комплекте с вибрационными, контактно-транзисторными регуляторами напряжения, а также бесконтактными транзисторными регуляторами, разработанными для замены конкретных типов вибрационных и контактно-транзисторных регуляторов, один вывод обмотки возбуждения соединен с массой, а другой, обычно маркируемый буквой "Ш", с регулятором напряжения 1 (рис. 3.50, а). Обозначения выводов на рис. 3.50, приведенные в скобках, относятся к генераторным установкам автомобилей ВАЗ.

В генераторах, напряжение которых стабилизируется на определенном уровне регуляторами напряжения на кремниевых полупроводниковых элементах, обмотка возбуждения соединена с выводом "+" сети и регулятором напряжения (рис. 3.50, б–г).

Для того чтобы исключить разряд аккумуляторной батареи на стоянке, цепь обмотки возбуждения в схемах на рис. 3.50, а, б и г включается в бортовую электросеть через выключатель зажигания S. Однако контакты выключателя при такой схеме коммутируют ток до 5 А, что приводит к снижению срока их службы. Поэтому в схеме на рис. 3.50, в через выключатель зажигания S замыкается лишь цепь управления регулятора напряжения, по которой протекает ток силой в несколько долей ампера. Прерывание тока в цепи управления переводит электронное реле в выключенное состояние и ток не поступает в обмотку возбуждения.

В схеме на рис. 3.50, д обмотка возбуждения подключена к выводу "Д" дополнительного выпрямителя. Аккумуляторная батарея на стоянках автомобиля не может разряжаться на обмотку возбуждения, так как она к ней не подключена. В схему введена лампа HL, через которую в обмотку возбуждения поступает ток небольшой силы от аккумуляторной батареи. На случай перегорания лампы параллельно ей подключен резистор.

Напряжение Ud на выходе вентильного генератора регулируется изменением силы тока возбуждения. Обмотка возбуждения получает питание через регулятор напряжения от двухполупериодного силового выпрямителя или подключается к дополнительному выпрямителю.

Регулятор напряжения 1 (рис. 3.29) генератора 4 содержит элементы: сравнения 2, регулирующий 3 и измерительный 5. Измерительный элемент 5 преобразует напряжение генератора в сигнал Uизм, который в элементе 2 сравнивается с заданным значением. При наличии разности указанных напряжений на вход регулирующего элемента 3.

Рис. 3.50. Схемы генераторных установок с вентильным генератором

Схема, приведенная на рис. 3.50, е, характерна для генераторных установок номинальным напряжением 28 В. В этой схеме обмотка возбуждения подключена к нулевой точке 0 обмотки статора генератора, поэтому подаваемое на обмотку возбуждения напряжение в 2 раза меньше напряжения генератора. При этом импульсы напряжения, возникающие при работе генераторной установки, меньше, что повышает надежность полупроводниковых элементов регулятора напряжения. Резистор R гарантированно обеспечивает возбуждение генератора.

Основное преимущество контактно-транзисторных регуляторов перед вибрационными – больший срок службы контактных пар. В контактно-транзисторных регуляторах ток возбуждения проходит через силовой транзистор. Функция контактной пары электромагнитного реле сводится к коммутированию тока управления транзистором небольшой силы, который работает в режиме ключа. Контакты электромагнита включены в цепь базы транзистора и выполняют функции органа управления. Чувствительным элементом регулятора напряжения является обмотка электромагнита, находящаяся под напряжением генератора.

При напряжении генератора, меньшем регулируемого, контакты замкнуты, а благодаря наличию тока базы транзистор открыт. Сопротивление цепи возбуждения определяет только сопротивление самой обмотки возбуждения. С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора возрастает.

При напряжении генератора, большем регулируемого, электромагнит преодолевает сопротивление пружины и контакты замыкаются, шунтируя переход эмиттер–база транзистора. Транзистор запирается, а сопротивление цепи возбуждения увеличивается, так как ток возбуждения должен проходить через добавочный резистор.

Уменьшение силы тока возбуждения вызывает уменьшение магнитного потока, ЭДС и напряжения генератора. Это, в свою очередь, приводит к ослаблению усилия электромагнита, и в какой-то момент контакты разомкнутся. Данный процесс периодически повторяется. Напряжение генератора колеблется около заданного регулируемого напряжения.

Примером контактно-транзисторного регулятора напряжения может служить релерегулятор РР362 (рис. 3.32). Функцию регулирующего устройства реле выполняет транзистор VT, который через диод VD1 включен в цепь возбуждения. Управление транзистором осуществляет электромагнитное реле с двумя парами контактов КV:1 и КV:2. Реле имеет одну основную обмотку КV управления и включено по схеме с ускоряющим и выравнивающим резисторами. Функции выравнивающего резистора выполняет диод VD1, который одновременно обеспечивает надежный перевод транзистора в состояние отсечки. Необходимая степень насыщения транзистора обеспечивается подбором сопротивления резистора Rб, по которому протекает ток базы.

При включении выключателя зажигания в цепи эмиттер–база транзистора через диод смещения VD1 и резистора в цепи базы Rб начинает протекать ток от аккумуляторной батареи. Транзистор VT открывается и к источнику электроснабжения через диод VD1 и переход эмиттер–коллектор транзистора подключается обмотка возбуждения.

Рис. 3.32. Схема контактно-транзисторного регулятора напряжения РР362 Напряжение генератора подводится к обмотке КV через диод VD1, ускоряющий резистор Rу и резистор термокомпенсации Rтк. При повышении частоты вращения ротора генератора напряжение возрастает.

Контакты КV :1 замыкаются. Переход эмиттер–база оказывается смещенным в обратном направлении (потенциал эмиттера ниже потенциала базы на величину падения напряжения на диоде VD1). Обратное смещение этого перехода прерывает протекание тока в цепи базы транзистора и переводит его в состояние отсечки. Ток в обмотку возбуждения поступает через ускоряющий Rу и добавочный Rд резисторы, что приводит к снижению силы тока и напряжения генератора.

Уменьшение напряжения вызывает размыкание контактов КV :1 и отпирание транзистора VT. Обмотка возбуждения снова подключается к источнику электроснабжения через открытый транзистор VT.

Сила тока возбуждения и напряжение генератора возрастают. Далее процесс периодически повторяется.

Обмотка возбуждения генератора шунтирована диодом VD2, что бы исключить перенапряжения на транзисторе VT, возникающие при коммутации цепи возбуждения.

Ускоряющий резистор Rу является элементом жесткой обратной связи. Когда транзистор VT находится в состоянии насыщения, через резистор Rу протекает ток обмотки электромагнитного реле КV. При закрытом транзисторе сила этого тока складывается с силой тока обмотки возбуждения. Следовательно, при переходе транзистора в состояние отсечки падение напряжения на резисторе Rу резко возрастает, что приводит к скачкообразному изменению напряжения на обмотке КV электромагнита.

Время разомкнутого состояния контактов КV :1 сокращается и, как следствие, повышается частота их вибрации и уменьшается амплитуда колебаний регулируемого напряжения.

Полупроводниковые элементы регуляторов напряжения должны быть защищены от токовых перегрузок и опасных импульсов напряжения. Перегрузки могут возникнуть при замыкании выводов генераторной установки между собой или на массу, а также при обрыве монтажных проводов. В регуляторе напряжения РР362 предусмотрена защита транзистора от перегрузки при замыкании вывода "Ш" на массу, когда обмотка возбуждения оказывается замкнутой накоротко. В этом случае к переходу эмиттер– коллектор транзистора VT подводится полное напряжение генератора и транзистор может выйти из строя вследствие теплового пробоя.

При исправном состоянии генераторной установки обмотка реле КА защиты или отсоединена от цепи электроснабжения, когда контакты KV :2 разомкнуты, или подключена к этой цепи через обмотку возбуждения. В первом случае ток в обмотке реле КА отсутствует. Во втором случае из-за наличия сопротивления обмотки возбуждения сила тока в цепи электроснабжения обмотки реле защиты КА будет недостаточна для его срабатывания (замыкания контактов КА :1).

При замыкании накоротко обмотки возбуждения напряжение на выводах генератора и обмотки реле KV уменьшается, что приводит к замыканию контактов KV :2. Обмотка КА реле защиты подключается непосредственно к источнику электроснабжения, минуя замкнутую накоротко обмотку возбуждения генератора. Сила тока в обмотке реле КА возрастает, реле срабатывает, контакты КА :1 замыкаются, что приводит к переходу транзистора VT в режим отсечки и прекращению протекания через его эмиттерколлекторный переход токов большой силы.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения 21.3702 (рис. 3.33) коммутацию в цепи обмотки возбуждения осуществляет

Рис. 3.33. Схема контактно-транзисторного регулятора напряжения 21.3702

При превышении уровня настройки регулятора контакты КА2:1 замыкаются.

Транзистор VT1 переходит в режим отсечки и прерывает ток в обмотке возбуждения. При снижении уровня напряжения генератора до уровня напряжения возврата контакты КА2 :1 размыкаются, транзисторы переходят в режим насыщения и ток снова поступает в обмотку возбуждения. Далее процесс повторяется. При выходе транзистора VT1 из строя элекромагнитное реле с обмоткой КА1 и контактами КА1 :1 обеспечивает регулирование напряжения генератора по вибрационному принципу.

Основу бесконтактных транзисторных регуляторов напряжения составляют транзисторные реле с эмиттерной и коллекторной обратной связью.

Схема бесконтактного транзисторного регулятора напряжения с эмиттерной обратной связью приведена на рис. 3.34. Измерительным органом регулятора является цепь R1–R2–R3–VD1, регулирующим устройством – транзисторное реле с эмиттерной обратной связью (транзисторы VT1, VT2, диод VD2, резисторы R3, R4 и резистор обратной связи Rо.с). Нагружено транзисторное реле обмоткой w1 возбуждения генератора, шунтированной гасящим диодом VD3.

Рис. 3.34. Схема бесконтактного транзисторного регулятора напряжения с эмиттерной обработкой связью (Uг – напряжение генератора) При напряжении на резисторе R1, меньшем порогового напряжения стабилитрона VD1, сила тока, протекающего по цепи R3–VD1, практически равна нулю. Напряжение приложено к эмиттерному переходу транзистора VT1 в обратном направлении. Поэтому транзистор VT1 находится в состоянии отсечки. Напряжение на его переходе эмиттер– коллектор практически равно напряжению генератора и приложено к эмиттерному переходу транзистора VT2 в прямом направлении. Транзистор VT2 находится в состоянии насыщения. Степень насыщения зависит от сопротивления резистора R4.

Поскольку сопротивление резистора Rо.с и падение напряжения на диоде VD2 невелики, то можно считать, что к обмотке возбуждения подается практически полное напряжение генератора, что обеспечивает необходимое самовозбуждение и увеличение напряжения генератора.

При напряжении генератора, равном напряжению срабатывания транзисторного реле, в цепи R3–VD1 возникает сила тока стабилизации стабилитрона. Напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 достигает порогового значения, и транзистор переходит из состояния отсечки в состояние насыщения, шунтируя переход эмиттер–база транзистора VT2. Транзистор VT2 закрывается, сила тока возбуждения уменьшается (сила тока определяется ЭДС самоиндукции, индуктируемой в обмотке возбуждения), что приводит к уменьшению создаваемого обмоткой возбуждения магнитного потока, ЭДС и напряжения генератора. Уменьшение силы тока возбуждения вызывает скачкообразное повышение входного напряжения на транзисторе VT1 и более быстрое переключение его из состояния отсечки в состояние насыщения. Необходимое смещение эмиттерного перехода транзистора VT2 при его переключении в состояние отсечки обеспечивается подбором параметров цепи VD2–R5.

Как только напряжение генератора достигает напряжения возврата транзисторного реле, стабилитрон VD1 закрывается, транзистор VТ1 переходит в состояние отсечки, а транзистор VT2 – из состояния отсечки в состояние насыщения, что обусловливает повышение силы тока возбуждения и напряжения генератора. Релейный эффект в регуляторе достигается посредством резистора Rо. с, обеспечивающего положительную обратную связь.

Регулятор напряжения с коллекторной обратной связью, схема которого приведена на рис. 3.35, а, содержит фильтр, функции которого выполняет катушка индуктивности L, измерительное устройство с резисторами R1, R2, R4 и стабилитроном VD1 и регулирующее устройство – транзисторное реле, содержащее транзисторы VT1, VT2, диод VD2, и резисторы R5, R6 и R3.

Рис. 3.35. Схемы транзисторных регуляторов с коллекторной обратной связью Напряжение генератора регулируется по среднему выпрямленному напряжению Ud.

В регуляторе напряжения используются кремниевые транзисторы n–р–n типа. Так как кремниевые транзисторы имеют сравнительно высокое пороговое напряжение, то нет необходимости создавать отрицательное смещение на их эмиттерных переходах.

Коллекторная обратная связь осуществляется через резистор R3, включенный между коллектором транзистора VT2 и базой транзистора VT1. При напряжении Ud, равном напряжению срабатывания реле, по цепи VD1–R4 протекает ток стабилизации стабилитрона. Напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 достигает порогового значения. Транзистор VT1 начинает переключаться из состояния отсечки в состояние насыщения. Транзистор VT2 переходит в состояние отсечки. При этом потенциал коллектора VT2 возрастает, сила тока в цепи R3–R4 увеличивается, что приводит к скачкообразному повышению напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT1 и резкому переключению его в состояние насыщения. Напряжение на переходе эмиттер–коллектор транзистора VТ1 также скачкообразно уменьшается. Диод VD2 надежно обеспечивает переход транзистора VT2 в состояние отсечки.

При напряжении Ud, равном напряжению возврата, стабилитрон VD1и транзистор VТ1 закрываются. Потенциал коллектора транзистора VT2 и сила тока обратной связи уменьшаются, что приводит к скачкообразному снижению напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT1 и резкому переключению его из состояния насыщения в состояние отсечки.

В схеме регулятора напряжения, приведенной на рис. 3.35, б, предусмотрена защита от коротких замыканий в обмотке возбуждения.

Так как регулятор предназначен для работы в генераторной установке напряжением 28 В, в нем установлены два стабилитрона VD1 и VD2.

Для обеспечения стабильности регулируемого напряжения с изменением температуры в делителе напряжения предусмотрен резистор Rтк. Кроме того, в регулятор напряжения входит переключатель S (зима–лето) для изменения уровня регулируемого напряжения.

Защиту регулятора напряжения от коротких замыканий обмотки возбуждения обеспечивают транзистор VT2, цепочка С2–R6–R8 и диод VD3.

При замыкании накоротко обмотки возбуждения транзистор VT3 переключается в активное состояние. В этом режиме на транзисторе выделяется большая мощность и резко повышается его температура, что ведет к тепловому пробою переходов и отказу регулятора напряжения. Защита необходима, чтобы уменьшить время нахождения транзистора VT3 в активном состоянии.

Как только возникает короткое замыкание обмотки возбуждения, происходит заряд конденсатора С2 по цепи "+" генератора – вывод "Ш" – С2–R6–R8 – масса. Напряжение на резисторе R8 становится достаточным, чтобы переключить транзистор VT2 в состояние насыщения, а транзистор VT3 в состояние отсечки. Транзистор VT2 будет находиться в состоянии насыщения до тех пор, пока напряжение на резисторе R8 не станет равным пороговому напряжению.

По истечении времени насыщения транзистор VT2 переключается в состояние отсечки, а транзистор VT3 переходит в активное состояние.

Конденсатор С2 начнет разряжаться по цепи VT3–VD3. После разряда конденсатор С2 вновь заряжается, и транзистор VT2 переходит в состояние насыщения, а транзистор VT3 – в активное состояние. В результате время нахождения транзистора VT3 в активном состоянии резко уменьшается и, соответственно, уменьшается мощность рассеяния транзистора.

Составные транзисторы применяют для повышения коэффициента усиления по току и входного сопротивления. Эмиттером составного транзистора VT2–VT3 в схеме регулятора (рис. 3.36) является эмиттер транзистора VT3, а базой – база транзистора VT2.

Коллекторы обоих транзисторов соединены между собой. Два транзистора, включенные по схеме составного транзистора (схема Дарлингтона), могут рассматриваться как один с большим коэффициентом усиления.

Применение составного транзистора позволяет снизить силу его базового тока, а следовательно, исключить применение в цепи базы резистора с большим сопротивлением и снизить рассеиваемую мощность в регуляторе, что способствует уменьшению его размеров.

Регулятор имеет жесткую эмиттерную обратную связь через резистор R7 и гибкую коллекторную по цепи R9–C1. Конденсатор С2 выполняет функции фильтра. Применение гибкой обратной связи ускоряет процессы переключения транзисторов. Если составной транзистор находится в состоянии насыщения, ток в цепи R9–C1–R4 отсутствует. При переходе составного транзистора в состояние отсечки потенциал его коллектора резко возрастает. В цепи R9–C1–R4 – эмиттерный переход транзистора VT1 возникает импульс тока, ускоряюший процесс переключения транзисторов VT1 и VT3. При переключении транзистора VT3 из состояния отсечки в состояние насыщения конденсатор С1 разряжается по цепи R9–VT3–VT1, создавая импульсы обратной полярности в эмиттерном переходе транзистора VT1.

Процесс переключения транзистора VT1 из состояния насыщения в состояние отсечки ускоряется. По рассмотренной принципиальной схеме выполнены регуляторы Я112 и Я120 и их модификации.

Применение составного транзистора в регуляторе напряжения приводит к повышению частоты вращения ротора начала отдачи генератора, так как падение напряжения на составном транзисторе больше, чем на обычном транзисторе. Для снижения частоты вращения ротора в регуляторах напряжения применяют каскадное соединение транзисторов.

В отличие от бесконтактно-транзисторного регулятора (см. рис. 3.34) напряжения с эмиттерной обратной связью бесконтактный регулятор (рис. 3.37) напряжения с каскадным соединением транзисторов содержит дополнительный каскад усиления на транзисторе VT2. При напряжении Ud, меньшем напряжения срабатывания регулятора, транзистор VT1 находится в состоянии отсечки, а транзисторы VT2 и VT3 – в состоянии насыщения. При достижении Ud значения напряжения срабатывания транзистор VT1 переходит в состояние насыщения, а транзисторы VT2 и VT3 – в состояние отсечки.

Коллекторная обратная связь в регуляторе напряжения осуществляется с помощью резистора R6.

В регуляторе напряжения 201.3702 (рис. 3.38) резисторы R1, R2, R3 и R4 образуют измерительный элемент регулятора. Резистором R1 в делителе напряжения обеспечивается настройка регулятора. Элементом сравнения является стабилитрон VD1.

Стабилитрон расположен не в базовой, а в эмиттерной цепи входного транзистора VT1.

Так как транзистор VT1 открывается током перехода эмиттер–база, то перенос стабилитрона из базовой области в эмиттерную на принцип работы регулятора влияния не оказывает. Однако, поскольку сила тока в эмиттерной цепи больше, чем в базовой, этот перенос способствует более стабильной работе регулятора напряжения по уровню поддерживаемого им напряжения.

Регулирующим элементом является часть схемы на транзисторах VT1, VT3, VT4 и VT5. Транзисторы VT4 и VT5 включены по схеме составного транзистора.

Рис. 3.38. Схема регулятора напряжения 201.3702

Когда транзистор VT1 в состоянии насыщения, транзистор VT3 находится в том же состоянии, так как ток его базы протекает через переход эмиттер–коллектор VT1.

Составной транзистор VT4, VT5 закрыт, так как его переход эмиттер–база шунтирован переходом эмиттер–коллектор транзистора VT3. Если транзистор VT1 закрыт, что возможно при низком напряжении на выводах генератора, когда ток через стабилитрон VD1 не протекает, то закрыт транзистор VT3 и открыт составной транзистор VT4, VT5.

Жесткая обратная связь осуществляется резистором R6. При переходе составного транзистора VT4, VT5 в открытое состояние резистор R6 подключается параллельно резистору R4 входного делителя напряжения. Это приводит к скачкообразному повышению напряжения на стабилитроне VD1, ускоренному его отпиранию и отпиранию транзисторов VT4, VT5. При запирании составного транзистора резистор R6 отключается от резистора R4, что способствует скачкообразному уменьшению напряжения на стабилитроне VD1 и его ускоренному запиранию. Следовательно, резистор R6 жесткой обратной связи повышает частоту переключения регулятора напряжения.

Конденсатор С1 осуществляет фильтрацию пульсаций входного напряжения и исключает их влияние на работу регулятора напряжения.

При нормальном режиме работы регулятора напряжения транзистор VT2 обеспечивает форсированный переход транзисторов VT3,VT4 и VT5 из состояния отсечки в состояние насыщения и обратно. В результате снижаются потери мощности при переключении. В дан ном случае транзистор VT2 вместе с конденсатором С2 и резистором R9 осуществляют гибкую обратную связь в регуляторе.

Рис. 3.39. Схема регулятора напряжения 13.3702 В аварийном режиме схема на транзисторе VT2 защищает составной транзистор VT4, VT5 от перегрузки. Средняя сила тока, проходящего через выходной транзистор, который переходит в автоколебательный режим работы, невелика и не может вывести его из строя.

Диод VD3 является гасящим диодом. Диод VD4 защищает регулятор от импульсов напряжения обратной полярности. Остальные элементы обеспечивают нужный режим работы полупроводниковых элементов схемы.

Измерительное устройство регулятора 13.3702 напряжения (рис. 3.39) (делитель на резисторах R1 и R2) соединено с элементом сравнения –стабилитроном VD1. Электронное реле регулятора собрано на транзисторах VT1, VT2 и VT3. Силовым транзистором в выходной цепи регулятора является составной транзистор VT2, VT3. Обмотка возбуждения в генераторе соединена с выводом "+".

Цепь жесткой обратной связи состоит из резисторов R3, R4 и диода VD2. При закрытом транзисторе VT1 одно из плеч делителя напряжения образуется параллельно включенными резистором R1 (подстроечный) и последовательно соединенными между собой резисторами R3 и R4. При переходе в состояние насыщения транзистор VT1совместно с диодом VD2 шунтирует резистор R4. Напряжение на стабилитроне резко уменьшается, что приводит к ускоренному переключению транзистора в состояние отсечки. Таким образом, цепь жесткой обратной связи повышает частоту переключения регулятора напряжения.

Конденсаторы С1 и С2 снижают влияние электромагнитных помех и пульсаций выпрямленного напряжения на работу регулятора напряжения, а также предотвращает возможность его самовозбуждения при высокой частоте.

Конденсатор С4 отфильтровывает высокочастотные импульсы на входе в регулятор.

В регуляторе предусмотрены два элемента защиты. От токовых перегрузок выходной транзистор защищен предохранителем F, а от импульсов напряжения обратной полярности – диодом VD5.

Регулятор напряжения 4202.3702 (рис. 3.40) на автомобиле ЗИЛ_53014 "Бычок" автоматически изменяет уровень регулируемого напряжения в зависимости от температуры электролита аккумуляторной батареи с помощью терморезистора, помещенного в электролит и включенного параллельно плечу R1, R3 делителя напряжения.

Регулятор напряжения 23.3702 (рис. 3.41) в схемах генераторных установок автобусов с дизелями и трактора К701М поддерживает напряжение 28 В и имеет переключатель SQ, обеспечивающий установку трех уровней регулируемого напряжения.

Транзисторы VT1 и VT3образуют электронное реле, управляющее током в обмотке возбуждения генератора. Транзистор VT2 вместе с цепью С3–R12 обеспечивает гибкую обратную связь и защиту схемы от замыканий в цепи обмотки возбуждения.

3.13. Теристорные регуляторы напряжения Управлять тиристором в тиристорных регуляторах напряжения можно путем регулирования угла включения (с естественной коммутацией) или относительной длительности включения (с искусственной коммутацией).

Схема тиристорного регулятора напряжения с естественной коммутацией приведена на рис. 3.42. Функции регулирующего органа в регуляторе выполняет тиристор VT2, в анодную цепь которого включена обмотка w1 возбуждения генератора.

Рис. 3.42. Схема тиристорного регулятора напряжения с естественной коммутацией Обмотка возбуждения шунтирована гасящим диодом VD3. Для обеспечения естественной коммутации транзистор подключен к генератору через однофазный двухполупериодный выпрямитель с двумя диодами силового выпрямителя генератора и двумя вспомогательными диодами VD5 и VD6. Для возбуждения генератора к обмотке возбуждения подается напряжение аккумуляторной батареи через резисторы R7 и R8.

Условия коммутации транзистора улучшает конденсатор С1.

Измерительное устройство состоит из усилителя постоянного напряжения на транзисторе VT1 и измерительной цепи с делителем напряжения R1, R2, R4 и стабилитронами VD1, VD2. Катушка индуктивности выполняет роль фильтра.

Напряжение к измерительному устройству подается при включении выключателя S1 зажигания. Если это напряжение ниже напряжения срабатывания электронного реле регулятора, в цепи L1–R5–VD4–R6 возникает ток, создающий падение напряжения на резисторе R6, достаточное для переключения тиристора в состояние насыщения. В этом случае обеспечивается возбуждение генератора. Затем, по мере возрастания напряжения генератора, обмотка возбуждения переключается на электроснабжение от однофазного мостового выпрямителя.

Когда напряжение генератора достигает напряжения срабатывания, транзистор VT1 переключается в состояние насыщения. Напряжение на управляющем электроде тиристора резко падает и при напряжении на выходе однофазного выпрямителя, близком к нулю, тиристор переходит в состояние отсечки. Обмотка возбуждения отключается от источника электроснабжения. Сила тока в обмотке возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. При выходном напряжении генератора, равном напряжению срабатывания, транзистор VT1 переключается в состояние отсечки, а тиристор – в состояние насыщения.

Далее процессы повторяются.

В автотракторном электрооборудовании тиристорные регуляторы применяют редко.

Применение тиристоров не упрощает схему регулятора напряжения, создает более сложные условия для возбуждения генератора и требует увеличения объема обмотки возбуждения генератора, так как напряжение электроснабжения обмотки возбуждения ниже выпрямленного напряжения.

Интегральные регуляторы напряжения рассчитаны на силу тока 3,3 и 5 А. Схемы регуляторов достаточно просты, поэтому они имеют небольшие размеры. Кроме того, они максимально унифицированы для напряжения 14 и 28 В. Малогабаритные интегральные регуляторы напряжения встраиваются в генератор, поэтому в их схемах отсутствуют элементы защиты полупроводниковых элементов.

В регуляторе Я112В1 (рис. 3.43, а) входной делитель напряжения собран на резисторах R1, R2 и R3. Элементом сравнения служит стабилитрон VD1. В выходной цепи находится транзистор VT2.

Рис. 3.43. Схема интегральных регуляторов напряжения:

а – Я112В1; б – Я112А1; в – Я120М1 Элементом сравнения служит стабилитрон VD1, выходной транзистор электронного реле VT1 и резистор R8 выполнены в одном корпусе в виде микросхемы DA1. Защиту схемы от возможных аварийных режимов обеспечивают диоды VD3, VD4. Диод VD2 является гасящим. Гибкую обратную связь осуществляет цепь С2–R4 – С1.

Входная цепь регулятора Я112В1 снабжается электроэнергией через отдельный вывод "Б". Если напряжение на выводе "Б" отсутствует (замок зажигания выключен), то отсутствует и базовый ток транзистора VT2. Транзистор закрыт и протекание тока в цепи обмотки возбуждения невозможно.

Если прерывание тока в цепи возбуждения при неработающем двигателе осуществляется другим путем, выводы "Б" и "В" соединяются между собой перемычкой внутри регулятора и наружу выходит только вывод "В." В регуляторе Я112А (рис 3.43, б) этот вывод задублирован, что исключает возможность отключения гасящего диода от обмотки возбуждения при нарушении контакта вывода "В" с контактной пластиной щеткодержателя.

Входной делитель напряжения регулятора Я112В1 (см. рис. 3.43, а) собран на резисторах R1, R2 и R3. Интегральный регулятор Я112М1 (рис. 3.43, в) работает с генератором Г273 и его модификациями. Измерительный делитель напряжения собран на резисторах R1, R2 и R3. Резисторы R1 и R3 являются настроечными и регулируются на заданное выходное напряжение при изготовлении регулятора.

Элемент сравнения (см. рис. 3.43, в) состоит из двух последовательно включенных стабилитронов VD1, так как регулятор рассчитан на номинальное напряжение 28 В. Оба стабилитрона управляют базовым током выходного транзистора VT2.

Диоды VD3 и VD4 обеспечивают защиту схемы регулятора напряжения от возможных аварийных режимов. Регуляторы напряжения рассчитаны на ток возбуждения силой 5 А.

Регулятор напряжения 17.3702 (рис. 3.44) встраивается в щеточный узел генератора

37.3701. Входной делитель собран на резисторах R2, R5, R6. Стабилитрон VD1 как элемент сравнения расположен в эмиттерной цепи транзистора VT1 электронного реле на четырех транзисторах VT2–VT5. Выходные транзисторы VT4 и VT5 включены параллельно, что обеспечивает повышенную надежность регулятора и работу с током возбуждения силой 5 А. Жесткая обратная связь обеспечивается резистором R8, гибкая – конденсаторами С1, С2, С3 и резистором R9. Вывод "В" подсоединяется к дополнительному выпрямителю, а вывод "Б" – к силовому.

Регулятор напряжения (рис. 3.45) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) изготовляется по гибридной технологии в металлостеклянном корпусе. Микросхема регулятора содержит входной делитель напряжения А1, параметрический стабилизатор напряжения А2, усилитель-интегратор А3, компаратор обратной связи А4, источник опорного напряжения А5, бистабильный триггер А6 и выходной усилитель А7. Вне микросхемы в регуляторе находятся балластный резистор параметрического стабилизатора напряжения источника электроснабжения микросхемы, токоограничивающий резистор R2, выходной транзистор VT1 и гасящий диод VD1.

Напряжение генератора через усилитель А1 подается на неинвертирующий вход усилителя-интегратора А3, где сравнивается с опорным напряжением. При номинальном уровне регулируемого напряжения генератора схема через триггер А6 и усилитель А7 подает сигнал на переключение выходного транзистора VT1 исходя из того, что время нахождения его в состояниях насыщения и отсечки одинаково.

При отключении напряжения генератора от номинального уровня изменяется время заряда и разряда конденсатора интегратора. Напряжение на конденсаторе отслеживается бистабильным триггером А6, который через выходной усилитель А7 изменяет соотношение между длительностью нахождения выходного транзистора VT1 в состояниях насыщения и отсечки. Таким образом, стабилизация напряжения генератора, как и в традиционных схемах регулирования, осуществляется за счет изменения относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь электроснабжения с соответствующим изменением средней силы тока возбуждения.

Конструкция регуляторов напряжения, располагаемых вне генератора и соединенных с ним через провода бортовой сети, в основном идентична. Такие регуляторы можно разделить на две группы – регуляторы с металлическим корпусом– крышкой и регуляторы в пластмассовом корпусе.

При разработке полупроводниковых регуляторов напряжения учитываются особенности полупроводниковых приборов и используются современные достижения в области полупроводниковой техники, связанные с новейшей технологией изготовления – технологией интегральных схем.

Особенностью электронных изделий является блочный принцип построения конструкций. В таком случае открываются широкие возможности для унификации и стандартизации элементов, что позволяет применять в производстве прогрессивные методы обработки, сборки и монтажа с высокопроизводительным автоматизированным оборудованием.

По конструктивным признакам бесконтактные транзисторные регуляторы напряжения относятся к блокам со смешанным монтажом и навесными электрическими элементами. Монтаж платы – печатный, внутриблочный монтаж – объемный.

Рис. 3.46. Конструкция регулятора напряжения 13.3702:

1 – крышка; 2 – плата; 3 – основание; 4 – поддон. Буквенные обозначения см.

рис. 3.39 Особенности полупроводниковых регуляторов с навесным монтажом электрических и электронных компонентов на печатной плате рассмотрены на примере регулятора 13.3702 (рис. 3.46).

Элементы схемы, кроме выходного транзистора, расположены между печатной платой 2 и основанием 3. Входной транзистор VT1 (см. рис. 3.39) установлен на плате в специальном чашеобразном держателе. Транзистор VT2 находится непосредственно на плате. Выходной транзистор VT3 прикреплен к основанию (теплоотводу) 3 (см. рис. 3.46).

Печатная плата крепится к основанию с помощью стоек, которые являются продолжением выводов "+" и "Ш." В отверстии стойки "+" закреплен гасящий диод VD4. Предохранитель F расположен на наружной стороне основания регулятора.

Печатная плата вместе с основанием двумя винтами закреплена внутри крышки 1.

Через прорезь в поддоне 4 виден волосок предохранителя, что позволяет проверить его работоспособность.

Основой печатной платы (рис. 3.47, а) является листовой или фольгированный электротехнический стеклотекстолит. Фольгированный стеклотекстолит с одной или двух сторон облицован красномедной электротехнической фольгой толщиной 0,035 и 0,05 мм.

На поверхность этого основания наносят печатный монтаж, выполняющий функции монтажных проводов, разъемов и контактных деталей.

Одно из возможных креплений элементов на печатной плате показано на рис. 3.47, б.

В производстве наибольшее распространение получили электрохимические, химические и комбинированные методы изготовления печатных плат. Электрохимический метод – гальваническое осаждение металла на диэлектрик с металлизацией отверстий.

Химический метод –травление фольгированного диэлектрика с дополнительной операцией металлизации отверстий. Комбинированный метод – травление фольгированного диэлектрика с одновременной металлизацией отверстий.

Различия печатных плат, выполненных по указанным методам, заключаются в возможности размещения печатного монтажа с одной или с двух сторон и в плотности печатного монтажа.

При размещении навесных элементов (резисторов, стабилитрона, диода, катушки индуктивности) в печатном узле регулятора руководствуются следующим: установка элементов должна предусматривать доступ к ним и легкую их замену; должна быть предусмотрена возможность ручной или механизированной установки элементов, пайки и последующей защиты лаковыми покрытиями; элементы должны размещаться параллельно поверхности платы со стороны, противоположной размещению печатных проводников.

Встраиваемые в генераторы регуляторы напряжения выпускаются в гибридном интегральном исполнении, представляющем собой комбинацию пленочных резисторов, выполненных на керамической изоляционной подложке, с миниатюрными дискретными элементами –конденсаторами, диодами, транзисторами.

–  –  –

2.4 Лабораторная работа №4 ( 2 часа).

Тема: «Снятие электромеханических характеристик стартера на тормозном стенде»

2.4.1 Цель работы: Изучение конструкции элементов электростартерного пуска и их работу.

2.4.2 Задачи работы:

1. Изучить устройство электрического стартера.

2. Снят электромеханическую характеристику стартера.

2.4.3 Перечень приборов, материалов, используемых в лабораторной работе:

1. При выполнении лабораторной работы используются следующие материалы:

- методическое указание к лабораторной работе;

- справочные материалы;

- работоспособный электростартер, тормозной стенд.

2.4.4 Описание (ход) работы:

Стуктурная схема электростартера.

Тип системы пуска определяют используемая энергия и конструкция основного пускового устройства – стартера. Для пуска автомобильных и тракторных двигателей используют системы электростартерного пуска. Они надежны в работе, обеспечивают дистанционное управление и возможность автоматизации процесса пуска двигателей с помощью электротехнических устройств.

Структурные схемы систем управления электростартерного пуска автомобильных и тракторных двигателей отличаются между собой незначительно (рис. 4.1). В системах управления стартером предусмотрены электромагнитные тяговые реле, дополнительные реле и реле блокировки, обеспечивающие дистанционное включение, автоматическое отключение стартера от аккумуляторной батареи после пуска двигателя и предотвращение включения стартера при работающем двигателе.

Источником энергии в системах электростартерного пуска является стартерная свинцовая аккумуляторная батарея (химический источник постоянного тока, поэтому в электростартерах используют электродвигатели постоянного тока).

Рис. 4.1. Структурная схема системы электростартерного пуска

Рис. 4.2. Схема управления электростартером:

1 – контакты; 2 – подвижный контактный диск; 3, 4 – втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле соответственно; 5 – якорь тягового реле; 6 – шток; 7 –рычаг привода; 8 – поводковая муфта; 9 – муфта свободного хода; 10 – шестерня; 11 – зубчатый венец маховика; 12 – электростартер.

Характеристики стартерного электропривода с электродвигателями постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения хорошо согласуются с характеристиками поршневого двигателя при пуске.

Напряжение на стартерный электродвигатель подается от аккумуляторной батареи через замкнутые контакты 1 (рис. 4.2) тягового электромагнитного реле. При замыкании контактов выключателя S приборов и стартера, дополнительного реле или реле блокировки втягивающая 3 и удерживающая 4 обмотки тягового реле подключаются к аккумуляторной батарее GB. Якорь 5 тягового реле притягивается к магнитопроводу электромагнита. С помощью штока 6 и рычага 7 привода шестерня 10 входит в зацепление с зубчатым венцом 11 маховика двигателя.

В конце хода якоря 5 тягового реле контактная пластина замыкает силовые контактные болты, и стартерный электродвигатель приводит во вращение коленчатый вал двигателя.

После пуска двигателя муфта 9 свободного хода предотвращает передачу вращающего момента от маховика к валу якоря электродвигателя. Шестерня привода не выходит из зацепления с венцом маховика до тех пор, пока замкнуты контакты 1. При размыкании контактов выключателя S втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле подсоединяются к аккумуляторной батарее последовательно через силовые контакты.

Электростартер получает питание от аккумуляторной батареи автономного источника электроэнергии ограниченной мощности. Вследствие внутреннего падения напряжения в батарее напряжение на выводах электростартера не остается постоянным, а уменьшается с увеличением нагрузки и силы потребляемого тока.

Сила тока электростартеров может составлять несколько сот и даже тысяч ампер.

При такой силе тока на характеристики стартерного электродвигателя большое влияние оказывает падение напряжения в стартерной сети, т.е. в стартерном проводе и массе.

Характеристики стартерных электродвигателей зависят от емкости и технического состояния аккумуляторной батареи. Семейству вольт-амперных характеристик батареи соответствует семейство рабочих и механических характеристик стартерного электродвигателя.

Режим работы стартеров повторно-кратковременный. Пусковой цикл попытки старта не должен превышать 10 и 15 с соответственно для бензиновых двигателей и дизелей. Допускается не более трех пусковых циклов подряд с перерывами между ними не менее 30 с. После охлаждения стартера до температуры окружающей среды возможен еще один пусковой цикл.

Длительное время по отношению к периоду прокручивания коленчатого вала двигателя стартер может работать в режимах полного торможения и холостого хода.

Якорь стартера без повреждений должен в течение 20 с выдерживать нагрузки, возникающие при частоте вращения его вала, на 20 % превышающей частоту вращения вала якоря в режиме холостого хода.Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента. Шестерня привода стартера не должна самопроизвольно входить в зацепление с венцом маховика. Муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреждений.

Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения до 9 В для номинального напряжения Uн = 12 В и до 18 В для Uн = 24 В при температуре окружающей среды 20 _ 5 _С. Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на выводах стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответственно 12 и 24 В.

Не допускается нагружать стартер более номинальной нагрузки. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность.

Параметром, определяющим рациональное согласование мощностной характеристики пускового устройства с пусковыми характеристиками двигателя, является передаточное число привода. При изменении передаточного числа редуктора привода меняется наклон механической характеристики стартерного электродвигателя, приведенной к коленчатому валу двигателя. С повышением передаточного числа приведенный вращающий момент увеличивается, а приведенная частота вращения вала уменьшается. Максимальное значение мощности электростартера смещается в сторону меньшей частоты вращения коленчатого вала. Для каждого типа двигателя и заданных условий пуска существуют оптимальные передаточные числа, при которых лучшим образом используются мощностные характеристики стартерного электродвигателя.

Автомобильные электростартеры должны обеспечивать номинальные параметры работы двигателя при нормальных климатических условиях:

температура окружающей среды 25 _ 10 _С;

относительная влажность 45–80 %;

давление окружающей среды 84–106 кПа.

Классификация стартеров Электростартеры отличаются по способам управления и возбуждения, типу механизма привода, способу крепления на двигателе и степени защиты от проникновения посторонних тел и воды.

Рис. 4.3. Электростартер СТ221:

а – общий вид; б – узлы и детали стартера; 1 – шестерня привода; 2 – муфта свободного хода; 3 – ведущая обойма муфты свободного хода; 4 – буферная пружина; 5 – рычаг включения привода; 6, 17 – крышки со стороны привода и коллектора; 7 – возвратная пружина; 8 – корпус тягового реле; 9 – обмотка тягового реле; 10 – магнитопровод тягового реле; 11 – подвижная контактная пластина; 12 – неподвижный контакт; 13 – контактные болты; 14 – щеточная пружина; 15 – щеткодержатель; 16 – коллектор; 18 – вал якоря с винтовыми шлицами; 19 – щетка; 20 –катушка обмотки возбуждения; 21 – полюс; 22 – корпус стартера; 23 – полюсный винт; 24 – якорь электродвигателя; 25 – упорное кольцо; 26 – регулировочная шайба; 27 – резиновая заглушка; 28 – тяговое реле; 29 – последовательная обмотка возбуждения; 30 – параллельная обмотка возбуждения; 31 – защитная лента; 32 – тормозной диск; 33 – стяжная шпилька; 34 – ограничитель хода шестерни По типу и принципу работы приводных механизмов выделяют стартеры с принудительным электромеханическим перемещением шестерни привода, которые получили наибольшее распространение, и стартеры с инерционным или комбинированным приводом. Для предотвращения разноса якоря после пуска двигателя в электростартеры устанавливают роликовые, храповичные и фрикционно-храповичные муфты свободного хода.

Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока с последовательным, смешанным возбуждением или возбуждением от постоянных магнитов, электромагнитного тягового реле и механизма привода. В стартер может быть встроен дополнительный редуктор.

Узлами и деталями электростартера с электромеханическим перемещением шестерни являются корпус 22 (рис. 4.3) с полюсами 21 и катушками 20 обмотки возбуждения, якорь 24 с обмоткой и коллектором 16, механизм привода с муфтой 2 свободного хода, шестерней 1 и буферной пружиной 4, электромагнитное тяговое реле с корпусом 8, обмоткой 9, контактными болтами 13 с контактами 12, крышка 6 со стороны привода, крышка 17 со стороны коллектора и щеточный узел с щеткодержателями 15, щетками 19 и щеточными пружинами 14. Автомобильные электростартеры различного конструктивного исполнения с электромагнитным возбуждением, с электромагнитным тяговым реле, обеспечивающим принудительный ввод шестерни привода в зацепление с зубчатым венцом маховика, и с роликовой муфтой свободного хода приведены на рис.

4.4–4.7. Особенность конструкции стартера 29.3708 (см. рис. 4.4) – наличие только одной опоры в крышке 23 со стороны коллектора. В стартере применен торцовый коллектор 22 в пластмассовом корпусе. Щетки 20 к коллектору прижимаются спиральными пружинами.

Тяговое электромагнитное реле закреплено на крышке 27 со стороны привода. При подаче напряжения на выводы втягивающей 12 и удерживающей 11 обмоток тягового реле его якорь 9 притягивается к магнитопроводу 13 и посредством тяги 6, рычага 5 и поводковой муфты 26 перемещает шестерню 4 с роликовой муфтой 28 свободного хода в сторону маховика двигателя. Когда шестерня полностью войдет в за цепление с зубчатым венцом маховика, подвижный контакт 14, связанный с якорем 9 реле, замкнет силовые контакты 16, подключая обмотки возбуждения и якоря стартерного электродвигателя к источнику электроснабжения.

Рис. 4.4.

Электростартер 29.3708 с одной опорой в крышке со стороны коллектора:

1 – вал якоря; 2 – замковое кольцо; 3 – упорное кольцо; 4 – шестерня привода; 5 – рычаг привода; 6 – тяга реле; 7 – уплотнительная заглушка; 8 – катушка обмотки возбуждения; 9 – якорь тягового реле; 10 – корпус тягового реле; 11, 12 –удерживающая и втягивающая обмотки; 13 – магнитопровод тягового реле; 14 –подвижный контакт; 15 – крышка тягового реле; 16 – контакты; 17 – бандаж лобовой части обмотки якоря; 18 – обмотка якоря; 19 – защитный кожух; 20 – щетка; 21 – вкладыш подшипника; 22 – торцевой коллектор; 23, 27 – крышки соответственно со стороны коллектора и привода;

24 – якорь электродвигателя; 25 –корпус; 26 – поводковая муфта; 28 – роликовая муфта свободного хода Электростартер СТ130_АЗ (см. рис. 4.5) с цилиндрическим коллектором 22 предназначен для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей. Электромагнитное тяговое реле установлено на корпусе стартерного электродвигателя. Электростартер имеет промежуточную опору 18 вала 19 якоря, расположенную между якорем и крышкой 11со стороны привода.

Рис. 4.5. Электростартер СТ130_А3:

1 – щетка; 2 – обмотка возбуждения; 3, 4 – неподвижный и подвижный контакты тягового реле; 5 – катушка тягового реле; 6 – якорь тягового реле; 7 – регулировочный винт; 8 – защитный кожух рычага; 9 – рычаг; 10 – винт регулировки хода шестерни; 11, 23

– крышки со стороны привода и коллектора; 12 – фильц; 13 –шайбы; 14, 15 – замковое и упорное кольца; 16 – шестерня привода; 17 – муфтасвободного хода; 18 – промежуточная опора; 19 – вал якоря; 20 – корпус; 21 –якорь; 22 – коллектор Электростартер СТ230_Б4 (см. рис. 4.6) устанавливается с левой стороны двигателя и крепится к картеру сцепления. Корпус 6 стартера выполнен без окон и имеет отверстие для вывода обмотки возбуждения, установочные прорези на торцах и конусообразную проточку, на поверхности которой расположена уплотнительная прокладка 2, прижатая защитным кожухом 1. Последовательная обмотка разделена на две параллельные ветви.

Катушки возбуждения снаружи изолированы пропитанной лаком хлопчатобумажной лентой толщиной 0,25 мм и шириной 15 мм.

Вал якоря вращается в трех бронзографитовых подшипниках, установленных в крышках 4 и 12 и в держателе подшипника в промежуточной опоре 10. Двухобмоточное реле 24 закреплено тремя винтами на крышке 12 со стороны привода и воздействует на привод 16 через рычаг 18.

Рис. 4.6. Стартер СТ230_Б4:

1 – защитный кожух; 2 – уплотнительная прокладка; 3 – щетка; 4, 12 – крышки со стороны коллектора и привода; 5 – обмотка возбуждения; 6 – корпус; 7 – регулировочные шайбы; 8 – коллектор; 9 – якорь; 10 – промежуточная опора подшипника; 11 – ось рычага привода; 13 – уплотнительная шайба; 14, 15 – замковое и упорное кольца; 16 – привод с муфтой свободного хода; 17, 21 – буферная и возвратная пружины; 18 – рычаг привода; 19

– втулка отвода; 20 – якорь тягового реле; 22 – стяжной болт; 23 – пружина щетки; 24 – тяговое реле; 25 – контактный диск; 26 – крышка тягового реле Стартер 421.3708 (см. рис.

4.7) последовательного возбуждения с попарно параллельным соединением катушек имеет три опоры вала якоря с бронзографитовыми подшипниками. Двухобмоточное тяговое реле 10 крепится к приливу крышки 18 со стороны привода. Во внутренней полости крышки 18 расположен механизм привода 17, состоящий из шестерни, роликовой муфты свободного хода, направляющей втулки и буферной пружины. Тракторный стартер с торцовым коллектором имеет промежуточную опору вала якоря, прикрепленную к крышке со стороны привода.

Рис. 4.7. Стартер 421.3708: 1 – корпус; 2 – якорь; 3, 18 – крышки со стороны коллектора и привода; 4 – траверса; 5 – регулировочная шайба; 6 – колпак; 7, 8 – стопорная и упорная шайбы; 9 – прокладка; 10 – тяговое реле; 11 – якорь реле с возвратной пружиной; 12 – заглушка; 13 – рычаг включения привода; 14, 15, 16 – уплотнительное, упорное и замковое кольца; 17 – механизм привода; 19 – промежуточная опора Электростартер рассчитан на напряжение 12 В. Номинальная мощность электростартера равна 4,0 кВт. На тракторных стартерах применяют цилиндрические сборные коллекторы (стартеры 25.3708_01, 251.3708), цилиндрические коллекторы с пластмассовым корпусом (СТ222_А, 20.3708, 201.3708, 202.3708) и торцевые коллекторы на пластмассе (СТ362_А, СТ365, СТ367_А, 24.3708, 241.3708, 242.3708 и 34.3708).

Характеристика стартера Рабочие характеристики представляют в виде зависимостей напряжения на зажимах стартера Ucт, полезной мощности Р2 на валу, полезного вращающего момента М2, частоты вращения якоря nя и КПД стартерного электродвигателя _ст от силы тока якоря Iя (рис. 4.31).

При вращении якоря в его обмотке индуктируется ЭДС, которая вычисляется по формуле:

Eя = ce nяФ, где ce – постоянная электрической машины, не зависящая от режима ее работы; Ф – магнитный поток, проходящий через воздушный зазор и якорь электродвигателя.

При электроснабжении стартера от аккумуляторной батареи ЭДС определяется таким образом:

E я= U н -U щ -I я R я =U н -U щ - I я ( R б +R пр+ R я+ R ст), где Uн – номинальное напряжение аккумуляторной батареи; _Uщ – падение напряжения в контактах щетки–коллектор; Rя_ – суммарное сопротивление цепи якоря;

Rпр – сопротивление стартерной сети; Rб –сопротивление аккумуляторной батареи; Rя – сопротивление обмотки якоря электростартера; Rст – сопротивление последовательной обмотки возбуждения электростартера.

С уменьшением нагрузки электродвигателя с последовательным возбуждением магнитный поток Ф падает, а nя быстро возрастает до значения nя0, соответствующего силе тока холостого хода Iя0. В стартерах смешанного возбуждения частота вращения в режиме холостого хода ограничивается магнитным потоком параллельной обмотки возбуждения. При уменьшении нагрузки магнитный поток, создаваемый последовательной обмоткой, стремится к нулю, тогда как намагничивающая сила параллельной обмотки и создаваемый ею магнитный поток даже немного увеличиваются.

Электромагнитный вращающий момент рассчитывается по формуле:

M = cм I яФ, где cм – постоянная электрической машины. В электродвигателях с последовательным возбуждением через обмотку возбуждения проходит полностью ток якоря силой Iя, поэтому магнитный поток возрастает с увеличением нагрузки стартера.

При одинаковых номинальных параметрах электродвигателей с параллельным и последовательным возбуждением последние развивают большие полезные моменты М2к в режиме полного торможения. Это улучшает их тяговые свойства, облегчает трогание системы стартер–двигатель с места и раскручивание коленчатого вала при пуске двигателя в условиях низких температур.

Подводимая к стартеру мощность, исключая электрические потери, преобразуется в элетромагнитную мощность. Электромагнитная или полная механическая мощность Р, меньшая подводимой к стартеру мощности Р1 на величину электрических потерь, P =nя M/ 30=Eя I я.

Максимальная электромагнитная мощность вычисляется из выражения:

P m =(U н- U щ ) 2/4R я Зависимость электромагнитной мощности от силы тока представляет собой симметричную параболу с максимальным значением при силе тока Im, равной половине силы тока Iк полного торможения. Полезная мощность Р2 на валу электродвигателя меньше электромагнитной на величину суммы _Рм механических потерь в подшипниках, в щеточно-коллекторном узле и магнитных потерь в пакете якоря.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
Похожие работы:

«ГОСТ 30247.0-94 Группа Ж39 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Конструкции строительные Методы испытаний на огнестойкость Общие требования Elements of building constructions. Fire-resistance test methods. General requirements ОКС 91.080 Дата введен...»

«158 ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2010. Т. 51, N3 УДК 539.3:534.1 НЕЛИНЕЙНОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ ПОДКРЕПЛЕННЫХ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК, НАГРУЖЕННЫХ ВНУТРЕН...»

«ЭКОНОМИКА ПРЕДПРИЯТИЙ 330.46 Положаенко С.А., д.т.н., профессор, Прокопенко В.П., аспирант, Танасенко М.О., аспирант, Одесский национальный политехнический университет ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ...»

«Секция 4. Силикатные и тугоплавкие неметаллические материалы из природного и технического сырья Список литературы 1. Лесовик В.С. Архитектурная геоника / В.С. Лесовик. // Жилищное строительство. – 2013. №1. – С. 9-13.2. Ерофеев В.Т. Исследование свойств цементных композито...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ серия ВКТ Крышный вытяжной каминный вентилятор ВКТ СОДЕРЖАНИЕ Требования безопасности Назначение Комплект поставки Структура условного обозначения Основные технические характеристики Устройство и п...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОСИННИКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ" УТВЕРЖДАЮ Директор ГОУ СПО "Осинниковский политехнический техникум" С. В. Матвеев 29 августа 2014 г. ОСНОВНАЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВА...»

«М.О. Костишин, И.О. Жаринов, О.О. Жаринов, В.А. Нечаев, В.Д. Суслов УДК 629.73.02; 629.73.05/.06 ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА В ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ И СИСТЕМАХ ИНДИКАЦИИ НАВИГАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ПИЛОТИРУЕМЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ М.О. Костишина, b, И.О. Жаринова, b, О.О. Жариновc, В.А. Н...»

«Руководство по эксплуатации и монтажу Калитка полноростовая Oxgard K-10(Н) СОДЕРЖАНИЕ 1.Назначение изделия 2.Комплект поставки изделия 3.Основные технические характеристики 4.Конструкция изделия 5. Подключение 6. Транспортировка и хранение 7. Тр...»

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) Н.И. БАУРОВА, В.А. ЗОРИН МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ МОСКОВСКИЙ АВТОМОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) Кафедра...»

«Структура и свойства металлов УДК 533.9,538.7 ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ПОДЛОЖКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЧ-МАГНЕТРОННЫХ КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ Куляшова К.С.1 (к.т.н., м.н.с.), Шаркеев Ю.П.1,3 (д.ф.-м.н., зав. лаб.), Саинова А.Б.1,2 Институт физики...»

«Министерство общего и профессионального образования Свердловской области ГАОУ СПО СО "ЕКАТЕРИНБУРГСКИЙ КОЛЛЕДЖ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА" 5. КОМПЛЕКТ "КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА" по учебной дисциплине "Электротехника и электроника" для специальности 190631 Техническое обслужива...»

«ПРОТОКОЛ № 475/1 вскрытия конвертов с заявками на участие в двухэтапном конкурсе на право заключения договора на выполнение научно-исследовательской работы для официального использования Евразийской экономической коми...»

«Технические требования Ротакс Макс DD2 2016 год Технические требования Ротакс Макс DD2 2016 год Цвет фона стартового номера желтый, цифры черные. Минимальный вес карта с Водителем в полной экипировке 173 кг. Минимальный вес карта с Водителем в полной экипировке в зачете 32+ 177 кг.Разрешено использоват...»

«СП 64.13330.2011 _ МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СВОД ПРАВИЛ СП 64.13330.2016 ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Актуализированная редакция СНиП II-25-80 (1-я редакция) Москва 2016 СП 64.13330.2011 Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным...»

«176 19. Mikhailovskii, N.M. (1995) O povestiakh i rasskazakh Gorkogo i Chekhova, Literaturnaia kritika i vospominaniia. Seriia Istoriia estetiki v pamiatnikakh i dokumentakh, Moscow, Iskusstvo, pp. 494–514.20. Mikhilovskii, N. Koe-chto o g-ne Chekhove, A.P.Chekhov. Pro et contra. Tvorchestvo A.P. Chekhova v russki mysli kontsa XIX–nachala XX...»

«ГАСТРОНОМИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ МАЛЫХ КУХОНЬ (серия 400) "ТАВЕРНА" Руководство по эксплуатации ATESY® Гастрономическая линия для малых кухонь "Таверна" (серия 400) Благодарим Вас за покупку нашей линии. Мы уверены, что Вы...»

«INIS-mf—13548 PM-90 oiidl ©в РАДИАЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Том 9 I Редакционная коллегия: В.Ф.Зеленский (главный редактор), И.Н.Неклюдов, В.С.Романов (заместители главного редактора), Н.С.Гусаров, А.П.Захаров, Б.А.Калин, В.С.Карасев. Е.П.Клочков, Л.С.Ожигов, А.И.Рязанов, Г.Л.Саксаганс...»

«AE&T Подъемник двухстоечный электрогидравлический Т4 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ и техническому обслуживанию ВНИМАТЕЛЬНО ИЗУЧИТЕ ЭТО РУКОВОДСТВО ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ ЗАПИШИТЕ ЗДЕСЬ ИНФОРМАЦИЮ, РАСПОЛОЖЕННУЮ НА ТАБЛИЧКЕ С СЕРИЙНЫМ НОМЕРОМ, ЗАКРЕПЛЕННОЙ НА СТОЙКЕ ПОДЪЕМНИКА Серийный номер: Модель: Т4 Дата производс...»

«МЯСНИКОВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 25.00.19 – Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тюмень, 2004 г. Работа выполнена в Тюменском госу...»

«Инженерный вестник Дона, №3 (2015) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3218 Пылеуловители со встречными закрученными потоками в системах очистки пылевых выбросов в производстве строительных мате...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" Красноярский институт железнодорожного транспорта фили...»

«1952 г. Июнь Т. XL VII, вып. 2 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК БИБЛИОГРАФИЯ И. Б. Литинецкий. "М. В. Ломоносов — основоположник отечественного приборостроения", М. — Л., Гостехиэдат, 1952 г, 160 стр. Тираж 10000. Цен...»

«Modell/Model/Модель:STE3431,STE5018 DE Gebrauchsanweisung Elektro-Schneefrse GB Operating/Safety Instructions Electrical snow thrower RU Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Электрический снегоуборщик 2013-04-23 Инструкция по эксплуатации и тех обслуживанию. Электрический снегоуборщик стр. 2 Содержание О...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1.Характеристика профессиональной деятельности выпускников и требования к результатам освоения основной профессиональной образовательной программы._2.Структура программы подготовки специалистов среднего звена._ 3.Пер...»

«Смоленское областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования "Козловский аграрно-технологический техникум" РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ТОПЛИВО И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Рабочая программа учебной дисциплины "Топливо и смазочные материалы" разработана на основе Федер...»

«МДС 53-2.2004. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (согласован Росстроем 20.01.2005) Согласован Росстроем 20 января 2005 года МЕТОДИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Рабочая программа дисциплины Техническая...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ СНиП 2.02.04-88 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ СССР Москва 1990 РАЗРАБОТАНЫ ВНИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (канд. техн. наук А.В. Садовский, канд. геол.-минерал. наук Д.И. Федорович руководители те...»

«ГОСТ Р 50418-92 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Москва СИЛИКАТ НАТРИЯ РАСТВОРИМЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Soluble sodium silicate. Specifications Дата введения 01.01.94 Настоящий стандарт распространяется на растворимый силикат натрия,...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.