Ирина Эланс
Техническое обслуживание и ремонт генератора переменного тока
Ведение
Электрический ток вырабатывается
в генераторах - устройствах, преобразующих
энергию того или иного вида в электрическую
энергию. К генераторам относятся гальванические
элементы, электростатические машины,
термобатареи, солнечные батареи и т.п.
Область применения каждого из перечисленных
видов генераторов электроэнергии определяется
их характеристиками. Так, электростатические
машины создают высокую разность потенциалов,
но неспособны создать в цепи сколько-нибудь
значительную силу тока. Гальванические
элементы могут дать большой ток, но продолжительность
их действия невелика. Преобладающую роль
в наше время играют электромеханические
индукционные генераторы переменного
тока. В этих генераторах механическая
энергия превращается в электрическую.
Их действие основано на явлении электромагнитной
индукции. Такие генераторы имеют сравнительно
простое устройство и позволяют получать
большие токи при достаточно высоком напряжении.
В настоящее время имеется много типов
индукционных генераторов. Но все они
состоят из одних и тех же основных частей.
Это, во-первых, электромагнит или постоянный
магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых,
обмотка, в которой индуцируется переменная
ЭДС (в рассмотренной модели это вращающаяся
рамка). Так как ЭДС,
наводимые в последовательно соединенных
витках, складываются, то амплитуда
ЭДС индукции в рамке пропорциональна
числу витков в ней. Она пропорциональна
также амплитуде переменного магнитного
потока Ф=BS через каждый виток. Для получения
большого магнитного потока в генераторах
применяют специальную магнитную систему,
состоящую из двух сердечников, сделанных
из электротехнической стали. Обмотки,
создающие магнитное поле, размещены в
пазах одного из сердечников, а обмотки,
в которых индуцируется ЭДС, - в пазах другого.
Один из сердечников (обычно внутренний)
вместе со своей обмоткой вращается вокруг
горизонтальной или вертикальной оси.
Поэтому он называется ротором. Неподвижный
сердечник с его обмоткой называют статором.
Зазор между сердечниками статора и ротора
делают как можно меньшим. Этим обеспечивается
наибольшее значение потока магнитной
индукции. В больших промышленных генераторах
вращается электромагнит, который является
ротором, в то время как обмотки, в которых
наводится ЭДС, уложены в пазах статора
и остаются неподвижными. Дело в том, что
подводить ток к ротору или отводить его
из обмотки ротора во внешнюю цепь приходиться
при помощи скользящих контактов. Для
этого ротор снабжается контактными кольцами,
присоединенными к концам его обмотки.
Неподвижные пластины - щетки - прижаты
к кольцам и осуществляют связь обмотки
ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу. В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора
Глава 1. Краткая характеристика объекта
Несмотря на то, что многие автолюбители, когда речь заходит об источниках электрической энергии, в первую очередь вспоминают об аккумуляторной батарее, главной “электростанцией” автомобиля является все-таки генератор. В современных автомобилях применяются вентильные генераторы. Это синхронные трехфазные электрические машины переменного тока, которые — как отечественные, так и зарубежные — имеют очень похожие конструкции и отличаются, если оставить в стороне качество изготовления, только габаритами, расположением присоединительных мест и отдельных узлов. Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием электропотребителей, входящисистему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализации.
Глава 2. Техническое обслуживание и ремонт генератора переменного тока
2.1 Основные характеристики и устройство генератора типа 37.3701
Максимальная сила тока отдачи при 14 В и частоте вращения ротора 5000
мин1, А........ 55 (45*)
Пределы регулируемого напряжения, В........ 14,1±0,5
Максимальная частота вращения ротора, мин-1........ 13000
Передаточное отношение двигатель-генератор........ 1 : 2,04
С 1988 г. на автомобилях ВАЗ-2107 применяется трехфазный генератор переменного тока типа 37.3701 со встроенным выпрямительным блоком и микроэлектронным регулятором напряжения. На небольших партиях автомобилей ВАЗ-2107 могут быть установлены генераторы производства Болгарии, Словении или Германии. Эти генераторы взаимозаменяемы с генератором 37.3701 по характеристикам и установочным размерам, но несколько отличаются по конструкции.
Генератор 37.3701
а — регулятор напряжения и щеточный узел у генераторов выпуска с 1996 г.; 1 — крышка генератора со стороны контактных колец; 2 — болт крепления выпрямительного блока; 3 — контактные кольца; 4 – шариковый подшипник вала ротора со стороны контактных колец; 5 — конденсатор 2,2 мкФ ±20% для подавления радиопомех; 6 — вал ротора; 7 — провод общего вывода дополнительных диодов; 8 — зажим "30" генератора для подключения потребителей; 9 — штекер "61" генератора (общий вывод дополнительных диодов); 10 — провод вывода "Б" регулятора напряжения; 11 — щетка, соединенная с выводом "В" регулятора напряжения; 12 — регулятор напряжения; 13 — щетка, соединенная с выводом "Ш" регулятора напряжения; 14 — шпилька для крепления генератора к натяжному устройству; 15 — крышка генератора со стороны контактных колец; 16 — крыльчатка вентилятора со шкивом привода генератора; 17 — полюсный наконечник ротора; 18 — шайбы крепления подшипника; 19 — дистанционное кольцо; 20 — шариковый подшипник вала ротора со стороны привода; 21 — стальная втулка; 22 — обмотка ротора (обмотка возбуждения); 23 — сердечник статора; 24 — обмотка статора; 25 — выпрямительный блок; 26 — стяжной болт генератора; 27 — буферная втулка; 28 — втулка; 29 — поджимная втулка; 30 — вывод "В" регулятора напряжения; 31 — щеткодержатель
Рис. Схема соединений системы генератора 37.3701
1 — аккумуляторная батарея; 2 — отрицательный диод; 3 — дополнительный диод; 4 — генератор; 5 — положительный диод; 6 — обмотка статора; 7 — регулятор напряжения; 8 — обмотка ротора; 9 — конденсатор для подавления радиопомех; 10 — монтажный блок; 11 — контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи в комбинации приборов; 12 — вольтметр; 13 — реле зажигания; 14 — выключатель зажигания
2.1 Организация рабочего места слесаря
техническое обслуживание ремонт генератор
Рабочее место – это часть производственной площади, закреплённой за данным рабочим (бригадой). Со всем необходимым оборудованием, инструментом, материалами и принадлежностями, которые рабочие применяют для выполнения производственных задач. При организации рабочих мест учитываются следующие требования:
1. На посты рабочих
мест должны поступать
2. Рабочее место должно
предусматривать максимальную
3. Рабочее место должно быть оснащено механизацией и хорошим освещением, необходимой документацией и спец. тарой;
4. На рабочем месте должно находится то, что требуется для выполнения задания;
5. Принадлежности и инструменты должны находится на расстоянии вытянутой руки, причём располагаться они должны так, чтоб брать их в строгой последовательности;
6. Всё берётся левой рукой с левой стороны;
7. Режущий инструмент должен находится на деревянной подставке, чтоб уберечь их от затупления;
8. Чертежи должны находиться на видном месте;
9. Рабочий, в течение рабочего времени, не должен отвлекаться и отлучаться;
10. Рабочий должен пользоваться только тем инструментом, который требуется по принадлежности, предохранять инструмент от повреждений и грязи;
11. По окончании рабочего времени, рабочий обязан привести в порядок рабочее место.
2.2 Неисправности генератора автомобиля ВАЗ-2107 и способы их устранения.
Плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора
Возникает при загрязнении и замасливания контактных колец, большом износе щеток контактных колец, уменьшении давления пружин на щетки и зависании щеток в щеткодержателях . При таких неисправностях повышается сопротивление в цепи возбуждения, и следовательно, уменьшается мощность генератора. Напряжение генератора до заданной величены достигает только при повышенной частоте вращения ротора.
Для устранения неисправности снимают щеткодержатель и проверяют состояние щеток и контактных колец ротора. При необходимости протирают их тряпкой, смоченной бензином. Окисленную поверхность колец зачищают стеклянной шкуркой зернистостью 100-140;изношенные кольца протачивают. Щетки должны свободно перемещать в щеткодержателе. Щетки, изношенные до высоты менее 7 мм ,заменяют.
Давление пружины на щетку должно быть в пределах 180-260 гс .Для определения давления пружины каждой щетки надо удалить из щеткодержателя одну щетку, а другой щеткой, оставшейся в щеткодержателе, нажать на чашку стрелочных весов Щетка будет входить в щеткодержатель и когда она будет выступать из щеткодержателя на 2 мм, дозамеряют показания стрелки весов. Эта величина и будет тем давлением, с которым пружина прижимает щетку к контактному кольцу ротора .Также проверяют давление пружины другой щетки.
ОБРЫВ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ чаще всего возникает в местах пайки концов обмотки к контактным кольцам. Обрыв в обмотке возбуждения определяется омметром или контрольной лампой.
Эта неисправность устраняется безкислотной пайкой мягкими припоями. Когда обрыв произошел внутри катушки , производят замену или перемотку катушки.
При обрыве обмотки возбуждения в обмотке статора будет индуктироваться э. д.с. не более 5 В ,обусловленная остаточным магнетизмом стали ротора.
ЗАМЫКАНИЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ НА КОРПУС РОТОРА происходит при разрушении изоляции обмотки. Замкнутая на корпус заворачивается и по ней не будет проходить ток В результате генератор работать не будет.
Замыкание обмотки на корпус определяют контрольной лампой при напряжении 220-500 В. Один проводник соединяют с любым контактным кольцом, а другой –с сердечником или валом ротора. Лампа будет гореть, когда обмотка замкнута на корпус. Если невозможно изолировать обмотку от корпуса, ее заменяют.
МЕЖВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАТУШКЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ возникает вследствие разрушения изоляции провода обмотки при перегреве или механическом повреждении. В результате уменьшается сопротивление цепи обмотки возбуждения . Следовательно, повысится температура обмотки, что будет причиной еще большего разрушения изоляции провода и замыкания между собой большего количества витков катушки.
При работе генератора с регуляторами РР127 и РР380 ток возбуждения генератора замыкается через контакты регулятора. Следовательно, при снижении сопротивления обмотки возбуждения через контакты регулятора
будет проходить ток больше допустимой величины и поэтому между контактами возникает сильное искрение, что ускорит окисление и эрозию рабочей поверхности.
Если генератор работает с транзисторными реле-регуляторами, то при большей силе тока возбуждения происходит перегрев выходного транзистора, что может привести к его пробою.
Межвитковое замыкание определяют измерением сопротивления катушки при помощи омметра, показания которого сравниваются с величиной сопротивления.
ЗАМЫКАНИЕ ОБМОТКИ СТАТОРА НА КОРПУС возникает вследствие механического или теплового повреждения изоляции обмотки. При этой неисправности значительно снижается мощность генератора вследствие короткого замыкания неисправных фазовых обмоток с корпусом и диодами выпрямителя генератора. Эта неисправность определяют контрольной лампой при напряжении 220-500 В, подключением одного провода на сердечник статора , а другого –на любой вывод обмотки статора. Лампа горит только при замыкании обмотки на корпус . Проверка обмотки производятся при отключенном блоке выпрямителя от концов фаз . Дефекты катушки обмотки заменяются новыми.
ОБРЫВ В ЦЕПИ ФАЗОВОЙ ОБМОТКИ СТАТОРА вызывает выключение фазы, что увеличит сопротивление в цепи остальных фаз. При такой неисправности снижается мощность генератора, и аккумуляторная батарея не будет полностью заряжаться.
В случае обрыва цепи двух фаз выключается вся цепь обмотки статора и генератора работать не будет.
В разобранном генераторе для определения обрыва в фазовой обмотке статора необходимо поочередно подключать к аккумуляторной батарее через лампочку по две фазы обмотки . Наличие обрыва выключает цепь, и лампа гореть не будет.
МЕЖВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАТУШКАХ ОБМОТКИ СТАТОРА возникает при разрушении изоляции обмотки. В короткозамкнутых катушках будет проходить ток короткого замыкания большой силы, что усилит перегрев катушки и дальнейшее разрушение изоляции обмотки. При такой неисправности значительно снижает мощность генератора, и при включении нагрузки напряжение генератора резко уменьшается.
Разрушенную изоляции обмотки статора легко определить осмотром ее состояния в разобранном генераторе. Дефекты катушки обмотки статора заменяются новыми.
Межвитковое замыкание в обмотке статора также определяют при помощи дефектоскопа ПДО-1.В пластмассовом корпусе дефектоскопа установлены индукционный и приемно-сигнальный аппараты. На стальные сердечники и аппаратов намотано по одной обмотке. Обмотка приемно-сигнального аппарата замкнута неоновой лампой. Обмотка индукционного аппарата включена через контакты электромагнитного прерывателя к двум зажимам. Параллельно контактам прерывателя включен искрогасящий конденсатор.
При проверке обмотки прибор устанавливают так, чтобы паз между зубцами сердечника статора располагался между воздушными зазорами сердечников и приемно-сигнального и индукционного аппаратов. Затем обмотку индукционного аппарата подключают к источнику постоянного или переменного тока напряжением 12 В. Ток в цепи индукционного аппарата вызовет вибрацию контактов прерывателя, а следовательно, пульсацию магнитного потока в сердечнике и сердечнике статора генератора. В результате пересечения силовыми линиями в катушке обмотки статора будет индуктироваться э. д.с. Если в катушке есть короткозамкнутые витки, то индуктированная э. д.с. создаст переменный ток , который вызовет свое переменное поле. Это магнитное поле, замыкаясь через сердечник приемно-сигнального аппарата, индуктирует в обмотке э. д.с. под действием которой произойдет свечение лампы.
Если проверяемая катушка обмотки статора не имеет виткового замыкания, то в ней не будет создаваться ток и магнитное поле. Следовательно, в обмотке приемно-сигнального аппарата не будет индуктироватся э. д.с. и неоновая лампа светиться не будет .
Кроме названных, возникают также неисправности механического характера, например, износ и разрушение подшипников, износ шеек вала ротора , разработка шпоночной канавки вала и шкива, повреждение резьбы на валу и в гайках и др. Выявление и устранение подобных неисправностей не представляет больших трудностей.
ЗАМЫКАНИЕ ЗАЖИМА «+» ГЕНЕРАТОРА НА КОРПУС происходит вследствие разрушения изоляции зажима или изоляции провода, подключенного к этому зажиму. При такой неисправности генератора и аккумуляторная батарея будут короткозамкнуты корпусом автомобиля. Короткое замыкание генератора вызовет резкое увеличение силы тока в обмотке статора и диодах выпрямительного блока, а поэтому произойдет тепловое разрушение изоляции обмотки и пробой диодов выпрямительного блока. Дефектную изоляцию зажима заменяют новой. Поврежденные обмотки статора и выпрямительный блок диодов заменяются.
ПРОБОЙ ДИОДОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО БЛОКА происходит при перегреве током большой силы, повышении напряжения генератора выше нормы и механическом повреждении.
В пробитом диоде сопротивление практически будет равно нулю. В этом случае он проводит ток в обоих направлениях, что вызовет короткое замыкание фаз обмотки статора. В результате этого снизится мощность генератора и аккумуляторная батарея не будет полностью заряжаться. При неработающем двигателе аккумуляторная батарея будет разряжаться через пробитые диоды выпрямительного блока. При пробое, а также при обрыве цепи диодов вследствие снижения мощности генератора происходит резкое уменьшение напряжения генератора в момент включения нагрузки .
Проверку диодов на пробой и обрыв цепи производят контрольной лампой мощностью 1Вт от аккумуляторной батарей напряжением 12(24)В или омметром.
Диод исправный, если лампа горит только в одном из случаев подключения к батарее. Диод имеет обрыв цепи, если лампа не будет гореть в обоих случаях подключения проводов. Диод имеет короткое замыкание (пробит), если лампа горит при любом подключении проводов. Проверку исправности диодов выпрямительного блока генератора производят по схеме.
Для проверки диодов, соединенных с шиной, подключают к ней провод от вывода «+»аккумуляторной батареи, а другим проводом, соединенным с выводом «-« батарей, поочередно касаются зажимов блока. При исправном состоянии цепи диода лампа будет гореть. Лампа не горит, если в цепи диода есть обрыв. Затем подключают к шине провод от вывода «—« аккумуляторной батарей, а другим проводом поочередно касаются зажимов блока . При исправном состоянии диодов лампа не горит. В случае пробоя диода лампа будет гореть. Также проверяют диоды, соединенные с шиной. В выпрямительных блоках при неисправном диоде заменяют секцию блока.
При испытании исправного диода его сопротивление будет не более 200 Ом, а при перемени местами концов проводников от омметра к выводам диода – несколько сотен кОм . В пробитом диоде сопротивление равно нулю, а при обрыве выводного проводника-бесконечности.
2.3 Приспособления и инструменты, применяемые при ремонте генератора
Неисправности генератора обнаруживаются по показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправном генераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть при работающем двигателе. Для привода генераторов стенды оборудованы репульсионными электродвигателями или асинхронными трехфазными электродвигателями и клиноременными вариатором, позволяющим плавно регулировать частоту вращения до 5000об/мин.
Обрывы в секциях обмотки якоря определяют с помощью миллиамперметра. Для этого двухконтактный щуп прижимают к двум рядом расположенным коллекторным пластинам и якорь плавно провёртывают на призме на 20-300. Замыкание обмотки на «массу» обнаруживают с помощью контрольной лампы . Для этого один штырь щупа соединяют с сердечником или валом якоря, а другой поочерёдно с пластинами коллектора .
После протачивания коллектора якоря генератора необходимо углубить изоляцию (миканит) между пластинами на глубину 0,6-0,8 мм. Для этого применяют фрезу или ножовку .
Обмотки возбуждения проверяют прибором. Для этого переключатель устанавливают в положение «Контроль изоляции». Один щуп прибора соединяют с зажимом «Ш» на корпусе генератора, а второй – с началом обмотки возбуждения. Качество изоляции проверяют при положении второго щупа на корпусе генератора .
3. Охрана труда
Техническое обслуживание и ремонт генераторов автомобилей необходимо производить только на постах технического обслуживания и электроотделениях. Лица, допускающиеся к таким работам, должны пройти инструктаж по технике безопасности.
При выполнении работ по техническому обслуживанию генератора непосредственно на автомобиле необходимо соблюдать следующее:
1. контрольно-регулировочные работы, выполняемые при работающем двигателе (проверка работы генератора, регулировка реле-регулятора и др.), проводят на специальном посту, оборудованном местным отсосом отработавших газов;
2. во избежании попадания одежды или рук во вращающиеся части (шкив генератора, лопасти вентилятора и др.) перед работой застегнуть обшлага рукавов, убрать свисающие концы одежды, заправить волосы под головной убор;
3. использовать передвижные подставки и переходные мостики через смотровые канавы;
4. пользоваться специализированным инструментом;
5. для транспортировки пользоваться тележками с упорами, предохраняющими генератор от падения;
6. работать только исправным, чистым и незамасленным инструментом;
7. при работе гаечными ключами подбирать их по размеру;
8. приржавевшие и трудноотворачиваемые гайки предварительно обстучать легкими ударами молотка, смочить керосином, после чего отворачивать;
9. пользоваться молотками, надежно насажанными на рукоятки;
10. при осмотре автомобиля пользоваться переносной лампой с напряжением не выше 36 В, а в смотровой канаве – не выше 12В. Лампа должна быть с предохранительной сеткой.
При необходимости выполнения работ с электроинструментом, питающемся напряжением выше 36В, следует пройти специальное обучение. При поверках генераторов на испытательных стендах необходимо правильно центрировать, надежно закреплять генераторы в зажимных устройствах.
Выпрессовку втулок, подшипников и других деталей производить с помощью съемника и пресса. При выполнении работ, при которых выделяются вредные газы,