Генератор - електрична машина, що перетворює механічну енергію первинного двигуна в електричну енергію. Генератор служить для живлення споживачів електричною енергією та зарядки акумуляторної батареї при певній частоті обертання колінчастого вала двигуна.
Привід генератора здійснюється від колінчастого вала клиноремінною передачею, що має постійне передавальне число, тому частота обертання генератора знаходиться в прямій залежності від швидкісного режиму двигуна. А так як частота обертання колінчастого вала у тракторних двигунів може змінюватися від мінімальної до максимальної в співвідношенні 1: 3,5, а у автомобільних ще більше (без регуляторів до 1: 8), то для підтримки на клемах генератора напруги в заданих межах встановлюють регулятори напруги.
Оскільки тракторні генератори працюють в більш важких умовах, ніж автомобільні (значна запиленість навколишнього середовища, сильні вібрації і т.п.), їх роблять закритими: внутрішня їх порожнину захищена глухими кришками; тепло відводиться в основному через поверхні корпусу і кришок. Для кращого охолодження застосовують вентилятори зовнішнього обдування.
Автомобільні генератори виготовляють в захищеному виконанні - потік повітря, створюваний вентилятором, проходить через внутрішній простір корпусу і спеціальні вікна в кришках, інтенсивно охолоджуючи нагріваються частини.
Генератори характеризуються родом струму, напругою, потужністю, початкової (без навантаження), при якій досягається номінальну напругу, і максимальної (під навантаженням) частотами обертання.
На тракторах і автомобілях встановлюються трифазні синхронні генератори змінного струму з електромагнітним збудженням. Їх магнітне поле і ротор обертаються з однією і тією ж частотою - синхронно. Основний магнітний потік створюється обмоткою збудження, з'єднаної з акумуляторною батареєю, або обмотками статора (живиться через випрямляч). Можливий також режим роботи генератора з попередньо намагніченою магнітною системою. Котушки статора утворюють трифазну обмотку, з'єднану в зірку, рідше в трикутник.
Розрізняють генератори контактного і безконтактного типів.
У контактному генераторі струм збудження підводиться до обмотки ротора через контактні кільця і щітки. На відміну від генераторів постійного струму тут не відбувається іскріння, так як кільця і щітки не виконують функцій комутації струму. В безконтактних генераторах немає контактних кілець, щіток і обертових обмоток; вони відрізняються високою надійністю і витримують важкі умови експлуатації, але за габаритами і масою трохи більше генераторів контактного типу.
Для зарядки акумуляторної батареї і живлення деяких споживачів необхідний постійний струм; частина ж споживачів може працювати як на постійному, так і на змінному струмі. У автотракторному електрообладнанні прийнято випрямлення генераторного струму, для чого передбачені випрямлячі, зазвичай вбудовані в генератор.
Генератори змінного струму відрізняються здатністю заряджати акумуляторну батарею на малій частоті обертання холостого ходу двигуна. Відносно висока частота обертання генератора в цьому режимі дозволяє йому розвивати достатню потужність, тим самим звільняючи від роботи акумуляторну батарею. У генераторів ж постійного струму номінальна частота обертання якоря обмежена іскрінням під щітками; коли ж двигун працює на малій частоті обертання, напруга генератора менше напруги акумуляторної батареї, і виробляється їм струм надходить тільки в ланцюг збудження і обмотки реле-регулятора.
Установча потужність генератора визначається в залежності від тягового класу трактора або вантажопідйомності автомобіля і становить 200-1000 Вт.
Генератори змінного струму з електромагнітним збудженням і контактним пристроєм. На автомобілях (ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ, МАЗ, КрАЗ і т. Д.) І деяких тракторах (наприклад, К-701) застосовують трифазні синхронні генератори змінного струму (Г250, Г271, Г272 і ін.) З електромагнітним збудженням і контактним пристроєм. Генератори виконані за єдиною схемою і відрізняються в основному конструктивними особливостями і електричними характеристиками.
Мал. 1. Генератор Г272: 1, 12 - кришки; 2 - контактні кільця; 3 - щіткотримач; 4 - пружина; 5 - щітки; 6 - полюсні наконечники; 7 - крильчатка; 8 - шків; 9 - вал; 10, 19 - кулькові підшипники; 11 - втулка; 13 - статор; 14 - обмотка збудження; 15 - котушка статора; 16 - затискач; 17 - кінці обмотки збудження; 18 - випрямний блок.
Генератор Г272 автомобілів КамАЗ складається з статора 13 (рис. 1), ротора, кришок 1 і 12, контактного пристрою, випрямного блоку 18, приводного шківа 8 і інших елементів.
Сердечник статора зібраний з аркушів електротехнічної сталі в пакет з рівномірно розподіленими по колу 18 зубцями і закріплений гвинтами між кришками 1 і 12 з алюмінієвого сплаву. На зубцях розміщені вісімнадцять обмотувальних котушок 15, закріплених в пазах статора текстолітовими клинами. Котушки намотані проводом діаметром 1,16 мм (вісімнадцять витків) і утворюють три фази, включені зіркою. У кожну фазу входять шість послідовно з'єднаних котушок, кінці яких приєднані до трьох затискачів 16 випрямного блоку 18.
Ротор складається з вала 9, контактних кілець 2, двох полюсних наконечників 6 втулки 11 і обмотки збудження 14. Полюсні наконечники сталеві, шестіполюсние, північній (N) і південної (S) полярності. Розташування таке, що наконечники однієї полярності переміщаються між наконечниками протилежної полярності. Міжполюсними наконечниками знаходиться втулка 11 обмотки збудження 14, що містить 1490 витків дроту діаметром 0,51 мм. Ротор обертається в кулькових підшипниках 19 і 10 (закритого типу, які не потребують змащення), встановлених зовнішніми обоймами в кришках генератора. Завдяки крильчатці 7 на шківі 8 і прорізам в кришках для охолодження генератора створюється проточна вентиляція.
Контактний пристрій утворено двома мідними контактними кільцями 2, щіткотримачем 3, двома графітовими щітками 5. притискуються пружинами 4 до контактних кілець. До ізольованим від вала кільцям припаяні кінці 17 обмотки збудження 14. Одна (ізольована від маси) щітка з'єднана з затиском Ш генератора, а друга через корпус генератора - з масою.
В кришку 1 вбудований напівпровідниковий випрямний блок 18 з шести кремнієвих діодів, з'єднаних в бруківку схему. На кришку з боку випрямляча виведені негативний і ізольований від маси позитивний затискачі. До позитивного затискача приєднані контактної пластиною розміщені на ізольованій від маси панелі позитивні затискачі діодів прямої полярності; негативний затискач замикає на масу контактну пластину діодів зворотної полярності.
Технічне обслуговування генератора Г272 (на прикладі автомобілів КамАЗ) полягає насамперед в очищенні його генератора від бруду, перевірці натягу приводного ременя, затягуванні болтів кріплення генератора і гайки кріплення шківа (ТО-1). Під час ТО-2 перевіряють затяжку стяжних болтів генератора і стан контактних з'єднань проводів. Через 50 тис. Км пробігу (25 тис. Км для нового автомобіля) знімають щіткотримач 3, перевіряють вільне переміщення щіток в напрямних отворах, оглядають і при необхідності зачищають контактні кільця 2, відчувають пружність пружин 4. Щітки замінюють, якщо їх висота від опорної площини пружини менше 8 мм.
Безконтактні індукторні генератори змінного струму з електромагнітним збудженням.
На ряді тракторів встановлені закриті безконтактні трифазні індукторні генератори змінного струму типів Г304, Г305, Г306 з вбудованими випрямлячами. Генератори Г304 і Г305 уніфіковані по основних деталей і відрізняються в основному обмотувальними даними. Характерна особливість цих генераторів - відсутність щіток контактів і обертових обмоток.
Генератор Г306, який відноситься до вдосконалених безконтактним генераторів змінного струму з електромагнітним збудженням, складається з статора 5 (рис. 2, а) з обмоткою 7, ротора 6, задній 3 і передній 9 кришок, обмотки збудження 8, випрямного блоку 10 шківа 11 з крильчаткою і лап кріплення.
Мал. 2. Генератор Г306: а - пристрій: 1 - болт вивідний клеми; 2 - ізоляційна колодка; 3 - задня кришка; 4 - стяжний болт; 5 - статор; 6 - ротор; 7 - обмотка статора; 8 - обмотка збудження; 9 - передня кришка; 10 - випрямний блок БПВ-30; 11 - шків з крильчаткою; 12, 15 - кулькові підшипники; 13 - втулка ротора; 14 - планка; 16 - задня лапа; б - електрична схема: ОВ - обмотка збудження генератора; ОС - обмотка статора генератора; ВП - випрямляч: 1 - діоди прямої полярності; 2 - діоди зворотної полярності; А - амперметр; ВМ - вимикач маси; В, Ш, М - вивідні клеми; Т - транзистор; Е - емітер; К - колектор; Б - база; Д1 - замикає діод; ДГ - діод гасить контуру; Др - розділовий діод; РЗ - реле захисту; FЗy - утримуюча обмотка реле захисту; P3о - послідовна обмотка реле захисту; РЗВ - зустрічна обмотка реле захисту; РН - регулятор напруги; ППР - перемикач (гвинт) сезонної регулювання напруги; PHО - обмотка регулятора напруги; Rб - резистор бази транзистора; Rт - резистор температурної компенсації; Rу - прискорює резистор; Rд - додаткові резистори.
Статор 5 набраний з листів електротехнічної сталі, зібраних в пакет. На дев'яти зубцях статора, рівномірно розподілених по внутрішньому колу, надіті дев'ять котушок трифазної обмотки. Котушки, виконані з дроту ПЕВ-2 діаметром 1,35 мм з емалевою ізоляцією і подвійним покриттям мають по двадцять вісім витків і закріплені на зубах клинами з склотекстоліти. Кожна фаза обмотки складається з трьох послідовно включених котушок. Фази з'єднані в трикутник (рис. 2, б). Кінці фаз обмотки статора ОС виведені до болтів 1 (рис.2, б) клем змінного струму, поміщеним на ізоляційної колодці 2 задньої кришки 3 і позначених знаком «
». До цих же клем приєднані висновки випрямляча ВП.
На вал ротора насаджена шестикутна зірочка, набрана з листів електротехнічної сталі, які з'єднані заклепками. Опорами ротора служать кулькові підшипники 12 і 15 закритого типу. Передня кришка 9 сталева, до її торця з внутрішньої сторони прикріплена болтами котушка обмотки збудження 8, навита на сталевий каркас. Обмотка виконана з 500 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,74 мм. Початок обмотки пов'язане з масою генератора, а кінець підведений до клеми Ш. вміщеній на колодці 2 задньої кришки 3. Кришка 3 в прикріплена до неї лапа відлиті з алюмінієвого сплаву. На торцевій пасти кришки розміщені клеми з їх позначеннями. До передній кришці приварені дві лапи для кріплення генератора і регулювання натягу приводного ременя.
Випрямляч ВП (рис. 2, б) складається з корпусу і тепловідведення, виконаних з алюмінієвого сплаву, і шести напівпровідникових діодів прямої 1 і зворотного 2 полярності. Діоди 1 запресовані в тепловідвід і відзначені по денця чорною фарбою, а діоди 2 запресовані в корпус і марковані червоною фарбою. Для поліпшення охолодження корпус випрямляча оребрено. Випрямляч зібраний за трифазною мостовою схемою. Позитивний полюс випрямляча приєднаний до клеми В на колодці 2 (рис. 2, а) генератора гнучким проводом. Монтажні дроти випрямляча і котушки збудження підведені із зовнішнього боку генератора і захищені планками 14.
Магнітна ланцюг генератора замикається навколо обмотки збудження 8 по сталевій кришці 9, каркасу обмотки збудження, повітряному зазору, статора 5 і кришці 9. При обертанні ротора під кожним зубцем сердечника статора по черзі виявляється один з полюсів ротора, в результаті чого магнітний потік, що проходить через зубці статора, змінюється за величиною і напрямком. Коли зубець ротора 6 знаходиться проти зубця статора, магнітний потік в зубці статора найбільший, а при положенні зубця статора проти паза ротора магнітний потік в зубці статора найменший. Перетин обмоток статора пульсуючим потоком индуктирует в них змінну е.р.с.
Генератори Г304 і Г305 за принципом роботи не відрізняються від генератора Г306, проте їх схеми, конструкції та матеріали не однакові. Генератор Г306 одностороннього порушення, а генератори Г304 і Г305 - двостороннього, так як мають дві котушки обмотки збудження, поміщені кожна в одну зі сталевих кришок і з'єднані між собою паралельно. Маса і габарити генераторів Г304 і Г305 дещо більше, ніж генератора Г306.
Описані генератори працюють з реле-регуляторами типу РР362, РР362-Б.
При технічному обслуговуванні генераторів Г304, Г305 і Г306 необхідно стежити за їх чистотою, надійністю кріплень, станом контактів, натягом і справністю приводного ременя.
[Гуревич А.М. Сорокін О.М. Трактори і автомобілі. 1978р.]