КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Современные автомобильные генераторы фирмы BOSCH

Фирма BOSCH выпускает автомобильные генераторы с 1913 года. Ею

освоены все стадии совершенствования этого изделия, и в настоящее время

она

является

передовой

фирмой

на

мировом

рынке

автомобильных

генераторов.

Генераторы

фирмы BOSCH

обладают

исключительно

высокой

надежностью и техническим совершенством. При правильной технической

эксплуатации они работают не менее 300 тыс. км пробега. По лицензиям и

образцам

этой

фирмы

изготавливается

подавляющее

большинство

автомобильных электрогенераторов нового поколения во всех европейских

странах.

Генератор KC14V4S/80A фирмы BOSCH, показанный на рис. 6.1,

является новой разработкой фирмы и относится к компактным

автомобильным генераторам (Compact Generator).

Основные его отличия от традиционного генератора следующие:

а

—

на

валу

ротора

генератора

установлены

две

крыльчатки

вентилятора, которые теперь расположены внутри корпуса генератора с

обеих сторон от ротора. Это значительно увеличило воздушный поток

охлаждения,

и

при

сохранении

габаритов

генератора

его

мощность

увеличилась на 10... 12%;

б

—

контактные

кольца

ротора

и

щеткодержатель

вместе

с

выпрямительным

блоком

вынесены

за

периферию тыльной крышки

генератора, что позволило уменьшить габариты корпуса генератора,

контактные кольца уменьшить в диаметре, а подшипник — перенести в

воздушный

поток

охлаждения.

Это

обеспечило уменьшение износа

контактных колец и щеток КЩМ и увеличило срок безотказной работы

подшипников;

в — привод компактного генератора осуществляется посредством

эластичного клинового (или поликлинового) ремня через проточенный

приводной шкив уменьшенного диаметра. Передаточное отношение привода

увеличено до 3,5. Это позволяет получать ток заряда аккумуляторной батареи

уже при холостых оборотах двигателя внутреннего сгорания.

Генератор K114V23/S5A фирмы BOSCH показан на рис. 6.2.

Он относится к генераторам традиционной конструкции, которая

включает

в

себя

трехфазный статор, включенный "треугольником",

клювообразный ротор с контактными кольцами и с обмоткой возбуждения в

виде монолитной катушки, шестидиодный силовой вентильный выпрямитель

и дополнительные диоды. На валу ротора со стороны привода установлена

крыльчатка вентилятора с приводным шкивом под зубчато-клиновый ремень.

Комплектующие детали генератора и их взаимное расположение в

генераторе, показаны на конструктивном чертеже (рис. 6.3). Здесь же

приведена электрическая схема генератора.

6.2. Автомобильный генератор 955.3701 (АЗТЭ)

Общая характеристика. Отечественный генератор 955.3701 (рис. 6.4)

Алтайского

завода

тракторного

оборудования

выпускается

как

альтернативная запасная часть к легковым автомобилям ВАЗ.

Этот генератор является бесщеточным (бесконтактным) индукторным

генератором переменного тока с неподвижной аксиально-продольной

катушкой 11 возбуждения в передней корпусной крышке генератора. Ранее

такие генераторы на легковых автомобилях не применялись.

Генератор

оборудован

пятифазной

обмоткой

5

на

статоре

6,

шестилучевым ротором 8 и пятифазным выпрямителем 4, собранным по

схеме Ларионова (применен выпрямительный блок БПВ62-100). Имеется

также дополнительная диодная сборка. Силовые диоды рассчитаны на ток 20

А, а дополнительные — на 2 А.

На задней корпусной крышке 19 генератора (снаружи) расположен

интегральный регулятор 21 напряжения Я112Б с подстроечным резистором

24, включение которого обеспечивается специальным переключателем

посезонной регулировки. Здесь же расположен помехоподавляющий конден-

сатор

25

емкостью

2,2

мкФ,

который

на

современных генераторах

переменного тока является обязательной деталью.

Схема

бесконтактного

генератора

переменного

тока

показана на рис. 1.26.

Обмотка возбуждения 2 крепится на диске, расположенном в осевом

зазоре между клювами 3 и 4 ротора, и является в отличие от обычных

генераторов

переменного

тока

неподвижной.

В

процессе

вращения

ротора

магнитный

поток

возбуждения

пересекает

витки

обмотки

статора 1, индуктируя в них э. д. с.

Бесконтактные генераторы переменного тока обладают несколько

повышенными

массой

и

габаритами,

что

вполне

окупается

их

долговечностью.

Рис. 1.26. Бесконтактный генератор переменного тока

Бесщеточный

генератор

является

индукторным

генератором

с

неподвижной

обмоткой

возбуждения,

ротор

которого

представляет

собой стальную многолучевую звездочку на валу (рис. 4.7).

Обмотка возбуждения 4 закреплена в стальной крышке. Магнит-

ный поток, проходящий из ротора 2 в статор 1 через зубцы звездочки

ротора, велик, а в промежутках между зубцами (по воздуху) мал. При

вращении

ротора

напротив

катушек

обмоток

фаз

с т атора

последовательно оказываются то зубцы, то впадины ротора.

Пронизывающий их магнитный поток изменяется по величине, и в

катушках появляется переменное напряжение. Для увеличения степени

изменения магнитного потока и, следовательно, повышения мощности

генератора

во

впадинах

звездочки

ротора

закреплены

постоянные

магниты.

Сердечник 1 статора генератора имеет пазы, в которых распо-

ложены

катушки

обмотки

статора,

закрепленные

там

пазовыми

клиньями. Катушки фаз соединены между собой последовательно, а

фазы

—

в

«треугольник»

или,

при

пятифазной

конструкции,

в

«пятиугольник».

Сердечник

статора

зажат

между

двумя

крышками:

задней, выполненной из алюминиевого сплава, и передней. Передняя

крышка стальная, поскольку она является магнитопроводом (проводит

магнитный поток, образованный неподвижной обмоткой возбуждения,

расположенной на втулке индуктора генератора) . Индуктор фланцем

прижат к торцу передней крышки.

На вал ротора генератора надеты втулка, в которую через допол-

нительный

воздушный

зазор

проходит

магнитный

поток

из

втулки

индуктора; звездочка пакета ротора с шестью зубцами, набранная из

стальных

листов;

алюминиевый

фланец,

в

выступах

которого,

расположенных

между

зубцами

пакета

ротора,

залиты

постоянные

магниты.

Эти

магниты,

кроме

повышения

мощности

генератора,

обеспечивают надежное его самовозбуждение, т.е. возможность работы

генератора при отключенной аккумуляторной батарее.

Подшипниковый щит 5 генератора выполнен из алюминиевого сплава.

Задняя крышка стянута с ним шпильками. Выпрямительный блок

расположен во внутренней лолости задней крышки и закреплен на ней

тремя

изолированными

болтами.

Блок

регулятора

напряжения,

содержащий

интегральный

регулятор

напряжения

и

подстроечный

резистор,

расположен

на

наружной

поверхности

задней

крышки

и

закрыт пластмассовым кожухом.

В бесщеточных генераторах для расширения диапазона ско-

ростного режима кроме основной обмотки возбуждения применяют

встречно ей включенную размагничивающую обмотку. Такое решение

позволяет

использовать

бесщеточные

генераторы

на

легковых

автомобилях, например генератор типа 955.3701.

Зарубежные бесконтактные генераторы выполняют на базе

клювообразной конструкции. Отличительная черта таких генераторов

— одна полюсная клювообразная половина посажена на вал, как у

обычного генератора, а другая половина в урезанном виде приварена к

ней по клювам немагнитным кольцом 12 (см. рис. 4.6). Это придает

магнитопроводу ротора вид колокола.

Каркас обмотки возбуждения помещен на магнитопровод

(индуктор),

закрепленный

на

крышке

генератора.

Между

этим

магнитопроводом и полюсной системой имеется воздушный зазор. При

вращении вала генератора сидящая на нем полюсная половина вместе с

приваренной

к

ней

другой

полюсной

половиной

вращаются

при

неподвижной

обмотке

возбуждения.

Это

конструктивное

решение

позволило

повысить

удельную

мощность

генератора

и

применить

водяное охлаждение.

Основные технические характеристики генераторов.

1. Характеристика

холостого

хода

генератора

–

зависимость

выпрямленного

напряжения

генератора

без

нагрузки при постоянной частоте вращения ротора от силы

тока возбуждения

Вывод:

1.

Напряжение генератора увеличивается пропорционально частоте

вращения ротора.

2.

Для ограничения напряжения необходим реле – регулятор.

2. Токоскоростная

характеристика

генератора

– это

зависимость

тока,

отдаваемого

генератором

от

частоты

вращения ротора.

Вывод:

1.

Генератор обладает самоограничением по току, за счет

сопротивления обмотки статора.

Положительный баланс электроэнергии.

Для

нормальной

эксплуатации

транспортного

средства

важным

параметром

системы

электроснабжения

является

положительный

баланс

электроэнергии.

Баланс

электроэнергии

на

автомобиле и

тракторе определяется электрической нагрузкой генератора и зависит от

дорожно-климатических условий, грузопотока автомобилей на дорогах,

выполняемой трактором работы, времени суток и года, а также от

степени заряженности аккумуляторной батареи.

Баланс

электроэнергии

-

разница

между

количеством

электричества, вырабатываемого генератором за единицу времени, и

количеством электричества, необходимого для питания установленных

на транспортном средстве потребителей.

Частота

вращения

коленчатого

вала

двигателя

автомобиля

и

связанного с ним ременной передачей вала генератора изменяется в

зависимости от режима движения. В черте города скорость автомобиля

о г р а н и ч е н а

у с л о в и я м и

ул и ч н о г о

д в и ж е н и я ,

с к о р о с т ь

сельскохозяйственной

техники

зависит

от

характера

выполняемых

работ.

В

городе,

при

ожидании

автомобиля

у

светофоров,

частота

вращения

коленчатого

вала

генератора

существенно

ниже,

чем

при

движении

автомобиля

по

загородному

шоссе.

Поэтому

даже

при

минимальной

частоте

вращения

на

режиме

холостого

хода

система

электроснабжения должна вырабатывать электроэнергию, достаточную

для нормальной работы системы зажигания, контрольно-измерительных

приборов, габаритных огней автомобиля.

Наиболее нагружен генератор при работе ночью в зимний период

эксплуатации, когда включены отопитель, обогреватель стекол, приборы

системы освещения и световой сигнализации. Потребляемая сила тока в

этом случае составляет 55... 80 % номинальной силы тока генератора.

При

движении

автомобиля

днем

в

теплый

период

года

нагрузка

генератора

минимальная

и

сила

тока

не

превышает

10...20%

номинального.

Система

электроснабжения

должна

обеспечивать

определенный

уровень зарядного напряжения на всех режимах. Слишком высокое

напряжение

вызывает

перезаряд

аккумуляторной

батар е и

и ,

следовательно,

выход

ее

из

строя;

низкое

напряжение

приводит

к

недозаряду батареи. Чувствительны к изменению напряжения и другие

потребители, например, лампы накаливания. Увеличение напряжения на

лампах сверх номинального на 10% приводит к снижению срока их

службы примерно на 50 %.

Выходные

характеристики

системы

электроснабжения

выби-

раются из условия, чтобы при любых условиях работы автомобиля и

трактора

не

наблюдался

прогрессивный

разряд

батареи,

при

этом

генераторная

установка

должна

своевременно

и

качественно

восполнять аккумуляторной батарее количество электричества, которое

отдается потребителям, в том числе стартеру при пуске двигателя.

Для автомобилей и автобусов общего назначения, работающих без

кондиционера,

баланс

электроэнергии

определяется

на

следующих

режимах:

■

движение по шоссе ночью зимой;

■

движение по шоссе днем зимой;

■

движение в городе ночью зимой;

■

движение в городе днем зимой.

При

установке

кондиционера

вышеперечисленные

режимы

проверяются

для

условий

движения

летом

с

включенным

конди-

ционером.

Для

тракторов

и

сельскохозяйственной

техники

типовыми

ре-

жимами работы являются:

■

обработка

почвы

(пахота,

дискование,

боронование

и

культивация)

—

основной

режим

«нормальной»

электрической

нагрузки;

■

транспортный режим зимой и летом;

■

режим

сева

и

уборки,

характеризующийся

максимальной

электрической нагрузкой ночью из-за включения прожекторов;

■

рабочий режим при «нормальной» электрической нагрузке и

транспортный режим зимой и летом для промышленных тракторов;

■

режимы

уборки

зерновых

и

транспортный

режим

летом

(перегон) для самоходных комбайнов и шасси.

Расчетная

нагрузка

от

потребителей,

применяемых

в

перечис-

ленных

режимах,

определяется

суммой

эквивалентных

токов

по-

требителей по формуле:

Произведение

коэффициентов k

t

k

a

я вл я е т с я коэффициентом

спроса

на

электроэнергию.

Значения

этих

коэффициентов

для

ав-

томобилей

и

тракторов

определены

экспериментально

и

лежат

в

пределах 0,03... 1 в зависимости от вида и времени работы прибора

электрооборудования и электроники.

После определения силы тока расчетной нагрузки 7

Н

вычисляют

требуемую

силу

максимального

тока

генератора,

обеспечивающую

установившийся

зарядный

баланс

по

соотношениям:

для

легкового

а втом о б ил я I

гmах

=

1 , 1 5 I

н

mах

,

для

грузового

автомобиля

и

промышленного

трактора

— I

гmах

= 1,25/

нтах

,

для

комбайна

— I

гmах

=

(1,25...

1,66) I

н

mах

.

Затем

определяют

скоростной

режим

работы

генератора,

который

статистически

устойчив

и

может

быть

описан

функцией

вероятности

распределения

или

функцией

плотности

вероятности

распределения

частоты

вращения

ротора

генера тора.

Вычисляют

коэффициент

оборотности

генератора

с

учетом

передаточных отношений привода генератора, коробки передач, главной

передачи и статического радиуса ведущих колес. Производят пересчет

типовой кривой скоростного режима генератора, которую сравнивают с

токоскоростной

характеристикой

генератор а ,

в ы б р а н н о й

п о

максимальному току I

гmах

и требуемой мощности.

Оценка баланса электроэнергии производится:

1.

по суточному балансу и относительному заряду или разряду

батареи в неблагоприятном режиме работы транспортного средства;

2.

силе

тока

отдачи

генератора

при

частоте

вращения

ко-

ленчатого

вала

двигателя

на

режиме

холостого

хода,

причем

на

автомобилях

среднего

и

высокого

классов

генератор

должен

обеспечивать питание системы зажигания, контрольно-измерительных

приборов,

габаритных

огней

и

электродвигателя

отопителя,

а

на

остальных автомобилях — питание системы зажигания, приборов и

габаритных огней.

Когда оценка по критериям дает неудовлетворительный результат

и

указывает

на

недостаточный

заряд

аккумулятора,

необходимо

повысить

передаточное

число

привода

или

применить

генератор

большей мощности.