автослесарное дело. Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
Плотность электролита при эксплуатации в различных климатических районах Климатические районы (средняя месячная температура воздуха в январе) Время года Плотность электролита, приведенная к 25°С, г/см 3 Климатические районы (средняя месячная температура воздуха в январе) Время года заливаемого в батарею после полно- го заряда Очень холодный (-50...-30°С) Зима 1,28 1,3 Очень холодный (-50...-30°С) Лето 1,24 1,26 Холодный (-30...-15°С) Круг- лый год 1,26 1,28 Умеренный (-15...-8°С) То же 1,26 1,28 Жаркий сухой (-15...+4°С) 1,22 1,24 Теплый влажный (0...+4°С) 1,21 1,23 Генератор служит для питания током всех потребите 239 лей электрооборудования и для заряда аккумуляторной ба- тареи при средней и большой частоте вращения коленчатого вала двигателя. На изучаемых автомобилях устанавливаются трехфазные генераторы переменного тока с выпрямителями на кремние- вых диодах. Принципиальная схема работы трехфазного генератора переменного тока показана на рис. 117. На стальном статоре (рис. 117) с внутренней стороны под углом 120° расположены три катушки Κ1, К2 и КЗ с обмот- Рис. 117. Принципиальные схемы трехфазного генератора пере- менного тока и его выпрямителя: а — схема устройства трехфазного генератора переменного тока; б, в, г — схемы работы выпрямителя из шести диодов; 1 — статор; 2 — ротор; 0 — нулевая точка 240 ками, которые между собой соединяются звездой, т.е. одни концы обмоток катушек соединяются в одну точку, а другие выводятся в общую цепь потребителей. Катушка с включен- ным в нее потребителем образует фазу. Внутри статора вра- щается магнитный ротор. При вращении ротора к катушкам за каждые 120° попеременно подходят северный и южный полюсы. При этом обмотки катушек статора пересекаются магнитными линиями, в которых индуктируется перемен- ная по направлению ЭДС, создающая переменный ток в цепи каждой фазы. Магнитный поток (показан на рисунке преры- вистыми стрелками) замыкается через корпус статора. При этом ток, созданный в одной любой фазе, обязательно про- ходит в цепи двух других фаз. За один оборот ротора через равные промежутки времени в каждой цепи фазы меняется направление тока в зависимости от количества пар полюсов и частоты вращения ротора. Однако переменный ток не может быть использован для заряда аккумуляторной батареи, поэтому в генераторе уста- новлен блок выпрямителей, состоящий из шести кремние- вых диодов, преобразующих переменный ток в постоянный. Кремниевые диоды имеют большой срок службы, пропус- кают весьма малый обратный ток, надежно работают в ши- роком диапазоне температур (от –60 до +125°), а также обладают малыми габаритами и массой, что позволяет уста- навливать их в крышке генератора автомобиля. Схемы работы выпрямителя на шести диодах показаны на рис. 117, в, г, где стрелочками показан путь тока. Из схем видно, что при прохождении тока через катушки (фазы) Κ1, К2 и КЗ в любом направлении тока, подаваемого к потреби- телям, Л остается постоянным. Все генераторы, устанавливаемые на изучаемых автомо- билях, имеют одинаковое устройство и принцип действия. Поэтому рассмотрим устройство и работу генератора на при- мере генератора 37.3701, устанавливаемого на автомобиль ВАЗ-2109. 241 Устройство генератора. Генератор (рис. 118) состоит из статора, ротора, щеток, выпрямительного блока, электрон- ного регулятора напряжения двух крышек, которые стягива- ются при помощи стяжных болтов, а также приводного шкива с вентилятором и конденсатора. Статор состоит из сердечника и катушек обмотки. Сер- дечник (рис. 118) статора изготовляют в виде кольца из от- дельных стальных пластин, изолированных друг от друга лаком. На его внутренней поверхности имеются зубцы, на которых надеты катушки. Катушки образуют обмотку ста- тора, разделенную на три фазы, расположенные по углом 120° по отношению друг к другу. Одни концы каждой фазы соединены между собой в одну точку, называемую нулевой, а другие выводятся в цепь. Ротор состоит из вала (рис. 118), на котором напрессо- вана втулка с обмоткой возбуждения, и шести пар электро- магнитных полюсных наконечников, создающих под дей- ствием обмотки возбуждения магнитное поле. На валу рото- ра установлены два контактных кольца, через которые в об- мотку возбуждения подается электрический ток. По контак- тным кольцам скользят графитовые щетки, соединенные с выводами В и Ш (п. 10; 12) регулятора напряжения. Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в пе- редней и задней крышках. Они заполнены специальной смаз- кой, рассчитанной на весь срок службы генератора. В связи с тем, что для заряда аккумуляторной батареи необходим постоянный ток, внутри задней крышки генератора поме- щен выпрямительный блок, преобразующий переменный ток в постоянный. Выпрямительный блок представляет собой две алюми- ниевые пластинки с запрессованными в них шестью диода- ми, пропускающими электрический ток только в одном на- правлении, т.е. создающими в цепи постоянный электри- ческий ток (одного направления). На пластине выпрямитель- ного блока установлены еще три дополнительных диода. 242 Рис. 118. Генератор 37.3701 автомобиля ВАЗ-2109: а — общий вид; б — ротор; 1 — крышка генератора со стороны контактных колес; 2 — болт крепления выпрямительного блока; 3 — контактные кольца; 4 — конденсатор для подавления радиопомех; 5 — вал ротора; 6 — провод общего вывода дополнительных дио- дов; 7 — клемма 30 генератора для подключения потребителей; 8 — штекер 61 генератора (общий вывод дополнительных диодов); 9 — провод вывода В регулятора напряжения; 10 и 12 — щетки; 11 — регулятор напряжения; 13 — шпилька для крепления генера- тора к натяжному устройству; 14 — вентилятор со шкивом привода генератора; 15 — полюсный наконечник ротора; 16 — стальная втул- ка; 17 — обмотка ротора (обмотка возбуждения); 18 и 19 — сердеч- ник и обмотка статора; 20 — выпрямительный блок; 21 — стяжной болт генератора; 22 — буферная втулка; 23 — втулка; 24 — под- жимная втулка; 25 — отверстия для вывода обмотки возбуждения 243 Напряжение, снимаемое с этих дополнительных диодов, идет для питания постоянным током обмотки ротора и цепи кон- троля исправности генератора с помощью контрольной лам- пы разряда аккумуляторной батареи, помещенной на щитке приборов. Электронный регулятор напряжения представляет собой неразборный и нерегулируемый узел, в котором нет обыч- ных электромагнитных реле с контактами. В паз регулятора напряжения вставляется щеточный узел — пластмассовый щеткодержатель с двумя щетками. Приводной шкив с вентилятором установлен на переднем конце вала ротора. Вентилятор служит для охлаждения статора, ротора и выпрямителя. Охлаждающий воздух засасывается через окна в задней крышке, проходит внутри генератора и выходит через окна передней крышки наружу. Для подавления радиопомех и защиты электронного обо- рудования от импульсов напряжения в системе зажигания на генераторе устанавливается конденсатор. Работа генератора осуществляется следующим образом. При включении зажигания загорается контрольная лампа на щитке приборов, сигнализирующая о том, что в обмотку возбуждения ротора поступает ток от аккумуляторной бата- реи. Протекающий по обмотке возбуждения ток создает вок- руг полюсов ротора магнитный поток. После пуска двигате- ля, когда ротор генератора стал вращаться, под каждым зуб- цом статора проходит то южный, то северный полюс рото- ра. Поэтому магнитный поток, проходящий через зубцы ста- тора, меняется по силе и направлению. Переменный маг- нитный поток пересекает витки обмотки статора, индуцируя в нем ЭДС. Переменное напряжение и ток, индуцированные в обмот- ке статора, выпрямляются выпрямительным блоком, и для питания потребителей идет уже постоянный ток, снимаемый с клеммы генератора. Одновременно с общего вывода до- 244 полнительных диодов подается выпрямленное напряжение для питания обмотки возбуждения ротора. У работающего исправного генератора напряжение на клемме и на общем выводе дополнительных диодов равны. Поэтому в контрольную лампу щитка ток не поступает и она не горит. В этом случае обмотка возбуждения генератора питается от выпрямителя на трех дополнительных диодах, а аккумуляторная батарея заряжается от генератора. Если кон- трольная лампа будет гореть, то это указывает на неисправ- ность генератора, когда он вообще не дает напряжения или оно ниже напряжения аккумуляторной батареи. При увеличении частоты вращения ротора, когда напря- жение генератора превысит 13,7...14,5 В, при помощи регу- лятора напряжения прекращается поступление тока в обмот- ку возбуждения ротора. В результате этого напряжение ге- нератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Благодаря большой ча- стоте протекания этого процесса напряжение этого генерато- ра остается практически постоянным в пределах 13,7...14,5 В. Замыкание и размыкание цепи питания обмотки возбужде- ния генератора происходит за счет открытия и закрытия вы- ходного транзистора в регуляторе в зависимости от уп- равляющего напряжения на выводе регулятора напряжения. Более точный контроль напряжения в цепи электрообо- рудования осуществляется вольтметром, расположенным на щитке приборов. Если при работе двигателя стрелка нахо- дится в начале шкалы красной зоны, напряжение тока, отда- ваемого генератором, ниже нормы, а если в конце шкалы — выше нормы. При нормальном напряжении стрелка должна находиться в зеленой зоне шкалы в пределах 13,7...14,5 В. Крепление генератора к двигателю на всех рассматри- ваемых автомобилях осуществляется подвижно на болтах, вставляемых в отверстие приливов крышек со втулками. С верхней стороны генератор крепится к двигателю через на- тяжную планку с прорезью, обеспечивающей перемещение 245 генератора при регулировке натяжения или замене привод- ного ремня (ремня вентилятора). Контактная система зажигания Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается электрическим разрядом — искрой, образующейся между электродами свечи зажигания. Для образования электрического разряда в условиях сжа- той рабочей смеси необходимо напряжение не менее 12— 16 кВ. Преобразование тока низкого напряжения в ток высоко- го напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя осуществляется приборами батарейного зажигания. Систе- ма батарейного зажигания состоит из источников тока низ- кого напряжения, катушки зажигания, прерывателя распре- делителя, конденсатора, свечей зажигания, включателя за- жигания и проводов низкого и высокого напряжений (рис. 119). В системе батарейного зажигания имеется две цепи — низкого и высокого напряжения. Цепь низкого напряжения питается от аккумуляторной батареи или генератора. В эту цепь кроме источников тока последовательно включены включатель зажигания, первич- ная обмотка катушки зажигания с добавочным резистором и прерыватель. Цепь высокого напряжения состоит из вторичной обмот- ки катушки зажигания, распределителя, проводов высокого напряжения, свечей зажигания. Образование тока высокого напряжения в катушке за- жигания основано на принципе взаимоиндукции. При вклю- ченном выключателе зажигания и сомкнутых контактах пре- рывателя ток от аккумуляторной батареи или генератора поступает на первичную обмотку катушки зажигания, вслед- ствие чего вокруг нее образуется магнитное поле. При раз- 246 Рис. 119. Схема батарейного зажигания мыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке катушки зажигания и магнитный поток вокруг нее исчеза- ют. Исчезающий магнитный поток пересекает витки вто- ричной и первичной обмоток катушки зажигания и в каж- дом из них возникает небольшая ЭДС. Благодаря большо- му числу витков вторичной обмотки, последовательно со- единенных между собой, общее напряжение на ее концах достигает 20...24 кВ. От катушки зажигания через провод высокого напряже- ния, распределитель и провода ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания, в результате чего между элек- тродами свечей возникает искровой разряд, зажигающий рабочую смесь. ЭДС самоиндукции, возникающая в первичной обмотке 247 катушки зажигания, достигает 200...300 В, что вызывает за- медление исчезновения магнитного потока и появление са- мой искры между контактами прерывателя. Для предотвра- щения этого явления параллельно контактам прерывателя установлен конденсатор. Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения (с 12 В до 20-24 кВ). Она состоит из следующих основных частей (рис. 120): сердечника, первичной обмотки из 250...400 вит- ков толстого изолированного медного провода диаметром 0,8 мм, картонной трубки, вторичной обмотки из 19...25 тыс. витков тонкого провода диаметром 0,1 мм, железного кор- пуса с магнитопроводами, карболитовой крышки, клемм и Рис. 120. Катушка зажигания 248 добавочного резистора. Вторичная обмотка расположена под первичной и отделена от нее слоем изоляции. Концы пер- вичной обмотки выведены на клеммы карболитовой крыш- ки. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а второй выведен на центральную клемму карбо- литовой крышки. Сердечник изготовляют из отдельных изолированных друг от друга полосок трансформаторной стали, чтобы умень- шить образование вихревых токов. Нижний конец сердечни- ка установлен в фарфоровый изолятор. Внутри катушка за- жигания заполнена трансформаторным маслом. Добавочный резистор состоит из спирали, керамических гнезд и двух шин. Сопротивление колеблется от 0,7 до 20 Ом. Один конец резистора соединен шиной с клеммой ВК, а дру- гой — с ВКБ. При малой частоте вращения коленчатого вала двигате- ля контакты прерывателя продолжительное время находят- ся в замкнутом состоянии, сила тока в первичной цепи воз- растает, резистор нагревается, увеличивается сопротивление в цепи, в катушку зажигания поступает ток небольшой силы, этим она предохраняется от перегрева. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя уве- личивается, время сомкнутого состояния контактов умень- шается, сила тока в первичной цепи уменьшается, нагрев и сопротивление добавочного резистора уменьшаются, что препятствует понижению напряжения во вторичной цепи. При включении стартера резистор закорачивается и пуск двигателя облегчается. Прерыватель-распределитель. Образование тока высо- кого напряжения и распределение его по цилиндрам двига- теля для своевременного воспламенения рабочей смеси дол- жно соответствовать порядку работы цилиндров. Чтобы индуктировать ток высокого напряжения во вто- ричной обмотке катушки зажигания, необходимо периоди- чески размыкать первичную цепь батарейного зажигания, что 249 и выполняет прерыватель. Для распределения тока высоко- го напряжения по цилиндрам соответственно порядку рабо- ты двигателя служит распределитель. Оба эти прибора объе- динены в один — прерыватель-распределитель. Прерыватель (рис. 121) установлен на двигателе и при- водится в действие от распределительного вала. Основными частями прерывателя являются корпус, приводной вал. Под- вижный диск (на котором размещены изолированный рыча- жок с контактом и неподвижная стойка с контактом), непод- вижный диск, центробежный и вакуумный регуляторы опе- режения, октан-корректор и кулачок с выступами по числу цилиндров. Кулачок соединен с приводным валиком через центробежный регулятор. Контакты прерывателя наплавле- ны тугоплавким металлом — вольфрамом. Рычажок преры- вателя закреплен на диске шарнирно и своим контактом при- жимается к неподвижному контакту пружиной. Вращающий- ся приводной валик кулачками нажимает на текстолитовый выступ рычажка прерывателя и за один оборот разомкнет, а пружина сомкнет контакты столько раз, сколько имеется выступов на кулачке. Размыкание первичной цепи катушки зажигания вызы- вает исчезновение магнитного потока, пересекающего не только витки вторичной обмотки, а и первичной, вследствие чего в них индуктируется ток самоиндукции напряжением 200...300 В. Этот ток, замедляя исчезновение тока в первич- ной цепи, приводит к уменьшению ЭДС во вторичной цепи. Ток самоиндукции также приводит к интенсивному искре- нию между контактами прерывателя и их разрушению. Что- бы предотвратить вредное воздействие ЭДС самоиндукции, применяют конденсатор. Конденсатор включен параллель- но контактам прерывателя и в момент проявления ЭДС са- моиндукции заряжается, не допуская искрения на контак- тах. Кроме того, заряженный конденсатор, разряжаясь в обратном направлении, приводит к быстрому исчезновению тока в первичной цепи, а следовательно, и магнитного пото- 250 Рис. 121. Прерыватель 251 ка, благодаря чему напряжение во вторичной цепи повыша- ется. Конденсатор (рис. 122) состоит из лакированной бума- ги, на которую нанесен тонкий слой цинка и олова. Эта бу- мага является обкладкой конденсатора и свернута в рулон. К торцам рулона припаивается по одному гибкому провод- нику. Рулон обернут кабельной бумагой и пропитан маслом. Крепится конденсатор на корпусе снаружи или на подвиж- ном диске прерывателя. Емкость конденсатора 0,17...0,2 мкФ. Конденсаторы из металлизированной бумаги обладают способностью самовос- станавливаться при пробое диэлектрика за счет заполнения отверстия маслом. Большое влияние на работу батарейного зажигания ока- зывает зазор между контактами прерывателя. Нормальная работа батарейного зажигания будет при зазоре между кон- тактами прерывателя в пределах 0,35...0,45 мм. Если зазор будет большим, то время замкнутого состо- яния контактов уменьшится и сила тока в первичной об- мотке катушки зажигания не успеет возрасти до требуемо- го значения и, как следствие этого, ЭДС вторичной цепи не будет достаточной. Кроме того, при большой частоте вращения коленчатого вала будут возникать перебои в ра- боте двигателя. |