Контрольная работа по "Электротехника"

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Характеристики генераторных  установок...................................................4

2. Конструкция генераторов................................................................................9

3. Бесщеточные генераторы..............................................................................15

4. Пусковые качества автомобильных двигателей......................................16

5. Системы электростартерного пуска............................................................21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................24

ИСТОЧНИКИ........................................................................................................

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Электрооборудование - является одной из важных систем в автомобиле и служит для запуска двигателя, освещения, работы некоторых приборов и оборудования. При неисправности электрооборудования езда на такой машине запрещена, да и просто невозможна. На всех современных легковых автомобилях используют электрооборудование с напряжением 12 Вольт, хотя на грузовых машинах встречаются электрооборудование на 24 и 36 Вольта. 
Помните, неисправность электрооборудование автомобиля или короткое замыкание проводки может привести к пожару, который способен за считанные минуты полностью уничтожить вашу машину. Так что, следите за "электрикой" и доверяйте ремонт ее только проверенным специалистам.

 

 

1. Характеристики генераторных установок

Способность генераторной установки  обеспечивать электропитанием потребителей электроэнергии на автомобиле во всех режимах его работы характеризует токоскоростная характеристика (ТСХ), т.е. зависимость силы тока, отдаваемого генератором в нагрузку, от частоты вращения его ротора при постоянной величине напряжения на силовых выводах генератора. Вид токоскоростной характеристики генераторных установок легковых автомобилей, построенной В относительных единицах по отношению к номинальной величине силы отдаваемого тока, представлен на рис.1.1. Характеристика демонстрирует сущест венное достоинство вентильных генераторов - их самозащиту и самоограничение отдаваемого ими тока. Достигнув определенной величины, ток практически не увеличивается с ростом частоты вращения ротора.

Методика определения ТСХ имеет  международный стандарт. Характеристика эта определяется при работе генераторной установки в комплекте, с полностью заряженной аккумуляторной батареей с номинальной емкостью, выраженной в Ач, составляющей не менее 50% номинальной силы тока генератора. Характеристика может определяться в холодном и нагретом состоянии генератора. При этом под холодным состоянием понимается такое, при котором температура всех частей и узлов генератора равна температуре окружающей среды, величина которой должна быть (23±5)°С. Температура воздуха определяется в точке на расстоянии 5 см от воздухозаборника генератора. Токоскоростные характеристики могут определяться при номинальном напряжении, т.е. 14 (28) В. Однако снять такие характеристики возможно только с регулятором, специально перестроенным на высокий уровень, поддержания напряжения. Чтобы предотвратить работу регулятора напряжения при снятии токоскоростной характеристики, ее определяют при напряжениях Ud=13,5± 0,1 (27± 0,2)В. Допускается ускоренный метод определения токоскоростной характеристики, требующий специального автоматизированного стенда, при котором генератор прогревается в течение 30 мин при частоте вращения ротора 3000 мин-¹, соответствующей этой частоте силе тока и указанном выше напряжении. Время снятия характеристики не должно превышать 30 с при постоянно меняющейся частоте вращения.

Токоскоростная характеристика имеет  характерные точки, к которым  относятся:

n₀ - начальная частота вращения ротора без нагрузки. Поскольку обычно снятие характеристики начинают с тока нагрузки, около 2 А, то эта точка получается экстраполяцией снятой характеристики до пересечения с осью абсцисс.

n_rg - минимальная рабочая частота вращения ротора, т.е. частота вращения, примерно соответствующая оборотам холостого хода двигателя. Условно принимается n_rg=1500 мин^-1 (для высокоскоростных, генераторов - 1800 мин^-1). Сила тока I_dg при этой частоте обычно составляет 40-50% номинального тока и во всяком случае должна быть достаточна для обеспечения питанием тех потребителей энергии на автомобиле, от которых зависит безопасность.

n_н --номинальная частота вращения poтopa, при которой вырабатывается номинальный ток I_dн, т.е. ток, сила которого не должна быть меньше номинальной величины.

n_max - максимальная частота вращения ротора. При этой частоте генератор вырабатывает максимальный ток I_MAX, сила которого мало отличается от силы номинального тока. Отечественные изготовители ранее обычно указывали номинальный ток генератора при частоте вращения ротора 5000 мин^-1, а также указывали частоту вращения ротора генератора расчетном режиме n_р, соответствующему расчетному току генератора I_dp, обычно составляющему две трети номинального тока. В расчетном режиме нагрев узлов генератора наибольший. Характеристики определялись .при напряжении 13 или 14 В. В табл. 1.1 приведены характерные точки токоскоростной характеристики некоторых отечественных генераторных установок, в табл.1.2 – некоторых генераторных установок легковых автомобилей основных европейских фирм. Там же указана масса генераторов.

Таблица 1.1.

Основные данные генераторов некоторых  отечественных производителей.

Генератор	Автомобили	Рном,   Вт	Uном,   В	Idном, А	n0, мин-1, не более	npm, мин-1, не более	UdP,   В	Idp, A	Масса,   кг
Г222        63.3701 37.3701             1702.3771	ВАЗ 2101 -03 -06 Белаз ВАЗ 2108, 21213 АЗЛК 2141 МАЗ, КамАЗ 5332	700 4200             770       1260	14 28             14         28	42 150             55         45	1150 1500             1100         1150	2500 2500             2000         2100	14 28             13         28	30 150             35         30	4,2 22,0             4,4         5,2

 

Генераторная установка должна самовозбуждаться при частоте вращения ротора ниже числа оборотов холостого хода коленчатого вала двигателя. Конечно, проверка на самовозбуждение должна производится при работе генераторной установки в комплекте с аккумуляторной батареей при включении контрольной лампы.

 

 

Таблица 1.2

Основные данные генераторов зарубежного  производства.

Фирма	Тип	Ток отдачи, А, при частоте		Наружный диаметр статора, мм	Масса без шкифа, кг
		1500 мин-1	6000мин-1
Bosch Valeo Magneti Marelli Lucas	30/85А 80A        AA125R-45 A127-72	30 28        20 25	85 80        45 72	125 128        125…128 127	5,1 4,1        4…4,3 4,3

Энергетическую способность генератора характеризует его коэффициент  полезного действия КПД. Чем выше КПД, тем меньшую мощность отнимает генератор у двигателя при  той же полезной отдаче.

Величина КПД зависит от конструкции  генератора - толщины пластины пакета статора и способа изоляции их друг от друга, величины сопротивления  обмоток, диаметра контактных колец, марки  щеток и подшипников и т.п., но главным образом, от мощности генератора: чем генератор мощнее, тем КПД  выше. Значения КПД по точкам токоскоростной характеристики представлены на рис. 3.7 для ориентировки. Обычно максимальное значение КПД вентильных автомобильных  генераторов не превышает 50 - 60%.

Регуляторную часть генераторной установки характеризует диапазон изменения выходного напряжения при изменении частоты вращения ротора, нагрузки и температуры. Диапазоны изменения напряжения некоторых отечественных генераторных установок представлены в Табл. 1.3. Дробью указан диапазон регуляторов, имеющих переключение настройки. Там же указана величина падения напряжения в выходной цепи регулятора, которая влияет на токоскоростную характеристику.

Таблица 1.3

Диапазоны изменения напряжения генераторов отечественного производства.

Регулятор напряжения	Генератор	Uном, В	Диапазон стабилизации, В	Падение напряжения при Iн=3 А, В
Я112В1 17.3702 21.3702 2712.3702	Г222 37.3701 63.3701 1702.3771	14 14 28 28	13,9-14,3 13,5-14,6 26-28,5 27,2-27,9	1,5 1,3 1,8 1,4

Зарубежные фирмы обычно указывают  напряжение настройки регулятора напряжения при холодном состоянии генераторной установки, при частоте вращения ротора 6000 мин-¹, нагрузке силой тока в 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также коэффициент термокомпенсации, т.е. величину изменения напряжения при изменении температуры окружающей среды на 1°С. С ростом температуры напряжение уменьшается. Для легковых автомобилей, в основном,. предлагаются напряжения настройки регулятора (14,1 ±0,1) В при термокомпенсации (7±1,5) мВ/°С и (14,5±0,1) В при термокомпенсации (10±20) мВ/°С.

 

2. Конструкция генераторов

Отечественные и зарубежные генераторы в принципе имеют идентичную конструкцию, в основу которой положена клювообразная  полюсная система ротора (рис. 2.1). Такая система позволяет создать многополюсную систему с помощью одной катушки возбуждения.

По организации системы охлаждения генераторы можно разделить на два типа - традиционной конструкции, с вентилятором на приводном шкиве и компактной конструкции, с двумя вентиляторами у торцевых поверхностей полюсных половин ротора. В первом случае охлаждающий воздух засасывается вентилятором через вентиляционные окна в крышке со стороны контактных колец, во втором - через вентиляционные окна обеих крышек. Компактную конструкцию отличают наличие вентиляционных отверстий на цилиндрических частях крышек и усиленное оребрение. Малый диаметр внутренних вентиляторов позволяет увеличить частоту вращения ротора генераторов компактной конструкции, поэтому ряд фирм называет их высокоскоростными. Последние годы как в России, так и за рубежом новые разработки генераторов имеют обычно компактную конструкцию. Для автомобилей с высокой температурой воздуха в моторном отсеке или работающих в условиях повышенной запыленности, применяют конструкцию с поступлением забортного воздуха через кожух с патрубком и воздуховод.

По общей компоновке генераторы разделяются на конструкции, у которых щеточный узел размещен во внутренней полости генератора, и конструкции с размещением его снаружи под специальным пластмассовым кожухом. В последнем случае контактные кольца ротора имеют малый диаметр, т.к. при сборке генератора они должны пройти через внутренний диаметр подшипника задней крышки. Уменьшение диаметра колец способствует повышению ресурса работы щеток.

Отечественные генераторы традиционной конструкции в основном выполняются либо с конструктивной преемственностью генераторов автомобилей ВАЗ, либо длительное время применявшихся на автомобилях многих марок генераторов Г250. На рис. 2.2. представлен генератор компактной конструкции фирмы Bosch. Аналогичную конструкцию имеет генератор 9422,3701 автомобиля ВАЗ-2110 с электронным впрыском топлива; генератор 26.371 автомобилей ВАЗ и АЗЛК. В этих генераторах щеточный, выпрямительный узлы и регуляторы напряжения закреплены на задней крышке под пластмассовым колпаком.

Статор генератора устанавливается  между крышками, причем их посадочные места контактируют с наружной поверхностью пакета статора. Чем глубже статор утоплен в крышке, тем меньше вероятность, появления перекоса подшипников, установленных в крышках. Некоторые зарубежные фирмы выпускают генераторы, у которых статор полностью утоплен в переднюю крышку. Существуют конструкции, у которых средние листы пакета выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышки.

Крепежные лапы и натяжное ухо отливаются заодно с крышками. Отличием генераторов ВАЗ является наличие шпильки вместо натяжного уха. Отечественные генераторы традиционной конструкции имеют двухлапное крепление, крепежные лапы выполнены заодно с крышками. Зарубежные генераторы легковых автомобилей крепятся на двигателе обычно за одну лапу, которую имеет передняя крышка. Впрочем, однолапное крепление может осуществляться стыковкой приливов обеих крышек. На отечественных генераторах компактной конструкции расширяется применение однолапного крепления. Пакет статора отечественных генераторов набирается из стальных листов толщиной 0,5 - 1 мм. Однако более прогрессивной технологией является навивка пакета из ленты или набор его из стальных подковообразных сегментов, т.к. при этом снижается расход стали. Листы скреплены между собой сваркой.

Генераторы устаревших конструкций  имели 18 пазов на статоре под размещение обмотки, в настоящее время практически все генераторы массовых выпусков имеют 36 пазов.

Пазы изолированы пленкоэлектрокартоном, полиэтилентерефталатной пленкой или напылением изоляции, обмотки выполняются проводами ПЭТ-200, ПЭТД-180, ПЭТВМ, ПЭСВ-3 и др. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция отходит влево, другая вправо. Петлевая обмотка имеет секции иди полусекции в виде катушек с лобовыми соединениями по обе стороны пакета статора, волновая же действительно напоминает волну, т к. ее лобовые соединения расположены поочередно то с одной, то с другой стороны статора.

Соединение фаз производится, как  правило, в “звезду”, однако автоматическая намотка провода большого сечения затруднена, поэтому в генераторах повышенной, мощности применяют соединение в “треугольник” или две “звезды” параллельно (“двойная звезда”).

После намотки обмотки пропитывается  специальным лаком, что повышает их механическую и электрическую прочность, а также улучшает теплоотвод.

Катушечная обмотка возбуждения  имеет сопротивление которое  определяется максимально допустимой величиной тока регулятора напряжения, наматывается на каркас или непосредственно на втулку ротора. Полюсные половины при сборке напрессовываются на вал ротора под давлением, чтобы уменьшить паразитные воздушные зазоры по торцам втулки, ухудшающие характеристики генератора. При запрессовке материал полюсных половин затекает в проточки вала, делая полюсную систему ротора трудноразборной. В конструкции, где втулка разделена на две части, выполненные заодно с полюсными половинами, паразитный зазор всего один.