Генераторна установка

Генератор

Основним виробником енергії, яка йде на живлення всіх споживачів електричної енергії і на зарядження акумуляторної батареї при роботі двигуна на середній і великій частоті обертання колінчастого вала, є генератор. За принципом дії і будовою генератори бувають постійного і змінного струму. На сучасних тракторах, які використовуються у сільському господарстві, переважно встановлюють генератори змінного струму напругою 12В і потужністю до 1500 Вт.

Генератори постійного струму тривалий час були одним із основних джерел електричної енергії на тракторах. Але зі збільшенням потужності споживачів електроенергії розміри і маса генераторів постійного струму зросли настільки, що розміщувати їх на двигунах стало неможливим, а збільшення частоти обертання колінчастого вала двигуна підвищило спрацювання колектора і щіток. Тому замість генераторів постійного струму на трактори встановлюють генератори змінного струму. Серед них бувають генератори змінного струму із збудженням від постійних магнітів і з електромагнітним збудженням. Генератори із збудженням від постійних магнітів малопотужні і обмежено застосовуються на тракторах, де споживачем електроенергії є лише освітлювальні прилади.

Більшість генераторів, які використовують сьогодні на тракторах, мають електромагнітне збудження.

Генератори приводяться в дію від колінчастого вала дизеля і перетворюють механічну енергію в електричну. На тракторних і комбайнових дизелях типу СМД-60 встановлюють генератори змінного струму 15.3701 (Г-309).

На двигунах СМД-60 і СМД-62 встановлений генератор Г-309 потужністю 1000 Вт, а на двигуні СМД-64 - генератор Г-309К потужністю 400 Вт. Генератор 15.3701 виробляє електричний струм напругою 14 В і являє собою безконтактну п’ятифазну однойменно-полюсну електричну машину з одностороннім електромагнітним збудженням і вмонтованим випрямним блоком БПВ-12-100.

Генератор складається із статора 12, ротора 26, котушки збудження, передньої 13 і задньої 11 кришок, випрямляча, приводного шківа 21 і крильчаток 22 і 10.

Статор 12 виконаний із пакета сталевих пластин. На внутрішній поверхні статора розміщено десять зубців, на кожному встановлено котушку обмотки статора. У фазу з’єднані послідовно дві котушки. Кінці фаз виведені гнучкими проводами з наконечниками.

Ротор 26 виготовлений у вигляді шестикутної зірки із сталевих пластин і напресований на вал 19.

Вал 19 ротора розташований в кулькових підшипниках 18 і 29 закритої конструкції одноразового змащення. На передньому кінці вала встановлений приводний піків 21, до якого прикріплено крильчатку 22 для охолодження генератора, а на задньому кінці — крильчатку 10, що охолоджує випрямний блок. Для цього на корпусі 31 і кришці 11 розміщено ребра. Обмотка збудження 25 прикріплена до передньої кришки 13. Один кінець приєднаний до додаткового виводу генератора і виводу Д регулятора напруги, а інший — до клеми III регулятора напруги 4.

Випрямний блок, встановлений на задній кришці 11, складається із силового і додаткового випрямлячів, блока регулятора напруги і перемикача посезонного регулювання напруги 32 «Зима-Літо». Конструктивно силовий і додатковий випрямлячі змонтовані в одному корпусі. Блок регулятора напруги і перемикач 32 розміщено на кришці 5.

В корпусі 9 випрямляча закріплено п’ять діодів зворотної полярності, а в пластині 8 — п’ять діодів прямої полярності. Вводи діодів з’єднані шинами з виводами фазних обмоток статора 27. Виводи діодів зворотної полярності з’єднані з «масою», а діодів прямої полярності — з вивідною клемою 1 генератора. Додатковий випрямляч складається з трьох діодів прямої полярності, що запресовані в шини, які попарно з'єднують діоди прямої і зворотної полярності силового випрямляча. Додатковий випрямляч забезпечує автоматичний захист акумуляторної батареї від розрядження на обмотку збудження генератора на непрацюючому дизелі. При роботі дизеля через додатковий випрямляч струм поступає до обмотки збудження 25 і реле блокування стартера.

Інтегральний регулятор напруги типу Я112Б являє собою нерозбірну мікросхему. Для правильного монтажу її на інтегральному пристрої є виступ. Охолоджується інтегральний пристрій через радіатор, який виготовлений зі стрічкового алюмінію. На інтегральному пристрої є чотири виводи С, Б, Ш і Д у вигляді контактних площадок. Ці виводи ізольовані від інтегрального пристрою. Маркування виводів нанесено на його пластмасову кришку. Корпус інтегрального пристрою є п’ятим виводом — «масою». Для підведення струму до генератора при збудженні від акумуляторної батареї між виводами В і Д підключений резистор. Для підвищення якості регулювання інтегрального пристрою (при відсутності акумуляторної батареї) встановлено конденсатор К50-ЗА (СФ) фільтра. Самозбудження генератора без акумуляторної батареї відбувається за рахунок залишкової індукції системи збудження.

При включенні перемикача 32 в положення «Зима» резистор К.2 одним виводом підключається до виводу С інтегрального пристрою, а іншим — до корпусу генератора («маси»). При включенні перемикача 32 в положення «Літо» резистор R2 відключається від схеми генератора.

Генератор працює так. Постійний струм від позитивної клеми акумуляторної батареї через клему Б, резистор R1 і клему Д інтегрального блока надходить до обмотки збудження 25 генератора, потім до клеми Ш, транзисторів і «маси» інтегрального блоку, а звідти — до мінусової клеми акумуляторної батареї. При проходженні електричного струму через обмотку збудження 25 навколо неї створюється магнітне поле. Магнітний потік перетинає втулку 15 з фланцем 14, ротор 26 і статор 12 з обмотками 27 котушки статора.

При обертанні вала 19 зубці і западини ротора 26 поперемінно розташовуються проти кожної обмотки 27 статора. При цьому величина магнітного потоку, створеного котушкою збудження, змінюється від максимального до мінімального значення. Під дією змін величини магнітного потоку в обмотках статора виникає змінна електрорушійна сила, яка утворює електричний струм змінного напрямку. Змінний струм від обмоток статора поступає у випрямляч. Силовим випрямлячем змінний струм перетворюється у постійний і йде на зарядку акумуляторної батареї та до інших споживачів. Постійний струм від додаткового випрямляча поступає до клеми 2 генератора і до обмотки 25 котушки збудження.

Регулятори напруги

Частота обертання колінчастого вала двигуна, а тому і ротора генератора, змінюється у широких межах. Оскільки при цьому пропорційно змінюється і швидкість перетину обмоток статора магнітними силовими лініями, то згідно з законом електромагнітної індукції відповідно змінюється і ЕРС, що наводиться в обмотках, а значить, і напруга генератора. Із цього ж закону випливає, що зберегти постійну напругу (а це необхідно для нормальної роботи споживачів) можна, змінюючи магнітну індукцію обернено пропорційно частоті обертання. Досягається це автоматичною зміною сили струму в обмотці збудження за допомогою регулятора напруги. Наприклад, якщо частота обертання збільшиться, регулятор напруги відповідно зменшить силу струму в обмотці збудження, і тому напруга генератора не зростає.

Регулятори напруги (реле-регулятори) діляться на декілька типів:

• вібраційні

• контактно-транзисторні

• транзисторні (безконтактні)

• інтегральні (транзисторні, виконані за інтегральною технологією)

На даний час у генераторних пристроях застосовують переважно транзисторні і інтегральні регулятори напруги.

В транзисторному регуляторі напруги силою струму в обмотці збудження генератора керують за допомогою стабілітрона 5. Коли напруга генератора перевищить регульовану, відбувається електричне пробивання стабілітрона. База транзистора виявляється з’єднаною з виводом «+» джерела, транзистор закривається, і струм проходить лише через резистор Рд. Напруга генератора знижується, стабілітрон закривається, транзистор переходить в стан «Відкрито», і через нього проходить збільшений струм збудження. В результаті напруга знову зростає до пробивання стабілітрона, процес знову повторюється.

Зображена схема транзисторного регулятора напруги спрощена. На практиці до нього входять два або три транзистори, велика кількість резисторів, діодів та деякі інші складові елементи.

Не дивлячись на це, габарити транзисторного регулятора напруги у кілька разів менші, ніж контактно-транзисторного реле-регулятора, і в експлуатації непотрібне регулювання.

Габаритні розміри регулятора напруги Я112Б, виконаного в вигляді інтегральної мікросхеми, дозволяють монтувати його на кришці генератора.