Источники питания

Генератор

Техническая характеристика:

• Максимальная сила тока отдачи (при 13 В и 5000 об/мин), А — 55
• Пределы регулируемого (напряжения, В — 14,1 ±0,5
• Направление вращения (со стороны привода) — Правое
• Масса генератора, кг — 4,85

На автомобилях ВАЗ-1111 применяется трехфазный генератор переменного тока типа 37.3701 с встроенным выпрямительным блоком и микроэлектронным регулятором напряжения. Он служит для питания потребителей автомобиля электрическим током и для зарядки аккумуляторной батареи.

Генератор установлен с левой стороны двигателя (передней, если смотреть по ходу движения автомобиля). Болтом, проходящим через лапы крышек 1 и 15, генератор крепится к кронштейну на блоке цилиндров, а шпилькой 14 — к натяжной планке. В крышке 1 имеется буферное устройство, состоящее из стальной 28. резиновой 27 втулок и поджимной втулки 29. При затяжке гайки болта крепления генератора поджимная втулка упирается в торец резиновой, деформирует ее и прижимает втулку 28 к кронштейну крепления. В результате выбирается осевой зазор между лапами крышек генератора и кронштейном, а крышки разгружаются от осевого усилия затяжки, которое может деформировать или отломить лапы крышек.

Привод генератора осуществляется от шкива коленчатого вала клиноременной передачей с передаточным отношением 1:2,04. Натяжение ремня регулируется поворотом генератора относительно болта крепления к кронштейну. Натяжение ремня должно быть таким, чтобы под действием усилия 10 кгс ремень прогибался на 10...15 мм. При слабом натяжении возможно проскальзывание ремня на шкивах, что ведет к снижению напряжения генератора и тока отдачи. Кроме того, при этом сильно нагреваются шкив, вал и подшипники генератора, смазка в подшипниках перегревается, и они могут выйти из строя. Чрезмерное натяжение ремня увеличивает нагрузку на подшипники и вызывает преждевременный их износ.


Основные части генератора: ротор, статор, крышка 1 с выпрямительным блоком 25, крышка 15 с подшипником 20, шкив с вентилятором 16 и щеткодержатель с регулятором напряжения 12. Крышки и статор стянуты в единое целое четырьмя стяжными болтами 26.

Ротор генератора представляет собой вращающийся электромагнит. Стальные клювообразные полюсные наконечники 17 и втулка 21, напрессованные на вал 6 ротора, образуют сердечник электромагнита. Между полюсными наконечниками в пластмассовом каркасе находится обмотка 22 ротора, называемая обмоткой возбуждения. Ток в обмотку подводится через медные контактные кольца 3, к которым припаяны выводы обмотки. Кольца расположены на пластмассовой втулке, также напрессованной на вал ротора.

Вал ротора вращается в двух шариковых подшипниках: 4 и 20, установленных в крышках 1 и 15. Подшипники закрытого типа. Смазки, заложенной в них при изготовлении, достаточно на весь срок службы генератора. Задний подшипник 4 напрессован на вал ротора, а его наружная обойма поджимается резиновым кольцом, помещенным в канавку крышки. Передний подшипник 20 запрессован в крышку 15 и для надежности зажат между двумя стальными шайбами 18, стянутыми четырьмя винтами. Концы винтов раскернены. Внутренняя обойма этого подшипника вместе с дистанционным кольцом 19 зажата гайкой крепления шкива между ступицей шкива и ступенькой вала.

Статор генератора состоит из сердечника 23 с обмоткой 24. Сердечник набран из пластин электротехнической стали, соединенных в четырех местах электросваркой. На внутренней поверхности сердечника имеется 36 пазов полузакрытой формы, изолированных фторопластовой пленкой. В пазах уложена обмотка статора, концы которой соединены в звезду без вывода нулевой точки.


Вентилятор 16 служит для охлаждения выпрямителя, статора и ротора, которые нагреваются при работе генератора под нагрузкой. Охлаждающий воздух входит в окна крышки 1, проходит между статором и ротором и через окна крышки 15 крыльчаткой вентилятора выбрасывается наружу. Вентилятор и шкив изготовлены из листовой стали и соединены электросваркой.

Выпрямитель, преобразующий переменный ток генератора в постоянный, выполнен в виде выпрямительного блока 25. Он представляет собой две алюминиевые пластины с запрессованными в них шестью диодами типа ВА-20 — полупроводниковыми приборами, пропускающими ток только в одном направлении. Для упрощения конструкции выпрямителя применены диоды разной полярности — «положительные» и «отрицательные». У положительных диодов на корпусе создается «плюс» выпрямленного напряжения, а у отрицательных — «минус». Положительные диоды запрессованы в пластину 35 выпрямительного блока, а отрицательные — в пластину 37.

Выпрямительный блок крепится к крышке 1 тремя болтами 2, изолированными вместе с пластиной 35 положительных диодов от крышки пластмассовыми втулками. Гайками болтов 2 одновременно зажимается выводы диодов и обмотки статора. С пластиной 35 соединен зажим «30» (8) генераторе, являющийся выводом «плюс» выпрямителя. Выводом «минус» является масса генератора.

На пластине 35 выпрямительного блока установлены также и три дополнительных диода 34. Напряжение, снимаемое с этих диодов, идет для питания обмотки возбуждения 22 и схемы контроля исправности генератора с помощью контрольной лампы 48 разряда аккумуляторной батареи.


Напряжение генератора регулируется микроэлектронным бесконтактным регулятором напряжения 12, закрепленным винтом на крышке 1. Это неразборный и нерегулируемый узел, и в нем полностью отсутствуют какие-либо электромагнитные реле с контактами. Замыкание или размыкание цепи питания обмотки возбуждения генератора происходит за счет открытия или закрытия мощного выходного транзистора в регуляторе в зависимости от величины управляющего напряжения на выводе «Б» регулятора.

В паз регулятора напряжения вставляется пластмассовый щеткодержатель с двумя щетками 11 и 13, через которые питается обмотка возбуждения генератора. Щетка 11 соединена с выводом «В» регулятора напряжения, а щетка 13 — с выводом «Ш». Этот вывод находится на внутренней стороне регулятора и не маркируется на его корпусе.

Работа генератора

При включении зажигания замыкаются контакты «15/1» и «30/1» выключателя зажигания, затем контакты «30» и «87» реле 50 зажигания, и через обмотку возбуждения генератора начинает протекать ток, замыкающийся по пути: «плюс» аккумуляторной батареи 52 — контакты «30» и «87» реле 50 зажигания — предохранитель 2 блока предохранителей — контрольная пампа 48 — вывод «61» генератора — вывод «В» регулятора 12 напряжения — обмотка 22 возбуждения — вывод «Ш», выходной транзистор регулятора напряжения — масса.

Контрольная пампа 48 разряда аккумуляторной батареи горит, сигнализируя о том, что обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи.

Протекающий по обмотке возбуждения ток создает вокруг полюсов ротора магнитный поток. После пуска двигателя ротор генератора вращается и под каждым зубцом статора проходит то южный, то северный полюс ротора. Поэтому магнитный поток, проходящий через зубцы статора, меняется по величине и направлению. Этот переменный магнитный поток пересекает витки обмотки статора и создает в ней электродвижущую силу.

Переменное напряжение и ток, индуктированные в обмотке статора, выпрямляются выпрямительным блоком, и для питания потребителей используется уже выпрямленный постоянный ток, снимаемый с зажима «30» генератора. Одновременно с общего вывода дополнительных диодов 34 снимается выпрямленное напряжение для питания обмотки возбуждения генератора.

У работающего исправного генератора напряжения на зажиме «30» и на общем выводе дополнительных диодов (штекер «61») равны. Поэтому ток через контрольную пампу 48 не протекает и она не горит. В этом случае обмотка возбуждения генератора питается от выпрямителя на трех дополнительных диодах, а аккумуляторная батарея заряжается генератором.

Если контрольная лампа 48 горит, то это указывает на неисправность генератора, что он не дает напряжения или оно ниже напряжения аккумуляторной батареи. В этом случае напряжение на штекере «61» (напряжение генератора) ниже напряжения на зажиме «30» (напряжение аккумуляторной батареи). Поэтому в цепи между ними протекает ток, проходящий через контрольную лампу, и она горит.

С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора повышается. Когда оно начинает превышать уровень 13,6...14,6 В, то выходной транзистор в регуляторе напряжения 12 запирается и ток через обмотку возбуждения прерывается. Напряжение генератора падает, транзистор в регуляторе отпирается и снова пропускает ток через обмотку возбуждения.

Чем выше частота вращения ротора генератора, тем больше время запертого состояния транзистора в регуляторе, следовательно, тем сильнее снижается напряжение генератора. Описанный процесс запирания и отпирания регулятора происходит с высокой частотой. Поэтому колебания напряжения на выходе генератора незаметны, и практически можно считать его постоянным, поддерживаемым на уровне 13,6...14,6 В.

В 1996 г. изменено устройство регулятора напряжения и щеткодержателя. Теперь регулятор напряжения размещен в металлическом корпусе (как у мощного транзистора) и приклепан к щеткодержателю, т.е. образует с ним неразборный узел. У нового регулятора напряжения отсутствует вывод «Б», и напряжение подается только к выводу «В». По своим характеристикам прежний и новый регуляторы напряжения одинаковы и в сборе со щеткодержателем взаимозаменяемы.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея — свинцово-кислотная, типа 6СТ-36А, малообслуживаемая. Она предназначена для питания потребителей автомобиля электрическим током при неработающем двигателе, а также для питания стартера при пуске двигателя. Батареи изготавливаются несколькими заводами и поэтому могут иметь небольшие различия в конструкции.

Батарея составлена из шести последовательно соединенных аккумуляторов, каждый из которых имеет ЭДС по 2,1 В в заряженном состоянии. Таким образом, общая ЭДС батареи составляет 12,6 В. Номинальная емкость батареи — 36 А·ч при 20-часовом режиме разряда силой тока 1,8 А.

Аккумуляторы батареи размещены в полипропиленовом полупрозрачном корпусе 47, разделенном перегородками на шесть отсеков. Перемычки, соединяющие между собой отдельные аккумуляторы, проходят сквозь перегородки отсеков и привариваются к бареткам 40. Сверху аккумуляторы закрыты общей полипропиленовой крышкой 38, приваренной к корпусу ультразвуковой сваркой В крышке имеются отверстия для заливки электролита и для прохода полюсных выводов батареи.

Каждый аккумулятор состоит из блока чередующихся пластин — положительных 45 и отрицательных 46. Пластины одинаковой полярности приварены к бареткам 40, которые служат для крепления пластин и вывода тока. Решетки пластин отлиты из сплава с малым содержанием сурьмы. В результате замедлились процессы разложения электролита и саморазряда аккумуляторов. Это позволило значительно реже проверять уровень и плотность электролита, из-за чего батареи стали называть малообслуживаемыми или необслуживаемыми.

Пластины в блоках изолированы друг от друга тонкими и микропористыми сепараторами 44, выполненными в виде конвертов, в которые вставлены положительные пластины. Малая толщина и большая пористость облегчают проникновение через сепараторы электролита, что снижает внутреннее сопротивление батареи и позволяет получить большую силу разрядного тока.

Аккумулятор относится к химическим источникам тока. Электролитом в нем служит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Плотность электролита полностью заряженной аккумуляторной батареи при 25° С должна быть 1,28 г/см³ круглогодично для центральных и южных районов страны, а для северных (со средней температурой января от —50 до —30° С) зимой 1,30 и летом 1,28 г/см³.

При разряде батареи серная кислота электролита взаимодействует с активной массой пластин и превращает ее в сульфат свинца, при этом количество кислоты в электролите уменьшается и его плотность снижается. Поэтому по плотности электролита можно судить о степени разряженности батареи. Например, снижение плотности на 0,04 г/см³ соответствует разряду батареи на 25%, а на 0,08 г/см³ — на 50%. Батарею, разряженную более чем на 50% летом и на 25% зимой, необходимо обязательно подзарядить.

При зарядке батареи под действием протекающего через нее зарядного тока сульфат свинца в положительных пластинах превращается в перекись свинца, а в отрицательных — в губчатый свинец. При этом в электролит выделяется серная кислота, и его плотность увеличивается.

Нормальный уровень электролита в аккумуляторах должен находиться между метками «MIN» и «МАХ», на полупрозрачном корпусе батареи. Если меток нет, то уровень должен быть на 5...10 мм выше края сепараторов и не подниматься выше нижней кромки индикатора 43.