Urządzenie i działanie generatora (VAZ-2109)

Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

W samochodach VAZ-2108 i VAZ-2109 zastosowano trójfazowy generator prądu przemiennego typu 37.3701 z wbudowanym prostownikiem i mikroelektronicznym regulatorem napięcia. Służy do zasilania odbiorców w prąd elektryczny i ładowania akumulatorów. Maksymalny prąd wyjściowy generatora (przy 13 V i 5000 obr./min) wynosi 55 A, a zakres regulowanego napięcia wynosi 14,1±0,5 V.

Głównymi częściami generatora są: wirnik, stojan, pokrywa 1 z blokiem prostowniczym 25, pokrywa 15 z łożyskiem 20, koło pasowe z wentylatorem 16 oraz uchwyt szczotkowy z regulatorem napięcia 12. Pokrywy i stojan są ściągnięte razem w jedną całość za pomocą czterech śrub ściągających 26.

Wirnik generatora jest obracającym się elektromagnesem. Rdzeń elektromagnesu tworzą stalowe bieguny w kształcie dzioba 17 i tuleja 21, dociśnięte do wału wirnika 6. Pomiędzy biegunami w ramie z tworzywa sztucznego znajduje się uzwojenie wirnika 22, zwane uzwojeniem wzbudzenia. Prąd do uzwojenia doprowadzany jest poprzez miedziane pierścienie stykowe 3, do których przylutowane są zaciski uzwojenia.

Wał wirnika obraca się w dwóch łożyskach kulkowych 4 i 20, zamontowanych w pokrywach 1 i 15. Łożyska są typu uszczelnionego. Dodawany w procesie produkcji środek smarny wystarcza na cały okres eksploatacji generatora. Łożysko tylne 4 jest dociskane do wału wirnika, a jego bieżnia zewnętrzna jest dociskana przez pierścień gumowy umieszczony w rowku pokrywy. Łożysko przednie 20 jest wciśnięte w pokrywę 15 i, dla zapewnienia niezawodności, jest zaciśnięte pomiędzy dwiema podkładkami stalowymi 18, dokręconymi czterema śrubami. Końce śrub są przebite. Wewnętrzna bieżnia tego łożyska wraz z pierścieniem dystansowym 19 jest zaciśnięta nakrętką mocującą koło pasowe pomiędzy piastą koła pasowego a stopniem wału.


Stojan generatora składa się z rdzenia 23 i uzwojenia 24. Rdzeń wykonany jest z blach stalowych elektrotechnicznych, połączonych w czterech miejscach za pomocą spawania elektrycznego. Trójfazowe uzwojenie stojana umieszczone jest w rowkach rdzenia, którego końce połączone są w gwiazdę bez punktu zerowego.

Prostownik, który zamienia prąd przemienny generatora na prąd stały, wykonany jest w postaci bloku prostowniczego 25. Składa się on z dwóch aluminiowych płyt z wtłoczonymi w nie sześcioma diodami typu BA-20 - elementami półprzewodnikowymi przepuszczającymi prąd tylko w jednym kierunku. Aby uprościć konstrukcję prostownika, zastosowano diody o różnej biegunowości – "dodatniej" i "ujemnej". Diody dodatnie wytwarzają na swojej obudowie "plus" wyprostowanego napięcia, a diody ujemne wytwarzają "minus". Diody dodatnie wciśnięte są w płytkę 35 bloku prostownika, a diody ujemne w płytkę 37.

Układ prostowniczy przymocowany jest do pokrywy 1 trzema śrubami 2, izolowanymi wraz z płytką 35 diod dodatnich od pokrywy przy pomocy tulejek plastikowych. Nakrętki śrub 2 jednocześnie zaciskają zaciski diod i uzwojenia stojana. Zacisk "30" (8) prądnicy, który jest zaciskiem "plus" prostownika, podłączony jest do płytki 35. Zacisk "minus" oznacza masę generatora.

Trzy dodatkowe diody 34 są również zainstalowane na płycie 35 bloku prostownika. Napięcie pobierane z tych diod jest wykorzystywane do zasilania uzwojenia wzbudzenia 22 i obwodu sterowania stanem generatora za pomocą lampki kontrolnej rozładowania akumulatora 39.

Napięcie generatora regulowane jest za pomocą mikroelektronicznego bezstykowego regulatora napięcia 12, zamocowanego śrubą na pokrywie 1. Jest to układ nierozłączny i nieregulowany, w którym nie ma żadnych przekaźników elektromagnetycznych ze stykami. Zamknięcie lub otwarcie obwodu zasilania uzwojenia wzbudzenia generatora następuje wskutek otwarcia lub zamknięcia mocnego tranzystora wyjściowego w regulatorze, zależnie od wielkości napięcia sterującego na wyjściu regulatora "B".

W rowek regulatora napięcia, przez który przepływa prąd do uzwojenia wzbudzenia generatora, włożono plastikowy uchwyt szczotkowy z dwiema szczotkami 11 i 13. Szczotkę 11 należy podłączyć do zacisku "B" regulatora napięcia, a szczotkę 13 do zacisku "W". Ten zacisk znajduje się wewnątrz regulatora i nie jest oznaczony na jego obudowie.

Działanie generatora

Po włączeniu zapłonu następuje zwarcie styków "15/1" i "30/1" wyłącznika zapłonu, następnie styków "30" i "87" przekaźnika zapłonu (nie pokazano na zdjęciu), i prąd zaczyna płynąć przez uzwojenie wzbudzenia generatora, zamykając się wzdłuż drogi: "plus" akumulatora - zacisk "30" generatora 38 - kostka montażowa 41 - styki "30" i "87" przekaźnika zapłonu - bezpiecznik "5" bloku montażowego - dodatkowe rezystory 42 i wzdłuż obwodu równoległego przez lampę 39 - zacisk "61" generatora - zacisk "B" regulatora napięcia 12 - uzwojenie wzbudzenia 22 - zacisk "W", tranzystor wyjściowy regulatora napięcia - "masa".

Zapala się lampka kontrolna rozładowania akumulatora 39, co oznacza, że uzwojenie wzbudzenia jest zasilane przez akumulator.

Prąd płynący przez uzwojenie wzbudzenia wytwarza strumień magnetyczny wokół biegunów wirnika. Po uruchomieniu silnika wirnik generatora obraca się, a południowy lub północny biegun wirnika przechodzi pod każdym zębem stojana. W związku z tym strumień magnetyczny przechodzący przez zęby stojana zmienia swoją wartość i kierunek. Ten zmienny strumień magnetyczny przechodzi przez zwoje uzwojenia stojana i wytwarza w nim siłę elektromotoryczną.

Napięcie przemienne i prąd indukowane w uzwojeniu stojana są prostowane przez układ prostowniczy, a wyprostowany prąd stały pobierany z zacisku "30" generatora jest wykorzystywany do zasilania odbiorników. Jednocześnie wyprostowane napięcie zostaje usunięte ze wspólnego zacisku dodatkowych diod 34 w celu zasilenia uzwojenia wzbudzenia generatora.

W sprawnym generatorze napięcie na zacisku "30" i na zacisku wspólnym dodatkowych diod (wtyk "61") jest takie samo. Dlatego przez lampkę kontrolną 39 nie płynie żaden prąd i nie zapala się ona. W tym przypadku uzwojenie wzbudzenia generatora zasilane jest przez prostownik z trzema dodatkowymi diodami, a akumulator ładowany jest przez generator.

Jeżeli świeci się lampka kontrolna 39, oznacza to, że generator jest uszkodzony, nie wytwarza wcale napięcia lub że jego napięcie jest niższe od napięcia akumulatora. W tym przypadku napięcie na wtyczce wynosi "61" (napięcie generatora) poniżej napięcia na zacisku "30" (napięcie akumulatora). Dlatego w obwodzie między nimi płynie prąd, przechodząc przez lampkę kontrolną, która się zapala.

Wraz ze wzrostem prędkości wirnika wzrasta napięcie generatora. Gdy napięcie przekroczy poziom 13,6-14,6 V, tranzystor wyjściowy w regulatorze napięcia 12 zostaje zablokowany, a przepływ prądu przez uzwojenie wzbudzenia zostaje przerwany. Napięcie generatora spada, tranzystor w regulatorze otwiera się i ponownie przepuszcza prąd przez uzwojenie wzbudzenia.

Im wyższa częstotliwość obrotów wirnika generatora, tym dłuższy czas zablokowania tranzystora w regulatorze, a zatem tym bardziej maleje napięcie generatora. Opisany proces blokowania i odblokowywania regulatora odbywa się z dużą częstotliwością. Dzięki temu wahania napięcia na wyjściu generatora są niezauważalne i można je praktycznie uznać za stałe. utrzymywane na poziomie 13,6-14,6 V.