Zasilacze (VAZ-1111)

Generator

Dane techniczne:

• Maksymalny prąd odrzutu (przy 13 V i 5000 obr./min), A-55
• Poza regulowanego (napięcia, — 14,1 ±0,5
• Kierunek obrotu (od strony napędu) - Prawidłowy
• Masa generatora, kg — 4,85

W samochodach VAZ-1111 zastosowano trójfazowy generator prądu przemiennego typu 37.3701 z wbudowanym prostownikiem i mikroelektronicznym regulatorem napięcia. Służy do zasilania odbiorników pojazdu w prąd elektryczny i ładowania akumulatora.

Generator zamontowany jest po lewej stronie silnika (przód, jeśli patrzysz w kierunku ruchu samochodu). Generator mocuje się do wspornika na bloku cylindrów za pomocą śruby przechodzącej przez zaczepy pokryw 1 i 15 oraz do drążka napinającego za pomocą szpilki 14. W pokrywie 1 znajduje się urządzenie buforowe składające się ze stalowej 28, gumowej tulei 27 i tulei dociskowej 29. Podczas dokręcania nakrętki śruby mocującej generator, tuleja dociskowa opiera się o koniec gumy, odkształca ją i dociska tuleję 28 do wspornika montażowego. W rezultacie wybiera się luz osiowy pomiędzy łapami pokrywy generatora a wspornikiem, a pokrywy są odciążone od siły docisku osiowego, która mogłaby spowodować odkształcenie lub zerwanie łap pokrywy.

Napęd generatora przekazywany jest z koła pasowego wału korbowego za pomocą paska klinowego o przełożeniu 1:2,04. Napięcie paska reguluje się poprzez obrót generatora względem śruby mocującej do wspornika. Napięcie paska powinno być takie, aby pod działaniem siły 10 kgf pasek ugiął się o 10...15 mm. Jeżeli napięcie jest zbyt słabe, pasek może się ślizgać na kołach pasowych, co doprowadzi do spadku napięcia i prądu wyjściowego generatora. Ponadto koło pasowe, wał i łożyska generatora stają się bardzo gorące, smar w łożyskach przegrzewa się, co może prowadzić do ich awarii. Nadmierne naciągnięcie paska zwiększa obciążenie łożysk i powoduje ich przedwczesne zużycie.


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. Pierścienie umieszczone są na plastikowej tulei, również dociśniętej do wału wirnika.

Wał wirnika obraca się w dwóch łożyskach kulkowych: 4 i 20, zamontowanych w pokrywach 1 i 15. Łożyska uszczelnione. 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. Na wewnętrznej powierzchni rdzenia znajduje się 36 półzamkniętych rowków, izolowanych folią fluoroplastyczną. Uzwojenie stojana umieszczone jest w żłobkach, których końce połączone są w gwiazdę bez punktu zerowego.

Wentylator 16 służy do chłodzenia prostownika, stojana i wirnika, które nagrzewają się podczas pracy generatora pod obciążeniem. Powietrze chłodzące dostaje się przez okna pokrywy 1, przepływa między stojanem i wirnikiem i jest wyrzucane przez okna pokrywy 15 przez wirnik wentylatora. Wentylator i koło pasowe wykonane są z blachy stalowej i połączone poprzez spawanie elektryczne.

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 zamontowane 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 48 rozładowania akumulatora.

Napięcie generatora regulowane jest za pomocą mikroelektronicznego bezstykowego regulatora napięcia 12, zamocowanego śrubą na pokrywie 1. Jest to układ nierozłączny i nieregulowany, całkowicie pozbawiony 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 zacisku "B" regulatora.

W rowek regulatora napięcia, przez który przepływa prąd do uzwojenia wzbudzenia prądnicy, 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 styki "15/1" i "30/1" wyłącznika zapłonu zamykają się, następnie styki "30" i "87" przekaźnika zapłonu 50, a prąd zaczyna płynąć przez uzwojenie wzbudzenia generatora, zamykając się wzdłuż ścieżki: "plus" akumulatora 52 - styki "30" i "87" przekaźnika zapłonu 50 - bezpiecznik 2 skrzynki bezpieczników - lampka kontrolna 48 - zacisk "61" generatora - zacisk "B" regulatora napięcia 12 - uzwojenie wzbudzenia 22 - zacisk "W", tranzystor wyjściowy regulatora napięcia - masa.

Zapala się kontrolka rozładowania akumulatora 48 V, 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 bieguny południowy i północny wirnika przechodzą 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 już prąd stały pobierany z zacisku "30" generatora służy do zasilania odbiorników. Jednocześnie wyprostowane napięcie zostaje usunięte ze wspólnego zacisku dodatkowych diod 34 w celu zasilenia uzwojenia wzbudzenia generatora.

W sprawnym generatorze napięcia na zacisku "30" i na zacisku wspólnym dodatkowych diod (wtyk "61") są sobie równe. Dlatego prąd nie płynie przez pompę sterującą 48 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 48, oznacza to, że generator jest uszkodzony, nie dostarcza napięcia lub 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 uważać za stałe, utrzymujące się na poziomie 13,6...14,6 V.

W 1996 roku zmieniono konstrukcję regulatora napięcia i szczotkotrzymacza. Teraz regulator napięcia znajduje się w metalowej obudowie (jak potężny tranzystor) i przytwierdzone nitami do uchwytu szczotki, tj. tworzy z nim nierozerwalny węzeł. Nowy regulator napięcia nie posiada zacisku "B", a napięcie jest podawane wyłącznie na zacisk "B". Jeśli chodzi o parametry, stare i nowe regulatory napięcia są identyczne i można je stosować zamiennie po zamontowaniu z uchwytem szczotkowym.

Bateria

Akumulator kwasowo-ołowiowy typu 6ST-36A, wymagający niewielkiej konserwacji. Jego zadaniem jest dostarczanie prądu elektrycznego do odbiorników pojazdu, gdy silnik nie pracuje, a także zasilanie rozrusznika podczas uruchamiania silnika. Akumulatory są produkowane przez wiele fabryk, dlatego mogą się nieznacznie różnić konstrukcją.

Akumulator składa się z sześciu baterii połączonych szeregowo, z których każda po naładowaniu ma siłę elektromotoryczną 2,1 V. Całkowite napięcie SEM akumulatora wynosi zatem 12,6 V. Nominalna pojemność akumulatora wynosi 36 Ah przy 20-godzinnym trybie rozładowania i natężeniu prądu 1,8 A.

Akumulatory umieszczone są w półprzezroczystej obudowie polipropylenowej 47, podzielonej przegródkami na sześć komór. Zworki łączące poszczególne akumulatory przechodzą przez przegrody komór i są przyspawane do prętów 40. Akumulatory są od góry przykryte wspólną pokrywą polipropylenową 38, przyspawaną do korpusu za pomocą spawania ultradźwiękowego. Pokrywa ma otwory do napełniania elektrolitem i do przeprowadzania zacisków akumulatora.

Każda bateria składa się z bloku naprzemiennych płyt - dodatniej 45 i ujemnej 46. Płytki o tej samej biegunowości są przyspawane do prętów 40, które służą do mocowania płyt i przepływu prądu. Kratki płytowe wykonane są ze stopu o niskiej zawartości antymonu. W efekcie procesy rozkładu elektrolitu i samorozładowania akumulatora uległy spowolnieniu. Dzięki temu można było znacznie rzadziej kontrolować poziom i gęstość elektrolitu, dlatego też akumulatory zaczęto nazywać akumulatorami niskoobsługowymi lub bezobsługowymi.

Płyty w blokach izolowane są od siebie cienkimi i mikroporowatymi separatorami 44, wykonanymi w formie kopert, do których wkładane są płyty dodatnie. Mała grubość i duża porowatość ułatwiają przenikanie elektrolitu przez separatory, co zmniejsza wewnętrzny opór akumulatora i umożliwia większy prąd rozładowania.

Akumulator jest chemicznym źródłem energii. Elektrolitem w tym przypadku jest roztwór kwasu siarkowego w wodzie destylowanej. Gęstość elektrolitu w pełni naładowanego akumulatora w temperaturze 25°C powinna wynosić 1,28 g/cm³ przez cały rok dla centralnych i południowych regionów kraju, a dla regionów północnych (ze średnią temperaturą stycznia od -50 do -30°C) 1,30 zimą i 1,28 g/cm³ latem.

Gdy akumulator się rozładowuje, kwas siarkowy w elektrolicie wchodzi w reakcję z aktywną masą płyt i przekształca ją w siarczan ołowiu, podczas gdy ilość kwasu w elektrolicie zmniejsza się i jego gęstość maleje. Dlatego gęstość elektrolitu może posłużyć do oceny stopnia rozładowania akumulatora. Przykładowo zmniejszenie gęstości o 0,04 g/cm³ odpowiada rozładowaniu akumulatora o 25%, a o 0,08 g/cm³ – 50%. Akumulator, który latem jest rozładowany w ponad 50%, a zimą w ponad 25%, należy naładować.

Podczas ładowania akumulatora, pod wpływem prądu ładowania przepływającego przez niego, siarczan ołowiu na płytach dodatnich przekształca się w nadtlenek ołowiu, a na płytach ujemnych w ołów gąbczasty. Jednocześnie do elektrolitu uwalnia się kwas siarkowy, a jego gęstość wzrasta.

Normalny poziom elektrolitu w akumulatorze powinien mieścić się pomiędzy oznaczeniami "MIN" i "MAX" na przezroczystej obudowie akumulatora. W przypadku braku oznaczeń, poziom powinien znajdować się 5...10 mm nad krawędzią separatorów i nie powinien wystawać ponad dolną krawędź wskaźnika 43.