УСРОИСТВО ГЕНЕРАТОРА .
Генератор Г250 и его модификация, а также генераторы Г266-271,272,286 относятся к генераторам с электромагнитным возбуждением и кремниевыми диодами, смонтированных в выпрямительном блоке генератора. В этих генераторах между двумя аллюминиевыми крышками и при помощи стяжных винтов закрепляется сердечник статора, являющийся магнитопроводом , который для уменьшения нагрева вихревыми токами набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга лаком .Внутренняя поверхность статора имеет восемнадцать зубцов ,на которые нанизано восемнадцать катушек обмотки статора. Катушки распределены на три фазы и включены по схеме «звезда», а в генераторе Г286-по схеме «треугольник». В каждой фазе включено по шесть последовательно соединенных катушек . Концы катушек фаз присоединены к трем зажимам блока кремниевых диодов выпрямителя. Все диоды подключены к соединительным шинам.
В период работы генератора в катушках обмотки статора индуктируется э.д.с. ,под действием которого по обмотке возбуждения и в цепи подключенных потребителей протекает ток.
Ротор состоит из двух стальных шестиполюсных наконечников выполненных из мягкой стали. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярностью входят между наконечниками второй половины ротора с южной магнитной полярностью. Ротора вращается в двух шариковых подшипниках, установленных в крышках.
Катушка обмотки возбуждения нанизана на стальную втулку расположенную между полюсными наконечниками. Оба конца обмотки припаяны к двум медным контактным кольцам, установленными на изоляционные втулки .
Две графитовые щетки генератора установлены в щеткодержателе и прижимаются к контактным кольцам пружинами.
В генераторах Г221,Г250 и Г271 изолированная от корпуса щетка соединена проводником с штекерным зажимом Ш другая щетка соединена с корпусом генератора. В генераторах Г272,Г266 и Г286 обе щетки изолированы от корпуса и соединены с штекерными зажимами Ш.
Полюсные наконечники втулка и изоляционные втулки контактных колец напрессованы на рифленую поверхность вала ротора.
Крышки и генератора имеют прорези для движения воздуха, создаваемого крыльчаткой шкива.
На крышке установлены минусовой зажим -- (винт ,ввернутый в крышку) и изолированный от корпуса плюсовой зажим +.
Генераторы серии Г250 (Г250-Г1,-Ж1,-Е1,-И1, и т.д.) отличаются друг от друга шкивами. В генераторе Г250-Ж1 смещена лапа крепления .
Генератор Г286 имеет конструкцию, аналогичную конструкции генераторов Г250,Г271,Г272,Г266, но больше габариты и массу. Обмотка статора соединена по схеме «треугольник», что позволяет уменьшить сечение проводников обмотки и габариты статора.
Основные данные генератора Г221,Г250,(Г250-Г1,-Ж1,-Е1,-И1),Г266,Г271,Г272 и Г286 . По ГОСТУ 3940-71 для генераторов, спроектированных после 1 января 1973г, номинальное напряжение принимают 14 и 28 В.
Переменный ток генератора преобразуется в постоянный выпрямителем, собранным по трехфазной двух полупериодной схеме на шести кремниевых диодах. Конструкция и электрическая схема выпрямительного блока типа ВБГ. Блок состоит из трех секций ,установленных на пластмассовом основании и двух соединительных шин. Каждая секция блока состоит из алюминиевой отливки с ребрами (теплоотвода),в двух гнездах которой собраны р-n переходы выпрямительных диодов. В одном гнезде р-n переходе имеет на корпусе р-зону, а в другом n-зону. Противоположные зоны переходов имеют выводы которые припаиваются к соединительным шинам. Минусовая шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора, а плюсовая изолирована от корпуса и соединена с зажимом «+». Каждая секция имеет токоподводящий зажим к которому подсоединяется один из концов фазовой обмотки статора.
Выпрямительный блок типа БПВ генератора Г221 состоит из шести диодов ВА-20,которые запрессованы (по три штуки) в крышке генератора и специальной пластине-теплоотвода (держателе) . Диоды выпускаются в двух исполнениях –с прямой и обратной полярность. Для отличия диодов донышко корпуса диода прямой полярности окрашено в красный цвет, а донышко диода обратной полярности –в черный.
Генератор Г221 отличается от генератора Г250 и других в основном тем ,что обмотка статора имеет нулевой вывод 85, который подключается к реле контроля заряда. Цифра 67 является условным обозначением вывода обмотки возбуждения, а цифра 30-вывод от выпрямителя.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА .
Полюсные наконечники магнитной системы генератора и втулка ротора обладают небольшим остаточным магнетизмом, обеспечивающим индуктирование э.д.с. номинальной величены в обмотке статора только при очень большой частоте вращения вала ротора . При замкнутых контактах выключателя зажигания обмотка возбуждения генератора подключается к аккумуляторной батарее и ток, проходящий по ней ,вызывает намагничивание ротора . Большая часть магнитного потока ротора замыкается через зубцы сердечника статора, а остальная часть магнитного потока рассеивается вне сердечника и не участвует в наведении э. д.. с. в обмотке статора.
При вращении ротора под каждым зубцом сердечника статора проходит то северный ,то южный полюс ротора , в результате чего магнитный поток ,проходящий через зубцы статора ,изменяет свое направление и величину. Вследствие этого происходит пересечение катушек обмотки статора магнитными силовыми линиями и в них индуктируется э. д. с. переменного направления. Индуктируемая э.д. с. создает трехфазный переменный ток, который при помощи кремниевых диодов выпрямляется в постоянный ток.
Величена э. д. с. Ег , индуктируемой в катушках обмотки статора ,возрастает при увеличении магнитного потока возбуждения ФВ и частоты nPвращения ротора
ЕГ=СФВnР,
Где С-постоянный коэффициент для данного генератора .
При отключенной внешней цепи вследствие незначительной силы тока в обмотке статора падение напряжения в ней будет мало, поэтому напряжение генератора UГ можносчитать равным величине его э.д.с. ЕГ
UГ=EГ=СФВnp/
Напряжение генератора UГ при включенной внешней цепи будет меньше его э.д..с на величину падения напряжения в обмотке6 статора (IRст)
Uг=Ег-I Rcт
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРОВ
Свойства автомобильных генераторов переменного тока определяются рядом характеристик, которые представляют собой зависимость между какими-либо двумя величинами при неизменных остальных.
Рассмотрим зависимость изменения выпрямленного напряжения генератора Uг от частоты вращения n ротора, при работе генератора без нагрузки (Iг=0) и при номинальной нагрузке(Iг=IN).
Из графика (рис1 а) видно ,что напряжение генератора возрастает при увеличении частоты вращения ротора, а точки пересечения зависимостей Uг=f(n) с линией номинального напряжения UN определяют начальную частоту вращения n0 и nN соответственно при работе генератора без нагрузки и с номинальной нагрузкой. Частоты вращения n0 иnN являются контрольными и указываются в технических характеристиках . Из графика также видно , что генератор развивает напряжение значительно больше номинального а поэтому все автомобильные генераторы работают с регуляторами напряжения, изменяющими силу тока в обмотке возбуждения, а следовательно ,и магнитный поток возбуждения Фв при изменении частоты вращения np ротора, что необходимо для поддерживания постоянства напряжения генератора.
На рис1б показана зависимость изменения силы тока нагрузки Iг генератора от частоты вращения ротора np при неизменных значениях выпрямленного напряжения Uг и силы тока возбуждения генератора Iв . Конструкция генераторов переменного тока позволяет повысить передаточное число от двигателя к генератору ,а поэтому частота вращения ротора генератора при минимальной частоте вращения n(холостого хода) коленчатого вала двигателя выбрана выше начальной частоты вращения n0. Следовательно при n(холостого хода )двигателя генератора будет отдавать ток , что улучшает условия под заряда аккумуляторной батарей и повышает срок ее службы.
Схема соединения приборов для снятия приведенных характеристик показана на рис 1в.
Максимальная сила тока Iгmax генератора при большой частоте вращения ротора превышает номинальную величину IN. Однако при этом перегрева генератора не будет , так как резко увеличивается поток охлаждающего воздуха , продуваемого через генератор вентилятором.
Генераторы переменного тока обладают свойством сомоограничения максимальной силы тока нагрузки, что предотвращает перегрев обмотки статора и диодов выпрямителя, а поэтому исключается необходимость установки ограничителя силы тока в электрической цепи генератор-аккумуляторная батарея.
С увеличением силы тока нагрузки возрастает сила тока в катушках обмотки статора. Следовательно, возрастает и магнитный поток статора ,а так как он противодействует магнитному потоку ротора, то результирующий магнитный поток, замыкающийся через сердечник статора, уменьшается. В результате снижается величина магнитного потока, пересекающего катушки обмоток статора, и в них индуктируется меньше э. д. с. Кроме того, увеличение частоты вращения ротора сопровождается повышением частоты тока в катушках обмотки статора , что увеличивает индуктивное сопротивление обмотки XL=2пfL. Таким образом , вследствие снижения индуктируемой э. д. с. в катушках обмотки статора при увеличении нагрузки генератора и возрастания индуктируемого сопротивления обмотки статора с повышением частоты вращения ротора ограничивается максимальная сила тока генератора, т.е. когда сила тока достигает номинальной величены , кривая I плавно переходит в горизонтальную прямую.