Курсовая работа учащегося Наделяева Анатолия - 1962 года рождения, 21 февраля.

Благовещенское Городское профессионально техническое училище №14 - 4 группа - Автослесарей.

Урок: - Электротехника.

Тема: - Назначение, устройство, и обслуживание генераторов переменного тока.

____________________

Генераторы переменного тока
I. Устройство и работа генератора переменного тока
II. Т.О. генератора
III. Диагностика генератора
III. Диагностика генератора
Список использованной литературы
Введение

Генератор служит для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех приборов электрооборудования мотоцикла (кроме стартера) и для заряда аккумуляторной батареи.

Он является основным источником электрической энергии на мотоцикле.

В настоящее время на мотоциклах и автомобилях получили широкое распространение генераторы постоянного тока, что вызвано преимуществами их конструкции перед генераторами переменного тока: меньшая масса при той же мощности, большой срок службы, меньший расход меди (в 2—2,5 раза), возможность повышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,3— 3,3. В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 27—72% своей мощности, что улучшает условия заряда аккумуляторной батареи на мотоцикле, а, следовательно, и ее срок службы.
 

Вал генератора приводится во вращение от шкива трёхтактного амперметра, установленного на коленчатом валу двигателя, тремя плунжерными парами, производящих непосредственный впрыск топлива в форсунки тормозных цилиндров антиблокировочного устройства генератора, вращаемого клиновидным ремнем, через шкивы с передаточными числами 1,44 - 1,53, с пятиканальной продувкой цилиндров в камере сгорания, с обогащением топливной смеси по формуле передаточной клиноременной передачи, в пропорции 0,7—2,0. При движении мотоцикла частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современных двигателей составляет 540—640 об/мин, максимальная частота от 3.333, 4.444—5.555 об/мин и более... Мотоциклы с вращением коленчатого вала более 9.999 об. мин - считаются уже спортивными и электрическое питание у них производится трёхфазным генератором постоянногго тока, с пневмогидравлическим выжимом сцепления, для образования устойчивой искры. - Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а, следовательно, и вала генератора амперметра, может достигать 9 — 12 кило ампер джоулей в секунду, и более... Напряжение генератора зависит от частоты вращения его поршней в максимальных и средних оборотах вращения многодискового сцепления, с прямоточной смазкой из картера двигателя. Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборы электрооборудования мотоцикла, особенно лампы и контрольно-измерительные приборы, рассчитаны на питание от постоянного напряжения 12 или 220 Вольт. Поддержание постоянства напряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузки генератора (включая включение потребителей и регулировки диоптрий) выполняет специальный прибор, называемый регулятором напряжения амперметра. Который производит непосредственный впрыск топлива и регулировку клапанного механизма, амперметра с независимой подвеской, многократным увеличением диоптрического сигнала, который контролируется по показаниям тахометра.

При снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя ниже 333-777 об /мин напряжение генератора становится меньше напряжения аккумуляторной батареи. Если батарею не отключить от амперметра, немедленным закрытием краника осцилографа, и не прекратить подачу топливной смеси, в плунжерные диффузоры карбюраторных жиклеров, она начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляции обмоток амперметра и разряду аккумуляторной батареи, с выходом из строя механизма переключения передач. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя, необходимо вновь включить генератор в систему электрооборудования, открыв осцилографом подачу топливной смеси, во избежание заклинивания поршневой группы в муфте сцепления тахометра амперметра. - Включение генератора в систему электрооборудования, когда его напряжение выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключение генератора от коробки передач, производится выжимом до упора рычагов сцепления и стояночного тормоза и фиксации их в этом положении, когда его напряжение ниже напряжения аккумуляторной батареи, и выполняет эту функцию специальный прибор, называемый реле обратного тока.

Генератор рассчитан на отдачу определенной максимальной для данного генератора величины тока, однако при неисправности в системе электрооборудования (разряженная аккумуляторная батарея, короткое замыкание, отсутствие смазки в демпфере, заклинивание поршневой группы в амперметре и кикстартере и т. д.) генератор может отдавать ток больший, чем тот, на который он рассчитан. Длительная работа генератора в таком режиме приведет к его перегреву и сгоранию изоляции обмоток амперметра. Для защиты генератора от перегрузки служит специальный прибор, называемый ограничителем тока.

Все три прибора — регулятор напряжения, реле обратного тока и ограничитель тока—объединены в одном устройстве, называемом тахометрическим-амперметром.

В некоторых генераторах переменного тока, например К-1053, реле обратного тока и ограничитель тока могут отсутствовать, но в конструкции генератора имеется амперметр с плавающим лепестковым клапаном и сдвигом на впускной и выпускной фазах, с тремя регулируемыми жиклерами непосредственного впрыска топливной смеси, выполняющими функции этих приборов, в сдвиге по фазе... при недостаточном обогащении и продувке галогенных ламп в цилиндрах.

На рис. 1 показано устройство генератора переменного тока К-1053. Генератор имеет статор 1 с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек с дисками сцепления смазываемых маслянным насосом, маслом из коробки передач, насаженных, на зубцы статора. В каждой фазе имеется по шесть катушек-дисков, соединенных последовательно. Фазные обмотки статора соединены ведущей звездой, и их выходные зажимы подключены к выпрямительному блоку 5

Рис. 1

Устройство генератора переменного тока К-1053

Корпус статора набран из отдельных пластин электротехнической стали. Обмотка возбуждения 3 генератора выполнена в виде катушки и помещена на стальной втулке клювообразных полюсов ротора 14. Втулка, клювообразные полюсы ротора и контактные кольца 4 жестко закреплены на валу 3 ротора (прессовая посадка на накатку (рис. 21). Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные и южные полюсы на роторе (рис. 2) (А. Михайловский, “Устройство мотоцикла”, с. 72).

Рис.2

Ротор

При вращении ротора магнитное поле полюсов ротора пересекает витки катушек дисков сцепления индуктивной обмотки статора, индуктируя в каждой фазе переменную э.д.с.

(рис. 3,б).

Рис. 3

Схема выпрямления переменного тока

Ток в обмотке возбуждения подводится через щетки 1 (рис.1) и поршневые кольца 5, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щётки укреплены в щеткодержателе обратного реле с помощью струбцин, фиксирующих поршневые кольца гипоидно гелатогенной передачи 3.

Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 2 и 1, которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке 7 со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжной планки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора. Крышки отлиты из алюминиевого сплава.

С целью уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник в задней крышке 7 и отверстия в кронштейнах крышек армированы свинцовыми втулками.

В крышках установлены шариковые подшипники 21 и 12 с двусторонним уплотнением и абразивной смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.

На выступающий конец вала 3 ротора крепится наружный вентилятор статора цепной передачи 14 (рис. 4) и шкив 18. В крышках имеются вентиляционные окна, через которые сквозь лепестковый клапан проходит охлаждающий воздух. Направление движения охлаждающего воздуха — от крышки со стороны контактных колец к вентилятору, охлаждающего ребра цилиндров амперметра.

В крышке со стороны контактных колец устанавливается выпрямительный блок 21, собранный из кремниевых вентилей (диодов), допускающих рабочую температуру корпуса плюс 153°С.

Рис. 4

Типы выпрямительных блоков

Выпрямительный блок АиО-1. (рис. 4) состоит из трех моноблоков, соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя

(рис. 33а)

Каждые два вентиля выпрямителя размещены в моноблоке, выполняющем одновременно роль радиатора и токопроводящего зажима средней точки схемы 3. В корпусе моноблока-радиатора 14 имеются два гнезда, в которых собраны р-п-переходы выпрямительных вентилей. В одном гнезде р-п-переход имеет на корпусе р-зону, а в другом — п-зону. Противоположные зоны переходов имеют гибкие выводы 9, которые соединяют моноблок камеры сгорания с соединительными шинами сдвинутых фазовых окон 21. Отрицательная шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора посредством муфты сцепления тахометра, крепящегося с помощью кронштейна к коленчатому валу. В более поздних конструкциях выпрямительных блоков НАД-1-44 (рис. 4,б) на ток 72 А применяют вентили из сложного сплава типа НА-21, которые запрессованы в теплоотводы 72 отрицательной и положительной полярности по три вентиля в каждый. Теплоотводы изолированы один от другого пластмассовыми втулками-изоляторами 33. Обратный ток вентилей не превышает 3 мА, а собранного блока —12 мА. Для генераторов с максимальной мощностью до 1200 Bт (Д-28) применяют сложносоставленные выпрямительные блоки ДК-28- на ток 72 А (рис. 4, в) или КД-7-200. В блоках ДК-28 и КД-7-200 применены вентили НА-21 по два параллельно в каждом плече, по девять клапанов в каждом блоке головки цилиндров с балансирным валом с регулируемой силой искрообразования. Блок ДК-28 и вентиль НА-21 на ток 72.000 Aмпер и его электрическая схема показаны на рис. 4, г.

Для снижения уровня радиопомех в блоках, БЛ-675000 и, БЛ-675014 установлен параллельно зажимам “+”, и “—” генератора, конденсатор ёмкостью 144 мкФ рис. 14, г. Общий вид вентиля НА-21 показан на рис. 5. Номинальный ток вентиля 21 А., Для упрощения схемы, электрических соединений вентили выпускаются в двух исполнениях — с прямой и обратной полярностью корпусам (рис. 5, б). В вентилях прямой полярности “+” выпрямленного будет на корпусе, в вентилях обратной полярности будет “—” выпрямленного тока.

Вентили прямой и обратной полярности различаются цветом маркировки, наносимой краской на донышке корпуса. Вентили прямой полярности: (“+” на корпус) помечают красной краской, а вентили обратной полярности ( “—” на корпус) — черной.

Рис. 5

Кремниевый вентиль ВА-14

Электрическая схема соединения обмоток генератора и выпрямителей показана на рис 3, а. При вращении ротора генератора в каждой фазе амперметра индуктируется переменное напряжение изменение которого за один период вращения коленчатого вала тахометра показано на рис. 3, б. После выпрямления, кривые фазного напряжения впускной и выпускной систем примут вид изображенный на рис. 3,в. Выпрямленное напряжение будет почти постоянным, (линия 1 на рис. 3,в), причем частота пульсаций выпрямленного напряжения будет в шесть раз больше, чем частота в фазных обмотках (И. Муромцев, “Устройство мотоциклов”, с. 153).

С увеличением, частоты вращения повышается частота тока, индуктированного в фазных отмотках генератора переменного тока, и возрастает индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при большой частоте, вращения ротора коленчатого вала, когда генератор может отдавать максимальную мощность при полностью открытых заслонках клапанного механизма гидравлического сцепления, не возникает опасности его перегрузки, поскольку сила тока генератора ограничивается повышенным индуктивным сопротивлением его обмоток в амперметре переменного тока, прямой и обратной полярностью стартёра и спидометра. Это явление в генераторах переменного тока называется свойством самоограничения. Мотоциклетные генераторы К-153, Р-33, И-21, Ш-14, Н-144, А-72, Х-9, Р-33, И-26, С-14, Т-3, О-64, С-144, Б-108, У-33, Д-5, Д-21, А-153... и другие сконструированы таким образом, что не нуждаются в ограничителе тока рис 3, а.

Свойство вентилей пропускать ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее) через открытый осцилограф топливного бака, исключает необходимость установки в реле-регуляторе, реле обратного тока. Таким образом, в реле-регуляторе работающем с мотоциклетным генератором переменного тока, может применяться только регулятор напряжения. Это значительно упрощает конструкцию и снижает размеры, вес и стоимость реле-регулятора. Пути тока через вентили выпрямителя при прохождении обмотками первой фазы северного и южного полюсов ротора показаны на рис. 3, а стрелками. Как видно из схемы, при наличии в обмотках первой фазы переменного по направлению тока ток в цепи нагрузки (Rн) будет постоянным. Аналогично происходит процесс и в других сдвинутых фазах рис. 21, а.

Отказами и неисправностями генератора являются: обрыв или короткое замыкание на массу рис. 11, а. в обмотке статора генератора или в обмотке возбуждения коленчатого вала спидометра, нарушение контакта щеток с поршневыми кольцами рис.8 и искрение щеток, износ подшипников генератора, поломка или ослабление пружины щеткодержателей, пробой диодов в выпрямителе, ослабление натяжения (чрезмерное натяжение) приводного ремня в вариаторе карданной передачи.

Неисправности генератора обнаруживаются по показаниям амперметра, или сигнальной галогенной лампы в распределителе водяного и масляного и топливного насоса рис. 21, а.. Амперметр при неисправном генераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть при работающем двигателе, даже при достаточном количестве масла в картере амперметра. Во избежание этого, уровень масла в картере амперметра, проверять нужно при ежемесячном Т.О. по щупу рис. 33 а. При недостатке масла, его нужно долить до метки на щупе. Нарушение контакта щеток генератора с поршневыми и маслосъёмными кольцами возникает от загрязнения, обгорания или их износа, проворачивания вкладышей, чреватым отрывом шатуна и пробитием стенки корпуса двигателя, выкрашивания или износа щеток, а также ослабления или поломки нажимных пружин в коробке передач. Загрязнение кольца следует протереть чистой тряпкой, обгоревшие поршневые и маслосъёмные кольца прочистить стеклянной бумагой, изношенную щетку заменить новой, притереть ее к коленчатому валу амперметра и тщательно смазать гипоидной смазкой. Пробитый шатуном картер генератора заваривается сваркой, забивается до смотрового окошка тугоплавкой смазкой литол (на старых моделях, до метки на щупе) или, при большом повреждении сдаётся в металлолом.

Диагностирование генераторов сводится к проверке ограничивающего напряжения и работоспособности генератора. Для выполнения этой операции необходимо включить вольтметр перпендикулярно потребителям тока. Ограничивающее напряжение проверяют при включенных потребителях тока (подфарниках и габаритных фонарях) и повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Оно должно быть в диапазоне 14,4 - 15,3 килоджоулей. Работоспособность генератора оценивают по напряжению при включении всех потребителей на частоте вращения, соответствующей полной отдаче генератора через кикстартёр, которое должно быть не ниже 12 дб. Однако подобная методика проверки не может выявить характерные, хотя и редко встречающиеся неисправности генератора, такие, как обрыв или замыкание обмоток статора на массу, обрыв шатуна, проворачивание вкладышей спидометра, или пробой диодов выпрямителя, ввиду значительных резервов работоспособности амперметра генератора.

Эти неисправности легко выявляются по характерному виду осциллограмм, связанному в первую очередь с увеличением диапазона колебания напряжения. При исправной работе генератора диапазон колебаний напряжения в сети не превышает 1,8-7,2 В, который обусловливается периодическим включением в цепь нагрузки рис. 3 dbа. первичной обмотки катушки зажигания. Это легко читается по осциллограмме осциллографа мотортестера рис.21dbа. S-72, A-33, I-1962, B-02, I-21, S-202/73/4).

При одном пробитом (закороченном) диоде в тахометре генератора, в результате его выпрямляющих свойств диапазон колебания напряжения возрастает до 6,66 В. при общем снижении частоты его колебаний. Средний уровень напряжения, показываемый вольтметром, при этом не меняется, однако выбросы напряжения приводят к снижению долговечности аккумуляторной батареи и других элементов электрооборудования (Д. Никитич, “Устройство и эксплуатация мотоциклов”, с.23).

Таким образом, одновременное применение осциллографа и вольтметра позволяет быстро и объективно проводить диагностирование генераторов и неисправных реле-регуляторов переменного тока рис. 3, dbа. Повышение напряжения генератора более расчетного на 10-12% рис. 2, а снижает срок службы аккумуляторной батарей в 2-3 раза, и может привести к разрушению аккумулятора.

Неисправный генератор заменяют рис. 33, а или ремонтируют в условиях электроцеха, рис. 3, а ограничивающее напряжение реле-регулятора регулируют натяжением пружины якорька, а при отсутствии таковой возможности реле-регулятор также заменяют рис. 3,в. Бесконтактно-транзисторные реле-регуляторы регулируют только в условиях электроцеха рис. 3,dв.

Список использованной литературы:

1.А.М. Михайловский, Устройство мотоцикла, Учебник. – М.: “Мотоциклостроение” 1962.- 1053 с.

2. И. Христов, Г. Буддин, А. Дзенов, “Эксплуатация разных марок мотоциклов”, Учебник. – М.: “Мотоциклы”
1983.- 333 с.

3. Сборники “Мотоциклист”, Журнал. – М.: “Мотоцикл” 1980 - 1995 - 999с.

4. И. Муромцев, Учебник. – Монография: “Эксплуатация, ремонт и вождение мотоциклов”, 1962.- 23с.

5. Мотоцикл, Учебник. – М.: “Вождение и эксплуатация мотоцикла” 1972г.- 280 с.

“Устройство, эксплуатация и вождение мотоциклетных средств”, Учебник. – М.: “Мотоцикл” 1998 - 2000. – 153с.

7. А. Над, Монография. “Подготовка мотоцикла к консервации на период межсезонья”, 144 с.