Источники тока на тракторах

Источники тока на тракторах

Электрическая энергия на тракторах и автомобилях необходима для зажигания рабочей смеси в камерах сгорания цилиндров двигателя, освещения, сигнализации, пуска двигателя, приведения в действие вспомогательных механизмов. На современных машинах устанавливают, как правило, два источника энергии — аккумуляторные батареи и электрогенераторы (динамо-машины).
Аккумуляторные батареи для автомобилей и тракторов используют обычно кислотные свинцовые стартерные, пластины которых помещают в водный раствор серной кислоты. Плотность электролита у необходимо поддерживать в таких пределах: для полностью заряженного аккумулятора у= 1,31-2,24, для батарей, требующих зарядки, зимой у = 1,274-1,30, летом 1,23—1,16. Объясняется такое требование тем, что плотность электролита имеет определяющее влияние на величину напряженности электрического реле Е.
Потенциал на клеммах такого аккумулятора равен примерно 2В, при разрядке он снижается; падение его до значения менее 1,75 В вредно, поэтому не рекомендуется.
Емкость аккумулятора — это количество электричества, которое можно получить от полностью заряженного аккумулятора в пределах допустимого разряда. Емкость измеряется в ампер-часах и сильно зависит от силы разрядного тока и температуры наружного воздуха.
Выключатель аккумуляторной батареи служит для отключения ее от массы при наладке электрооборудования или длительной стоянке машины. Его устанавливают на полу кабины водителя; с помощью двух кнопок водитель может включить и выключить батарею.
Электрические генераторы, применяемые на автомобилях и тракторах, могут быть постоянного и переменного тока. Последние проще по конструкции, имеют меньшие габарит и массу, более надежны в эксплуатации из-за отсутствия коллектора и обеспечивают заряд аккумуляторов при работе двигателя на малых оборотах холостого хода. В генераторах постоянного тока вследствие износа коллектора возникает около 40% неисправностей генератора, поэтому на автомобилях ГАЗ-66 ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131, КрАЗ-257 в настоящее время устанавливают генераторы переменного тока. Напряжение и мощность генераторов этих машин разные, они отличаются габаритами, но имеют одинаковое устройство. Генераторы Г250-В1 и ИГ, Г270-А1 и Г271 выполнены с электромагнитным возбуждением.

Рис. 1. Устройство электрогенератора постоянного тока:
1 и 12 — алюминиевые крышки; 2 — блок диодов выпрямителя; 3 — зажим «+»; 4 и 14 — шариковые подшипники; 5 — контактные кольца; 6 — щетки; 7 — зажим Ш изолированный от массы; 8 — обмотка статора; 9 — сердечник статора; 10 — шестиполюсные наконечники ротора; 11 — обмотка возбуждения; 13 — крыльчатка; 15 — шкив; 16 — вал ротора

В начале работы генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи, а затем от выпрямителя. Последний представляет собой блок кремниевых диодов, встроенный в крышку электрогенератора.

Генераторы постоянного тока автомобилей и тракторов не отличаются по устройству от стационарных генераторов.

На автомобилях МАЗ, КрАЗ и БелАЗ применяется 24-воль-товая система электрооборудования, что обеспечивает снижение силы потребляемого тока в 2 раза по сравнению с 12-вольтовой системой. Это позволяет снизить сечение проводников обмоток генератора, стартера и других приборов, в результате чего уменьшается расход меди, а также снижаются габарит, масса и стоимость приборов.

На рис. 1 представлен генератор постоянного тока. В корпусе генератора находятся обмотки возбуждения, а также сердечник якоря, набранный из штампованных пластин электротехнической стали толщиной 0,5—1,0 мм, напрессованных на шлицы вала якоря. Пластины друг от друга изолированы лаком. В пазы сердечника укладывают обмотку якоря. Концы секций обмотки припаивают к коллектору. В корпусе сделаны окна, закрытые защитной лентой. Якорь генератора вращается в шарикоподшипниках, установленных в крышках генератора. Смазка заложена в подшипники. В крышках генератора сделаны окна для охлаждения обмотки генератора. На корпусе генератора имеются три зажима (М — масса, Я— якорь генератора, Ш — обмотка возбуждения генератора), которыми генератор соединяется с реле-регулятором. При вращении якоря в магнитном поле полюсов, создаваемом обмоткой возбуждения генератора в якоре индуктируется э. д. с, создающая переменный ток, который с помощью коллектора и щеток выпрямляется в постоянный.

Электрооборудование автомобиля включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею и генераторную установку) и ее потребители: системы зажигания, луска; приборы освещения и сигнализации; контрольно-измерительные приборы, а также дополнительное оборудование (стеклоочиститель, электровентилятор, прикуриватель и др.).

На автомобиле ЗИЛ-4331 источниками тока служат две аккумуляторные батареи и генератор, работающий совместно с регулятором напряжения и трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ).

Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно, что обеспечивает получение в цепи рабочего напряжения 12 В.

В аккумуляторы заливается электролит, состоящий из химически чистой серной кислоты (H2S04) и дистиллированной воды, который должен иметь соответствующую плотность для различных климатических условий.

Аккумуляторные батареи на автомобиле ЗИЛ-4331 соединены между собой последовательно, что обеспечивает работу стартера под напряжением 24 В. Отрицательный вывод одной (основной) аккумуляторной батареи соединяется с «массой» через выключатель, положительный ее вывод соединен с клеммой «+> генератора и отрицательным выводом второй (дополнительной) аккумуляторной батареи, зарядка которой осуществляется от генератора через ТВБ.

Генераторные установки изучаемых автомобилей включают в себя трехфазный генератор переменного тока с встроенным кремниевым выпрямительным блоком и контактно-транзисторный (на автомобилях ГАЗ-53-12) или бесконтактно-транзисторный (на автомобилях ЗИЛ) регулятор напряжения. Они предназначены для питация потребителей и заряда аккумуляторных батарей при работающем двигателе.

Генератор (рис. 2) приводится в действие от шкива коленчатого вала двигателя при помощи ременной передачи и состоит из статора, ротора, крышек, вентилятора и шкива. Статор изготовляют в виде кольца (сердечника) из отдельных стальных пластин. На его внутренней поверхности имеется 18 зубцов, на которые надеты катушки обмотки, распределенные на 3 фазы.

Ротор представляет собой вал, на котором имеются обмотка возбуждения и пар полюсов. На валу ротора, кроме того, установлены контактных кольца, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят щетки. Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в крышках статора. Для охлаждения генератора на валу ротора установлена крыльчатка вентилятора. Внутри задней крышки генератора помещен выпрямительный блок.

Работа генератора происходит следующим образом. При включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, и вокруг нее образуется электромагнитное поле. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора, и в них индуктируется переменный ток, который затем выпрямляется выпрямительным блоком и поступает во внешнюю цепь, а также в обмотку возбуждения генератора. В связи с тем что напряжение генератора с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает и может достигнуть недопустимого значения, генераторные установки имеют реле-регуляторы, которые обеспечивают поддержание постоянного напряжения в цепи электрооборудования.

Контактно-транзисторный реле-регулятор РР-362 (рис. 3) автомобиля ГАЗ-БЗ-12 установлен на панели изолированно от массы и состоит из транзистора, двух электромагнитных реле, регулятора напряжения РН и реле защиты РЗ, трех диодов и резисторов, которые защищены общей крышкой.

Рис. 2. Генератор: 1— сердечник статора; 2 — обмотка статора; 3— выпрямительный блок; 4 — контактные кольца обмотки возбуждения; 5 и 13 — шариковые подшипники; 6 — щетки; 7—пружины щеток; 8 — выводные зажимы; 9 — полюсы ротора; 10 — обмотка возбуждения ротора; 11 — стальная втулка; 12—вал ротора; 14 — шкив; 15—вентилятор; 16 — крышки

При работе генератора ток в обмотку регулятора напряжения оступает через транзистор. С увеличением частоты вращения ротор генератора и увеличением напряжения выше допустимого сердечник регулятора намагничивается и притягивает подвижный контакт к неподвижному. При этом транзистор запирается, в цепь обмотки возбуждения генератора включается добавочный резистор VRX, который уменьшает силу тока в обмотке, и напряжение генератора снижается. В результате снижения напряжения контакты регулятора размыкаются. Этот процесс повторяется с большой частотой, и напряжение генератора поддерживается около 12,5… 13,0 В.

Рис. 3. Схема контактно-транзисторного реле-регулятора РР362: РН — регулятор напряжения; РЗ — реле защиты; ПО — последовательная обмотка; ВО – встречная обмотка; УО — удерживающая обмотка; Др — разделительный диод; Дос — диоды обратной связи; Э, Б. К — эмиттер, база, коллектор транзистора; ВЗ, Ш, М — зажимы реле-регулятора; ОВ — обмотка возбуждения генератора; ОС — обмотка статора генератора; КД – кремниевые диоды генератора; ВБ выключатель аккумуляторной батареи; Re — сопротивление в цепи базы транзистора; Ra — добавочное сопротивление; Ryc — ускоряющее сопротивление; Rctk -сопротивление температурной компенсации; Т – транзистор; 1 и 8 — пружины; 2 и 7 — гердечники; 3 и 6 — подвижные контакты; 4 и 5 — неподвижные контакты.

Реле защиты предохраняет транзистор от повреждения при коротких замыканиях в цепи обмотки возбуждения генератора, когда сила тока, протекающего через транзистор, резко возрастает. При таких замыканиях магнитное поле сердечника усиливается, контакты замыкаются, транзистор запирается до тех пор, пока не будет устранено замыкание.