1. назначение, принцип действия и устройство ге­нераторных установок

1. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ГЕ­НЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и за­рядка аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети ав­томобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок. Пос­леднее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затрудне­ния с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя. Не менее чувст­вительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализации. Генераторная установка — достаточно надежное устройство, спо­собное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подка­потную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других фак­торов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное кон­структивное устройство одинаковы у автомобильных генераторов, не­зависимо от того, где они выпускаются.^ 1.1. Принцип действия вентильного автомобильного гене­ратора В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появля­ется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образо­вания магнитного потока достаточно пропустить через катушку элект­рический ток. Таким образом, для получения переменного электричес­кого тока требуются катушка, по которой протекает постоянный элек­трический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой воз­буждения и стальная полюсная система, назначение которой — подве­сти магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнито-проводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) - ро­тор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбужде­ния может осуществляться от самого генератора. В этом случае генера­тор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный по­ток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магни­топровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обес­печивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких ча­стотах вращения. Поэтому в схему генераторной установки, там где об- мотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспо­собного состояния генераторной установки. Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажи­гания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуля­торную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фир­мы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лам­пы — обычно 2...3 Вт. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появля­ются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т. е. напра­вление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения / зависит от частоты вращения ротора генератора п и числа его пар полюсов р:/= ~6(Г За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть "южных" и шесть "северных" полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота/ в 10 раз меньше частоты вращения и ротора генератора. Поскольку свое вращение ро­тор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту враще­ния коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом на­пряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т. к. он оказывается включенным паралельно диоду силового выпрямителя ге­нератора. С учетом передаточного числа /' ременной передачи от двига­теля к генератору частота сигнала на входе тахометра /т связана с час­тотой вращения коленчатого вала двигателя и соотношением:f = p-n Ji)/60 Конечно, в случае проскальзывания приводного ремня это соотно­шение немного нарушается и поэтому следует следить, чтобы ремень всегда был достаточно натянут. При р=6 , (в большинстве случаев) приведенное выше соотношение упрощается fr — n t(i)/10. Бортовая сеть требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроен­ный в генератор. Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечествен­ных — трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических граду­сов, как это показано на рис. 1. Фазы могут соединяться в "звезду" или "треугольник". При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения 1/ф действуют между концами обмоток фаз, а токи /ф протекают в этих обмотках, линейные же напряжения Рис.1. Принципиальная схема генераторной установки. Ur/^I^Ur/e - напряжение н обмотках фаз; Urf -выпрямленное напряжение; 1,2,3- обмотки трех фаз статора; 4 -• диоды силового выпрямителя; 5 -аккумуляторная батарея; 6 - нагрузка; 7 - диоды выпрямителя обмотки возбуждения; 8 - обмотка возбуждения; 9 - регулятор напряжения тся, т. е. линейные. При соединении в "треугольник" фазные токи в VI раза меньше линейных, в то время как у "звезды" линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соедине­нии в "треугольник", значительно меньше, чем у "звезды". Поэтому в генераторах большой мощности до­вольно часто применяют соедине­ние в "треугольник", т. к. при мень­ших токах обмотки можно наматы­вать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у "звезды" в V3 боль­ше фазного, в то время как у "тре­угольника" они равны и для полу­чения такого же выходного напря­жения, при тех же частотах враще­ния "треугольник" требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со "звездой". Более тонкий провод можно применять и при соединении типа "зве­зда". В этом случае обмотку выполняют из двух параллельнных обмо­ток, каждая из которых соединена в "звезду", т. е. получается "двойная звезда". Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых по­лупроводниковых диодов, три из которых: VD1, VD3 и VD5 соединены с выводом " + " генератора, а другие три: VD2, VD4 и VD6 с выводом "-" ("массой"). При необходимости форсирования мощности генера­тора применяется дополнительное плечо выпрямителя на диодах VD7. VD8, показанное на рис.1, пунктиром. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в "звезду", т. к. дополнительное плечо запитывается от "нулевой" точки "звезды". У(Значительного количества типов генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, со­бранному на диодах VD9—VDI1.Такое подключение обмотки возбуж­дения препятствует протекан-ию через нее тока разряда аккумулятор­ной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводни­ковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают сущест­венного сопротивления прохождению тока при приложении к ним на­пряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. По графику фазных напряжений (см. рис.1) можно определить, какие диоды открыты, а какие закрыты в данным момент. Фазные напряжения 11Ф1 действует в обмотке первой фазы, иф1 - второй, £7ФЗ - третьей. Эти напряжения изменяются по кривым, бли­зким к синусоиде и в одни моменты времени они положительны, в другие отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки ста­тора, а отрицательное от нее то, например, для момента времени tr когда напряжение второй фазы отсутствует, первой фазы - положи­тельно, а третьей - отрицательно. Направление напряжений фаз соот­ветствует стрелкам показанным на рис. 1. Ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении этих стрелок. При этом откры­ты диоды VD1 и VD4. Рассмотрев любые другие моменты времени лег­ко убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление - от вывода "+" генераторной установки к ее выводу "—" ("массе"), т. е. в нагрузке протекает постоян­ный (выпрямленный) ток. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. При­чем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят 6 диодов, но три из них VD2, VD4, VD6 общие с силовым выпрямителем. Так в момент времени /, открыты диоды VD4 и VD9, через которые выпрямленный ток и поступает в обмотку возбуждения. Этот ток значительно меньше, чем ток, отдаваемый генератором в нагрузку. Поэтому в качестве дио­дов VD9—VD11 применяются малогабаритные слаботочные диоды на ток не более 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допус­кают протекание токов силой до 25...35 А). Остается рассмотреть принцип работы плеча выпрямителя, содер­жащего диоды VD7 и VD8. Если бы фазные напряжения изменялись чисто по синусоиде, эти диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму синусо­ид, которые называются гармони­ческими составляющими или гар­мониками - первой, частота кото­рой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в три раза выше, чем первой. Пред­ставление реальной формы фазно­го напряжения в виде суммы двух гармоник (первой и третьей) по­казано на рис.2. Из электротехники известно, что в линейном напря­жении, т. е. в том напряжении, ко­торое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе, т. е. одновременно достигают одинако­вых значений и при этом взаимно уравновешивают и взаимоуничтожа-ют друг друга в линейном напряжении. Таким образом, третья гармо­ника в фазном напряжении присутствует, а в линейном - нет. Следова­тельно мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряже­ния не может быть использована потребителями. Чтобы использовать эту мощность добавлены диоды VD7 и VD8, подсоединенные к нуле­вой точке обмоток фаз, т. с. к точке где сказывается действие фазного напряжения. Таким образом, эти диоды выпрямляют только напряже­ние третьей гармоники фазного напряжения. Применение этих диодов увеличивает мощность генератора на 5...15% при частоте вращения бо­лее 3000 мин'1 . Выпрямленное напряжение, как это показано на рис.1, носит пульсирующий характер. Эти пульсации можно использовать для диаг­ностики выпрямителя. Если пульсации идентичны — выпрямитель ра­ботает нормально, если же картинка на экране осциллографа имеет нарушение симметрии — возможен отказ диода. Проверку эту следует производить при отключенной аккумуляторной батарее. Следует обра­тить внимание на то, что под термином "выпрямительный диод", не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, за­герметизированный на теплоотводе.Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т. е. применение полевых транзисторов или выполне­ние всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потре­бовало введения в генераторную установку элементов защиты ее от вспле­сков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном от­ключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обес­печивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропу­скает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряже­ние стабилизации составляет 25...30 В. При достижении этого напряже­ния стабилитроны "пробиваются ", т. е. начинают пропускать ток в об­ратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы это­го тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе "+ " генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электрон­ных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих вы­водах постоянство напряжения после "пробоя " используется и в регулято­рах напряжения.^ 1.2. Принцип действия регулятора напряжения В настоящее время все генераторные установки оснащаются полу­проводниковыми электронными регуляторами напряжения, как пра­вило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конст­руктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора за­висит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создавае- мого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше на­пряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение. Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряже­ния при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения вве­дением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с поте­рей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не приме­няется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем вклю­чения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмот­ки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется умень­шить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается. Принцип работы электронного регулятора удобно продемонстриро­вать на достаточно простой схеме регулятора типа ЕЕ 14V3 фирмы Bosch, представленной на рис.3. Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было по­казано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряже­ниях, ниже величины напряжения стабилизации. При достижении на-пряжением этой величины, стабилитрон "пробивается" и по нему на­чинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе явля­ется эталоном напряжения с которым сравнивается напряжение гене­ратора. Кроме того известно, что транзисторы пропускают ток между коллектором и эмиттером, т. е. открыты, если в цепи "база - эмиттер" ток протекает, и не пропускают этого тока, т. е. закрыты, если базовый ток прерывается. Напряжение к стабилитрону VD2 подводится от вы­вода генератора "D+" через делитель напряжения на резисторах R1(R3 и диод VD1, осуществляющий температурную компенсацию. Пока на­пряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, сле­довательно, и в базовой цепи транзистора VT1 ток не протекает, тран­зистор VT1 также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода "D+" поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывает­ся, через его переход эмиттер - коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания че­рез переход эмиттер - коллектор VT3. Соединение транзисторов VT2 и VT3, при котором их коллектор­ные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один со­ставной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно та­кой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния. Если на­пряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилиза­ции, стабилитрон VD2 "пробивается", ток через него начинает посту­пать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер - коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на "массу". Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спада­ет, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование на­пряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через из­менение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.4. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла - увеличи­вается. В схеме регулятора (см. рис.3) имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряже­ния. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предот­вращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD3 но­сит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением же- сткой обратной связи. При откры­тии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключен­ным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переклю­чения, что благотворно сказывает­ся на качестве напряжения генера­торной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его вхо­де. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают пе­реход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния по­сторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо, уско­ряют переключение транзисторов. В последнем случае конденсатор, за­ряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая его нагрев и потери энергии в нем. Из рис.3 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки. При неработающем двигателе автомобиля замыкание контактов выключателя зажигания SA позволя­ет току от аккумуляторной батарей GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва. После запуска двигателя, на выводах генератора "D+" и "В+" появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генератор при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генератора или об­рыве приводного ремня. Введение резистора R в генераторную установку способствует рас­ширению диагностических способностей лампы HL. При наличии это­го резистора в случае обрыва цепи обмотки возбуждения при работаю­щем двигателе автомобиля лампа HL загорается. В настоящее время* все больше фирм переходит на выпуск генера­торных установок без дополнительного выпрямителя обмотки возбуж­дения. В этом случае в регулятор заводится вывод фазы генератора. При неработающем двигателе автомобиля, напряжение на выводе фазы ге­нератора отсутствует и регулятор напряжения в этом случае переходит в режим, препятствующий разряду аккумуляторной батареи на обмот­ку возбуждения. Например, при включении выключателя зажигания схе-ма регулятора переводит его выход­ной транзистор в колебательный ре­жим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. После запуска двига­теля сигнал с вывода фазы генера­тора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом слу­чае и управление лампой контроля работоспособного состояния гене­раторной установки. Аккумуляторная батарея для сво­ей надежной работы требует, что­бы с понижением температуры электролита, напряжение, подво­димое к батарее от генераторной ус­тановки, несколько повышалось, а с повышением температуры -уменьшалось. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включен­ный в схему регулятора напряжения. В простейшем случае термокомпен--сация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от тем­пературы поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах. На рис.5 пока­зана температурная зависимость напряжения, поддерживаемая регуля­тором EE14V3 фирмы Bosch в одном из рабочих режимов. На графике указано также поле допуска на величину этого напряжения. Падающий характер зависимости обеспечивает хоррший заряд аккумуляторной ба­тареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного вы­кипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тро­пиках, устанавливают регуляторы напряжения с заведомо более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов.1.3. Схемы генераторных установок Соединение генератора с регулятором напряжения и элементами контроля работоспособности генераторной установки выполняются, в основном, по схемам, приведенным на рис.6. Обозначения выводов на схемах 6а,б соответствует принятому фирмой Bosch, а 6в - Nippon Denso. Однако другие фирмы могут применять отличные от этих обозначения. Схема 6а применяется наиболее широко особенно на автомобилях европейского производства Volvo, Audi, Mercedes и др. В зависимости от типа генератора, его мощности, фирмы изготовителя и особенно от времени начала его выпуска, силовой выпрямитель может не содер­жать дополнительного плеча выпрямителя, соединенного с нулевой то­чкой обмотки статора, т. е. иметь не 8, а 6 диодов, собираться на сило­вых стабилитронах как показано на рис.66,в. В генераторах повышенной мощ­ности применяют параллельное включение диодов выпрямителя или параллельное включение вы­прямительных блоков. Это объясня­ется тем, что ток через диод равен трети тока, отдаваемого генерато­ром, поэтому, например, если при­меняются диоды, на максимально допустимый ток 25 А, то генератор может иметь максимальный ток только 75 А. При больших токах ди­оды приходится включать парал­лельно. Конденсатор I! вводится в схему для подавления радиопомех, источником которых служит гене­раторная установка. Резистор 8 , включенный параллельно лампе контроля заряда, обеспечивает под-возбуждение генератора даже в слу­чае перегорания этой лампы. Рези­стор 6, расширяющий, как было показано выше, диагностические способности лампы 9 контроля ра­ботоспособного состояния генера­торной установки, применяется да­леко не всеми фирмами. Фирма Toyota, например, применяет включение лампы контроля рабо­тоспособного состояния генератор­ной установки через разделитель­ный диод. Ею же применяется на не-которых марках автомобилей включение этой лампы через кон­такты реле. В этом случае обмотка реле установлена на место конт­рольной лампы 9 по схеме 6а, а са­ма лампа включается через нор­мально разомкнутые контакты это­го реле на "массу". Иногда вывод "D+" используется там, где для уп­равления включением или отклю­чением потребителя постоянного тока требуется напряжение, появ­ляющееся только после пуска дви­гателя автомобиля. Однако величи­на тока, которую может отдать до­полнительный выпрямитель обмот- ки возбуждения, подсоединенный к этому выводу, весьма ограничена и не превышает обычно 6 А из которых до 5 А забирает сама обмотка возбуждения. На выводе "W" напряжение тоже появляется только пос­ле пуска двигателя, но это напряжение пульсирующее, частота пульса­ции которого, как было показано выше, связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Этот вывод используется для питания уст­ройств, реагирующих на частоту вращения, например, тахометра. Недостатком схемы по рис.6 является то, что регулятор поддержи­вает напряжение на выводе "D+" генератора, а потребители, в том числе, аккумуляторная батарея, включены на вывод "В+". Кроме того, при таком включении регулятор не воспринимает падения напряжения в соединительных проводах между генератором и аккумуляторной ба­тареей и не вносит корректировок в напряжение генератора, чтобы компенсировать это падение. Эти недостатки устранены в схеме рис.6,б, где на входную цепь ре­гулятора напряжение подается от того места, где его следует стабили­зировать — либо это вывод аккумуляторной батареи, либо вывод "В+" генератора, а иногда, как показано на рис.6,б, сразу от двух этих то­чек, чем предотвращается возможность возникновения аварийного ре­жима при обрыве этого соединения. Соединение регулятора напряжения с аккумуляторной батареей обычно осуществляется, минуя выключатель зажигания. В этом случае сила тока в этом соединении не превышает нескольких миллиампер, что не опасно с точки зрения разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Генераторные установки без дополнительного выпрямителя, при­менение которых расширяется, особенно японскими и американскими фирмами выполняются по схеме рис.бв. В этом случае схема генератора упрощается, но усложняется схема регулятора напряжения, т. к. на него переносятся функции предотвращения разряда аккумуляторной бата­реи на цепь возбуждения генератора при неработающем двигателе ав­томобиля и управления лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки. В некоторых случаях на автомобилях находят применение двухуров­невые системы напряжения, при которых вся бортовая сеть выполняет­ся на номинальное напряжение (у легковых автомобилей на 12В), а от­дельные потребители включаются на повышенное напряжение. К числу таких последних относятся стеклообогреватели, выполняемые напыле­нием токопроводящего слоя на стекло. Повышенное сопротивление сте-клообогревателя требует подведения к нему и повышенного напряжения для обеспечения нужной мощности для оттаивания стекла. Например, на- американских автомобилях Ford Taurus и Sable, на питание обогрева­теля подводится напряжение 75 В. При включении стеклообогревателя все потребители, кроме стеклообогревателя, переходят на питание от аккумуляторной батареи, генератор же питает только обогрев стекла, причем регулятор напряжения отключается. Применяются и варианты питания стеклообогревателей переменным током, забираемым с обмо­ток фаз генератора. Цепи генераторной установки снабжаются предохра­нителями и переходными колодками. В частности, предохранители обы­чно устанавливаются в цепь контрольной лампы 9 (см. рис.6), а также в цепях, соединяющих регулятор с аккумуляторной батареей и в цепи питания самой аккумуляторной батареи. Соединение генератора с акку­муляторной батареей у европейских автомобилей в большинстве случаев производится на выводе стартера, однако встречаются и соединения на переходных колодках. Если регулятор напряжения расположен вне гене­ратора, то их "массы" должны соединяться проводом. На некоторых генераторах, например, у автомобилей Chrysler, Mercedes с целью максимального исключения влияний вибрации двига­теля, посадочные места в крепежных лапах снабжены резиновыми втул­ками. В таком случае генератор соединяется с "массой" автомобиля спе­циальным проводом. Кроме приведенных на рис.6 выводов генератор­ные установки некоторых фирм имеют выводы или гнезда, используе­мые для диагностирования или управления от бортового компьютера, а также соединения обмотки возбуждения непосредственно с "массой".^ 1.4. Конструктивное исполнение генераторных установок По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы — генераторы традиционной конструк­ции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней поло­сти генератора. Обычно "компактные" генераторы оснащаются приво­дом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, на­зываются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой и генераторы, где контактные кольца и щетки распо­ложены вне внутренней полости. В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как пра­вило, регулятор напряжения. Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между дву­мя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилято­ром сквозь генератор. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционны­ми окнами только в торцевой части, генераторы "компактной" конст­рукции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами об­мотки статора. "Компактную" конструкцию отличает также сильно раз­витое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крыш­ке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадоч­ные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку, существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отли­ваются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное - только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществ­ляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двух-лапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штампов­кой из стали, привертывается к задней крышке,как,например,у неко­торых генераторов фирмы Paris—Rhone прежних выпусков. При двух-лапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается ди­станционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отвер­стие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречает­ся и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе. Статор генератора (рис.7) набирается из стальных листов толщиной 0,8...! мм, но чаще выполняется навивкой "на ребро". Такое исполне­ние обеспечивает меньше отходов при обработке и высокую техноло­гичность. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают ох­лаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности. Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолит­ную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практичес­ки все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда. В пазах располага­ется обмотка статора, выполняемая по схемам (рис.8) в виде петлевой распределенной (рис.8,а) или волновой сосредоточенной (рис.8,б), во­лновой распределенной (рис.8,в) обмоток. Петлевая обмотка отличает­ся тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка дей­ствительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сто­ронами секции (или полусекции) расположены поочередно то с од­ной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмот­ки секция разбивается на две по­лусекции, исходящие из одного па­за, причем одна полусекция исхо­дит влево, другая направо. Рассто­яние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фа­зы составляет 3 пазовых деления, т. е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за пер­вый, то вторая сторона укладыва- ется в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора ла­ком после укладки обмотки. Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.9). Она содержит две полюсные половины с вы­ступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой поло­вине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы - полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с об­моткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуще- ствляется после установки втулки внутрь каркаса. Если полюсные по­ловины имеют полувтулки, то об­мотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанав­ливается при напрессовке полюс­ных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые ще­чки каркаса имеют выступы-фик­саторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие прово-роту каркаса на втулке. Напрессов-ка полюсных половин на вал сопро­вождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры меж­ду втулкой и полюсными полови­нами или полувтулками, и положи­тельно сказывается на выходных ха­рактеристиках генератора. При за-чеканке металл затекает в проточ­ки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее пере­горании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудно­разборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается ла­ком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В не