Генератор (двигуни ВАЗ та УЗАМ) Москвич 2141 з 1986 по 2001 рік

Генератор (двигуни ВАЗ та УЗАМ)

Загальні відомості

На двигунах ВАЗ та УЗАМ встановлено генератори відповідно Г222 (або 37.3701) та 581.3701 (або 58.3701). Вони є трифазною синхронною електричною машиною змінного струму з електромагнітним збудженням, вбудованим кремнієвим випрямлячем і малогабаритним інтегральним регулятором напруги (ІРН).

Обидва генератори з пристрою та принципу дії ідентичні. Їхні конструктивні відмінності пов'язані зі способом кріплення на двигуні та підключення з'єднувальних проводів. Тому конструкція генераторів розглядається на прикладі генератора 581.3701 (див. рис. 9.6).

Малюнок 9.6. Генератор 581.3710:

1. статор;
2. кришки;
3. задній підшипник;
4. кришка підшипника;
5. щіткотримач із регулятором напруги;
6. пружинні шайби;
7. спеціальний болт;
8. ротор;
9. втулка;
10. шпонка;
11. гайка;
12. пружинні шайби;
13. шків;
14. вентилятор;
15. передній підшипник;
16. кришки.

Технічну характеристику генераторів наведено в таблиці 9.6.

Таблиця 9.6. Характеристика генераторів

Можливі несправності генераторів, їх причини та способи усунення наведені у таблиці 9.7.

Таблиця 9.7. Можливі несправності генераторів

Пристрій генератора

Статор генератора 581.3701 являє собою пакет пластин з електротехнічної сталі, з'єднаних зварюванням, пази якого закладена трифазна обмотка. Кінці обмоток фаз, з'єднаних між собою зіркою, приєднані до випрямного блоку. Електрична схема генератора показано малюнку 9.7. За допомогою чотирьох стяжних гвинтів до статора генератора пригорнуті передня та задня алюмінієві кришки із встановленими в них кульковими підшипниками, в яких обертається вал ротора.

Малюнок 9.7. Електрична схема генератора 581.3701:

1. конденсатор;
2. випрямний блок;
3. регулятор напруги.

Підшипники - закритого типу, що не потребують додаткового мастила в експлуатації. На валу ротора на шпонці укріплені шків із крильчаткою вентилятора, зафіксовані в осьовому напрямку гайкою із пружинною шайбою.

Обмотка збудження генератора розташована у двох дзьобоподібних полюсних наконечниках ротора, напресованих на вал до упору в торці сталевої втулки розпірної. На валу ротора встановлені мідні контактні кільця, до яких припаяно кінці обмотки збудження. Через кільця за допомогою щіток, що ковзають по них, при включенні запалення в обмотку збудження подається електричний струм.

До задньої кришки зсередини прикріплений випрямний блок, що складається з двох пластин, в яких встановлено шість кремнієвих діодів. Ізольована пластина закріплена клемовим болтом з маркуванням «+», а неізольована - гвинтами, загорнутими в тіло кришки.

Зовні на задній кришці генератора встановлений регулятор напруги, зібраний у єдиний вузол із пластмасовим щіткотримачем. У щіткотримачі розташовані дві щітки марки М1, притиснуті пружинами до контактних кільців ротора. Струмопровідні канатики щіток приварені до струмопровідних шин щіткотримача. При затягуванні гвинтів, що кріплять ІРН на щіткотримачі, ізольовані висновки В і Ш регулятора притискаються і контактують з відповідними шинами щіткотримача. Мінус регулятора, виведений на його металеву основу, з'єднується з кришкою (масою) генератора через металевий кожух при затягуванні болтів кріплення ІРН та щіткового вузла на кришці генератора.

За допомогою ІРН, що змінює силу струму в обмотці збудження, автоматично підтримується в заданих межах напруга на клемі «+» генератора (див. малюнок 9.8).

Малюнок 9.8. Схема підключення генератора до системи електрообладнання автомобіля:

1. акумуляторна батарея;
2. генератор;
3. монтажний блок;
4. вимикач запалювання;
5. вольтметр.

Регулятор напруги

Спільно з генератором Г222 працює регулятор Я112-В, а з генератором 581.3701 – регулятор Я112-А. Вони мають однаковий принцип роботи і відрізняються окремими конструктивними елементами і способу під'єднання до системи електроустаткування.

На малюнку 9.9 показано принципову схему інтегрального регулятора напруги Я112-А. Регулятор виконаний на базі гібридної інтегральної схеми та розміщений у пластмасовому корпусі на металевій основі. При включенні запалення електричний струм проходить через клему Ш щіткового вузла генератора, щітку, обмотку збудження генератора, другу щітку клему Ш регулятора, резистори R7 і R8, колекторно-емітерний перехід регулюючого транзистора V5 і масу. Напруга генератора повинна підтримуватися 13,5-14,8 при зміні сили струму навантаження в межі 5-32 А, частоти обертання ротора генератора 3000-10 000 об/хв і температури навколишнього середовища від -25 до +70 ° C.

Малюнок 9.9. Електрична схема інтегрального регулятора напруги Я112-A

При досягненні генератором напруги, що відповідає заданому значенню, на резисторі R2 напруга досягне значення, при якому відбувається пробій стабілітрона V1, після чого керуючий транзистор відкривається, що, у свою чергу, призводить до замикання регулюючого транзистора V5. Сила струму в обмотці збудження генератора знижується, відповідно падає вихідна напруга струму. Стабілізатор знову замикається, і схема регулятора переходить у вихідний стан. Напруга генератора знову зростає, і процес повторюється. Регулювання напруги відбувається з великою частотою, заданий рівень напруги підтримується автоматично за рахунок зміни співвідношення часу відкритого та закритого стану регулюючого транзистора.

Технічне обслуговування генератора

Генератор необхідно утримувати в чистоті, стежити за його правильністю за показаннями вольтметра, що входить до комбінації приладів, і негайно усувати причини порушень у роботі.

Під час роботи генератора на середніх експлуатаційних частотах обертання стрілка вольтметра повинна бути у правій частині білої зони шкали приладу. Розділ між білою і червоною зонами шкали відповідає напрузі в ланцюгу, що дорівнює 15 В, а розділ між білою і жовтою зонами відповідає 12 В. Якщо після запуску двигуна і збільшення частоти обертання колінчастого валу стрілка вольтметра не відхиляється вправо до краю білої зони, значить відсутній зарядний струм акумуляторної батареї. Подальша експлуатація при цьому неприпустима через надмірний розряд акумуляторної батареї та відмову запуску двигуна стартером.

Мляве відхилення стрілки вольтметра із запізненням за часом щодо збільшення частоти обертання зазвичай пов'язане з пробуксовкою приводного ременя генератора, що призводить до порушення заряду та виходу з ладу акумуляторної батареї.

Відхилення стрілки вліво при включенні кількох енергоємних споживачів на середніх частотах обертання колінчастого валу двигуна пов'язане з порушенням навантажувальної характеристики генератора через дефекти його деталей або випрямного блоку. Через кожні 10 тис. км пробігу автомобіля рекомендується перевірити та при необхідності підтягнути кріплення кронштейнів до двигуна, а також кришок генератора до кронштейнів. Потрібно перевірити натяг приводного ременя, надійність кріплення та чистоту наконечників проводів у місцях під'єднання до генератора, ІРН та акумуляторної батареї.

Після кожних 60 тис. км пробігу також слід: продути генератор стисненим повітрям видалення пилу; перевірити стан щіткового вузла; вільне, без заїдань переміщення щіток у гніздах щіткотримача, їх висоту; при необхідності підтягнути гвинти генератора і гайку кріплення шківа.

Незначно забруднені щіткотримач, щітки та контактні кільця протерти тканиною, змоченою у бензині. Сильно забруднені контактні кільця з невеликим підгорянням та дрібними шорсткістю поверхні зачистити (при знятому щіткотримачі) шліфувальною шкіркою зернистістю 80-100, обертаючи ротор від руки.

При експлуатації та обслуговуванні генераторної установки змінного струму з метою запобігання виходу генератора з ладу необхідно дотримуватися таких запобіжних заходів:

1. Негативний висновок акумулятора завжди повинен з'єднуватися з масою, а позитивний через клему контактного болта стартера підключатися до клеми «30» («+») генератора. Помилкове зворотне підключення полярності батареї негайно викличе проходження підвищеного струму через випрямляч генератора, і він вийде з ладу.

2. При працюючому генераторі не допускається від'єднання від клем «30» («+») дротів споживачів, а також відключення акумуляторної батареї від мережі електроустаткування.

Це викликає різке підвищення напруги, що призводить до пробою випрямного блоку та пошкодження ІРН.

3. Не слід в експлуатації проводити перевірку ланцюгів електроустаткування мегомметром або лампою, що живиться напругою 36 В.

Якщо така перевірка необхідна, попередньо потрібно від'єднати дроти від генератора і регулятора напруги.

4. Перевірку працездатності генератора можна проводити лише за допомогою контрольно-вимірювальних приладів – вольтметра та амперметра. Навіть при короткочасному з'єднанні клеми «30» («+») генератора з масою («на іскру») через випрямляч проходить значний струм, і він виходить з ладу.

5. Перевіряти міцність ізоляції статора підвищеною напругою слід лише на стенді з обов'язковим відключенням випрямного блоку від фазових обмоток.

6. При електрозварювальних роботах на автомобілі слід від'єднати дроти від усіх клем генератора та акумуляторної батареї.

7. Вентилі випрямного блоку генератора в жодному разі не повинні перевірятися у схемі змінного струму напругою 110 або 220 В і вище навіть за наявності сигнальної неонової лампи і не повинні перевірятися мегомметром, оскільки він має надто високу для вентилів напругу. У цих випадках вентиль під час перевірки буде пробити (відбудеться коротке замикання).

Перевірка генератора

Справність генератора оцінюється перевіркою мінімальної частоти обертання його ротора при досягненні напруги 12,5 під час роботи генератора як на холостому ходу, так і під навантаженням. Крім того, визначається значення регульованої напруги при різних частотах обертання якоря та навантаженнях у системі електроустаткування.

Перевірка проводиться на стенді типу Sun GST 215 або ELKON U400 з приводом, що забезпечує можливість плавної зміни частоти обертання від 0 до 5000 об/хв. Для вимірювання параметрів необхідні: вольтметр і амперметр постійного струму відповідно до класу точності не нижче 0,5 зі шкалою 0-30 В і класу точності не нижче 1,5 зі шкалою 0-60 А; тахометр, що дозволяє виміряти частоту обертання ротора генератора у зазначених межах, навантажувальний реостат на струм до 60 А.

Малюнок 9.10. Схема підключення генератора до стенду:

1. тахометр;
2. вольтметри;
3. вимикачі;
4. реостати;
5. вимикачі;
6. вимикачі;
7. акумуляторна батарея;
8. вимикачі;
9. реостати;
10. вольтметри;
11. тахометр.

Перевірка мінімальної частоти обертання ротора генератора

Схема приєднання генератора на контрольно-випробувальному стенді наведена малюнку 9.10. Живлення обмоток збудження здійснюється від джерела постійного струму напругою 12,5 і контролюється вольтметром 2. При випробуванні генератора без навантаження вимикач 5 замкнутий, а вимикачі 3 і 6 розімкнуті. Вимикач 8 замикається під час проведення випробувань генератора під навантаженням:

При проведенні обох видів випробувань частота обертання ротора генератора підвищується до тих пір, поки напруга, що заміряється вольтметром 10, не досягне 12,5 В, а при випробуванні під навантаженням сила струму в 32 А, що фіксується амперметром, встановлюється реостатом 10, При цьому частота 5, при цьому частота не повинна перевищувати 1100 об/хв під час роботи генератора без навантаження та 2000 об/хв при струмі навантаження 32 А.

Перевірка регульованої напруги генератора

Під час перевірки необхідно підключити акумуляторну батарею, для чого вимикач 5 повинен бути розімкнений, а вимикачі 3, 6 та 8 замикаються ще до початку обертання ротора. Після замикання вимикача 6 напруга на клемах акумуляторної батареї повинна бути 12,2-12,6 В. Зняття показань генератора, що випробовується, проводиться при частоті обертання його ротора, що дорівнює 3500 об/хв.

Регульована напруга, що замірюється вольтметром 2 при зазначеній частоті обертання ротора і струмі навантаження 16 А з підключеною акумуляторною батареєю, має бути 13,7-14,4 В. В експлуатації з достатньою точністю регульовану напругу генератора можна перевірити безпосередньо на автомобілі. Для цього, дотримуючись полярності, до клеми «+» генератора та маси автомобіля підключається вольтметр. За показаннями тахометра, що входить до складу комбінації приладів автомобіля, встановлюється частота обертання колінчастого валу двигуна, що дорівнює 2000 об/хв, і включаються споживачі електроенергії (дальнє світло фар, обігрівач, габаритне світло). За показаннями вольтметра визначається регульована напруга в системі електроустаткування, яка має бути в межах 13,7-14,4 В.

При порушенні регульованого напруження дефектний ІРН підлягає заміні. Однак слід врахувати, що порушення в роботі ІРН в процесі експлуатації можуть виникнути через ненадійні контакти в ланцюзі збудження генератора, окислення клем і наконечників з'єднувальних проводів або підвищеного падіння напруги на контактах вимикача запалювання. Як сказано вище, причиною порушення працездатності ІРН може бути забруднення його поверхні та відсутність надійного контакту корпусу реле з кришкою генератора. Тому заміну ІРН слід проводити, переконавшись у повній надійності з'єднання всіх елементів ланцюга збудження генератора.

Перевірка генератора осцилографом

Осцилограф дозволяє за формою кривої випрямленої напруги точно та швидко перевірити справність генератора та визначити характер пошкодження.

Для перевірки необхідно обертати ротор генератора із частотою 1500-2000 об/хв, подаючи струм на обмотку збудження від акумуляторної батареї. При цьому від затискачів «30» та «+» генератора батарею відключити.

При справних вентилях випрямного блоку та обмотки статора діаграма випрямленої напруги має пилкоподібну форму (рис. 9.11 а) з рівномірними зубцями. Якщо є коротке замикання у вентилях випрямного блоку (вентиль пробитий) або стався обрив у ланцюгу вентиля випрямного блоку (обмотці статора), форма кривої різко змінюється: порушується рівномірність зубців і з'являються глибокі западини.

Малюнок 9.11. Діаграми випрямленої напруги на осцилографі (а) та схеми перевірки випрямного блоку (б):

• I - форма напруги справного генератора;
• II - форма напруги генератора, у якого пробитий випрямний блок;
• III - форма напруги генератора, який має обрив у ланцюгу випрямного блоку;
• IV - перевірка на одночасне замивання позитивних та негативних вентилів;
• V, VI - перевірка на замикання відповідно негативних та позитивних вентилів.

Перевірка вентилів випрямного блоку

Справний вентиль пропускає струм лише в одному напрямку. Несправний пропускає струм в обох напрямках (коротке замикання) або взагалі не пропускає (обрив ланцюга). У разі пошкодження одного з вентилів необхідно замінити весь блок.

Коротке замикання вентилів можна перевірити без зняття генератора з автомобіля, від'єднавши попередньо дроти від акумуляторної батареї та генератора. Перевірку можна проводити за допомогою омметра або контрольної лампи (25-40 Вт) та акумуляторної батареї.

Спочатку слід перевірити за схемою IV, чи немає замикання одночасно у позитивних та негативних вентилях. Для цього "+" батареї через лампу приєднати до затискачів "30" для Г222 і для 581.3701, а "-" батареї - до корпусу генератора. Якщо лампа горить, то і позитивні та негативні вентилі мають коротке замикання.

Коротке замикання негативних вентилів можна перевірити за схемою V, з'єднавши через лампу «+» батареї зі штекером нульового дроту статора обмотки, а «-» з корпусом генератора. Загоряння лампи означає коротке замикання в одному або кількох негативних вентилях. Аналогічний ефект дає і замикання витків статора обмотки на корпус генератора, проте така несправність зустрічається значно рідше, ніж коротке замикання вентилів.

Для перевірки короткого замикання в позитивних вентилях за схемою VI "+" батареї через лампу з'єднати з затискачами "30" для Г222 або "+" для 581.3706, а "-" батареї зі штекером виведення нульової точки статора обмотки. Загоряння лампи свідчить про коротке замикання одного або кількох позитивних вентилів.

Обрив у вентилях без розбирання генератора можна визначити тільки опосередковано під час перевірки генератора на стенді, за значним зниженням (на 20-30%) струму, що віддається, порівняно з номінальним.

Якщо обмотки генератора справні, а у вентилях немає короткого замикання, то причиною зменшення струму, що віддається, є обрив у вентилях.

Розбирання та складання генератора

1. Відвернути болти 7 (див. малюнок 9.6) кріплення ІРН та зняти його з щіткотримачем 5 та кожухом.

2. Відкрутити гвинти в щіткотримачі та від'єднати їх від ІРН.

3. Відвернути стяжні гвинти генератора.

4. Зняти кришку 16 разом із статором 1.

5. Від'єднати фазні обмотки статора від висновків на випрямному блоці у задній кришці 2.

6. Відвернути гайку 11 кріплення шківа і за допомогою знімника 02.7823.9504 зняти шків 13 з ротора.

7. Зняти вентилятор 14, дистанційну втулку та настановну шпонку 10 шківа.

8. За допомогою знімача демонтувати передню кришку 16 генератора.

9. Відвернути гвинти тримача шарикопідшипника 15 та випресувати його з гнізда кришки.

Складання генератора здійснюється у зворотному порядку з урахуванням наступного:

• неспіввісність отворів у лапах кришок генератора повинна бути не більше 0,4 мм, тому при складанні необхідно вставляти в ці отвори спеціальний калібр;
• конічна пружинна шайба шківа опуклою стороною повинна торкатися гайки.

Момент затягування гайки шківа 45-72 Н·м.

Перевірка деталей та усунення несправностей

Після ретельного очищення деталей слід заміряти ометром опір фазних обмоток статора. При справній обмотці статора різниця опорів обмоток всіх фаз не повинна перевищувати 10%.

Заміряти омметром між контактними кільцями опір обмотки ротора, який (за відсутності замикання або обриву) має бути в межах 3,7±0,2 Ом.

Оглянути щітковий вузол генератора, перевіривши легкість переміщення щіток у щіткотримачі, виміряти висоту виступу щіток. У разі заїдання або підвищеного шуму під час обертання підшипники замінити новими. При зносі контактних кілець більше 0,5 мм діаметром кільця проточити. Мінімальний діаметр кілець після проточки - не менше 28,5 мм -0,28 мм. Переконатись у надійності приварювання канатиків щіток до струмоведучих шин. Перевірити стан та при необхідності очистити від забруднення вивідні клеми та металеву основу ІРН, внутрішню поверхню кожуха та струмопровідних шин.

За допомогою акумуляторної батареї або аналогічного джерела постійного струму напругою 12 перевірити стан діодів випрямного блоку. Справність діодів визначається при від'єднаній обмотці статора за допомогою контрольної лампи, послідовно включеної з блоком.

Перевірка діодів позитивної пластини блоку проводиться приєднанням до неї дроту від «-» акумуляторної батареї через контрольну лампу, а до фазних висновків (по черзі) - від «+». Потім дроти міняють місцями. При першому підключенні лампа повинна горіти, при другому – ні. Якщо контрольна лампа горить або не горить при обох варіантах під'єднання (при додатку напруги в обох напрямках), це свідчить про несправність випрямного блоку та необхідність його заміни.

Потім перевіряють негативну пластину, приєднавши до неї провід від «+» батареї, а від «-» батареї через контрольну лампу по черзі до фазних висновків на блоці.

Подальші дії перевірки аналогічні описаним вище.