Электрификация

Справочник домашнего мастера

Тракторный генератор с самовозбуждением

Содержание

Устройство генераторов для МТЗ, схема подключения и ремонт

Генератор трактора преобразовывает механическую вращательную в электрическую энергию и обеспечивает питанием электрооборудование машины, включая подзарядку пусковых аккумуляторных батарей с напряжением 12 или 24 вольт. Трактора МТЗ 80(82) ранних модификаций укомплектовывались самовозбуждаемыми трёхфазными генераторами переменного тока Г304, Г305 и Г306 советского производства с выдаваемым напряжением 14 вольта мощностью 400 Вт. Дополнительные буквы в аббревиатуре модификаций, вышеуказанных генераторов, означают различие обмоточных данных статора и имеют аналогичную унифицированную конструкцию с одинаковыми техническими характеристиками. Г 304 и Г305 в своём составе имели две неподвижные обмотки возбуждения для генерации энергии при левом и правом вращении, Г 306 с одной обмоткой возбуждения только для правого вращения. Более современная версия тракторных генераторов имеет аналогичную конструкцию с маркировкой 46.3701.

тракторный генератор

Устройство и принцип работы

Конструкция тракторных генераторов отличается высокой надёжностью, простотой конструкции и обслуживанием. Узел не имеет щёток и токосъёмных колец. Ротор 1 состоит из постоянных магнитов без обмотки. Неподвижная обмотка возбуждения 4 размещена в отдельном цилиндрическом корпусе, прикреплённом с внутренней стороны крышки узла. Электрическое поле возбуждения взаимодействует с магнитами ротора через металлическую втулку 5. Обмотка статора 2 имеет трёх, четырёх или пяти фазную конструкцию, исходя из мощности узла. Преобразование переменного тока в постоянный осуществляет диодный выпрямительный блок 19, смонтированный на внутренней стороне крышки узла. Транзисторный реле-регулятор 13 обеспечивает регулировку напряжения в пределах 14 или 28 вольт в зависимости от характеристик генератора и соответствующего напряжения сети машины. Блок регулятора размещён под внешней пластиковой задней крышкой 18. Ось ротора 1 вращается на двух шарикоподшипниках. Узел заключён металлический цилиндрический корпус и стянут винтами. Рабочий процесс генератора охлаждается крыльчаткой 7 размещённой на оси ротора.

Устройство генератора трактора 46.3701

В МТЗ 80 (82) узел размещён с правой стороны машины. Привод осуществляется одновременно с водяным насосом двигателя от шкива коленчатого вала через клиноременную передачу. Поворотом кронштейнов на оси креплений генератора осуществляют натяжение привода.

Нормальное натяжение проверяют усилием 40 Н на ветвь привода «шкив водяного насоса – шкив генератора». Прогиб ремня должен соответствовать 6-10 мм. Проскальзывание при недостаточном натяжении ремня снижает производительность генератора, чрезмерное натяжение — создаёт дополнительную нагрузку на опорных подшипниках осей узлов и провоцирует преждевременный износ.

Подключение и схема

Электрическая схема генераторной установки состоит из трёх частей: цепи обмоток статора и катушки возбуждения, выпрямительного диодного моста, и подключённого к генератору регулятора с посезонным переключателем напряжения.

схема генератора 46.3701

Концы фаз статора подключены к диодным парам выпрямителя. Плюс выпрямительного блока выведен контактным болтом наружу, контакт минус подключён к корпусу узла. Дополнительные диоды выпрямителя запитывают обмотку возбуждения генератора. Плюс выпрямителя возбуждающей обмотки соединён с катушкой возбуждения и выводом узла Д. Плюсовой вывод от диодного моста выпрямителя Б соединяется одноимённым выводом регулятора . Выводом Б подключают нагрузочную сеть машины и плюсовую клемму АКБ. Минусовые выводы выпрямительного блока и регулятора соединены с корпусом генератора на массу машины. Выводы Д генератора и регулятора соединены и предназначен для подключения реле блокировки стартера. Если трактор запускается без стартера от пускового двигателя вывод Д изолируется колпачком. Вывод регулятора Ш соединён с концом обмотки возбуждения. Вывод С регулятора подключён посезонному переключателю. Для правильного подключения регулятора на узел, при установке или замене, ориентируются на выступ корпуса.

Неполадки в работе и ремонт

Работу генератора проверяют под нагрузкой, замеряя напряжение в сети. Включая электроприборы, прослеживают динамику изменения напряжения. При максимальной нагрузке значение не должно падать ниже 12,5 В.

Падение зарядного тока в сети при номинальных оборотах двигателя возникает при проскальзывании ремня привода, окислении контактов сети или их обрыве. В случае пробоя выпрямителя или межвиткового замыкания возникает разрядный ток. Большой зарядный ток свидетельствует о выходе из строя АКБ.

Генераторы описанного типа обладают высокой надёжностью и работают в условиях запылённости и повышенной вибрации. Основной причиной выхода из строя электрической части узла является износ подшипников и их посадочных мест на оси ротора. Увеличенные зазоры на опорах вращения приводят к короткому замыканию узла. При разрушении обойм подшипников металлические обломки механически повреждают обмотку возбуждения или статора, выводя узел из строя. Поэтому при эксплуатации нужно обращать внимание на состояние подшипников узла. Люфт в опорах ротора или появившийся шум при вращении сигнализирует о необходимости срочной замены подшипников. А также загрязнённость нефтепродуктами и пылью может привести к замыканию и выходу из строя диодного выпрямителя тока.

Плановую очистку генератора производят при ТО2 через каждые 500 часов работы машины.

Для осуществления диагностики цепей генератора демонтируют регулятор и заднюю крышку, отсоединяют выводы обмоток. Наличие короткого замыкания на корпус проверяют контрольной лампой. Целостность цепей обмоток статора и возбуждения, а также состояние выпрямителя и регулятора проверяют контрольной лампой или прозванивают прибором.

Модели тракторных генераторов МТЗ

Эволюция моделей тракторов МТЗ и увеличение оснащённости машин электрооборудованием привела к использованию генераторов аналогичной конструкции с более высокой мощностью и соответствующими техническими характеристиками. Современные машины МТЗ с напряжением в сети 12 вольт комплектуются узлами следующих серий: Г46.3701 с мощностью 700 Вт; Г96.3701 с выдаваемой мощностью 1000-1150 Вт и Г 97.3701 с мощностью 1400 Вт. Для машин МТЗ с напряжением в сети 24 вольта устанавливаются узлы серии Г99.3701 мощностью 1000-1150 Вт и 98.3701 мощностью 1500 Вт. Модификации узлов отличаются конструкцией и размером привода.

Трактора МТЗ комплектуются генераторами производства ПО «ММЗ» Групп «Радиоволна» республика Беларусь г. Гродно. Предприятие выпускает ряд моделей узлов, обеспечивающих работу всего модельного ряда тракторов МТЗ, а также специализированных машин на базе МТЗ.

Генераторы Стартеры Карбюраторы Зажигание Аккумуляторы…

На тракторы ставятся индукторные генераторы, которые лучше приспособлены к тяжелым условиям работы.

Пыль, грязь, плохое охлаждение (малая скорость во время работы)

Практически непрерывная работа в течение рабочего дня

Индукторный генератор отличается тем, что его ротор не имеет обмотки возбуждения и является просто вращающимся магнитопроводом. Ротор, при вращении создает изменяющееся магнитное поле, и в обмотке индуктируется ЭДС.

В генераторе вставлена неподвижная обмотка возбуждения, через нее проходит постоянный ток, от генератора, этот ток создает сильный магнитный поток, который замыкается через вращающийся ротор.

Выводы обмотки возбуждения включаются так, чтобы ток возбуждения проходил в направлении намагничивания ротора, который содержит постоянные магниты. Если перепутать выводы обмотки возбуждения, ток возбуждения будет размагничивать ротор и генератор практически престанет работать.

То, что обмотка возбуждения не вращается вместе с ротором, дает важное преимущество – не нужны щетки, для передачи тока во вращающийся ротор. Щетки изнашиваются, плохой контакт под ними сильно снижает надежность генератора, поэтому индукторный, бесщеточный генератор получается более надежным.

Однополюсная магнитная схема и большие магнитные зазоры в системе возбуждения, снижают КПД индукторного генератора по сравнению с классическим автомобильным генератором, где обмотка возбуждения внутри ротора и ток в нее подается через щетки.

Снижение КПД приводит в ухудшению массогабаритных параметров, но для тракторов и тяжелых автомобилей это менее важное качество, чем надежность и долговечность.

В обмотке индукторного генератора рождается переменная ЭДС, поэтому, на выходе обмотки необходим выпрямитель – диодный мост. В зависимости от схемы генератора может применяться диодный мост трехфазный и пятифазный, с дополнительными диодами и без дополнительных диодов.

Важным требованием к тракторным генераторам является то, что они должны работать как с аккумулятором, так и в отсутствии аккумулятора. Например, если двигатель заводится пускачем, без электростартера, то аккумулятор становится не нужен или необязателен.

Обычный автомобильный генератор всегда возбуждается от аккумулятора, а в тракторном генераторе должно быть предусмотрено возбуждение без аккумулятора. Для надежного возбуждения генератора, ротор имеет остаточный магнетизм, а в регуляторе напряжения предусмотрены соответствующие изменения в схеме, облегчающие самовозбуждение.

Генератор 46.3701 Выполнен по схеме с пятифазной обмоткой,

соответственно с пятифазным диодным мостом с дополнительными диодами.

Пятифазная схема дает возможность получить более качественное выпрямленное напряжение, то есть, с меньшими пульсациями. Это актуально при отсутствии аккумулятора, который как фильтр сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Применение схемы с дополнительными диодами оправдано тем, что не нужна внешняя цепь возбуждения, она замыкается внутри генератора. Кроме того, если есть аккумулятор, питание обмотки возбуждения от дополнительных диодов, исключает случайную разрядку аккумулятора через обмотку возбуждения при включенном питании и неработающем двигателе.

Регулятор напряжения Я112Б

Регулятор напряжения, как в других генераторах, включает и выключает ток возбуждения. Если напряжение растет он выключает ток возбуждения, напряжение снижается, он включает ток возбуждения и напряжение снова растет, он опять выключат ток возбуждения, так поддерживается стабильный уровень напряжения около 14 Вольт.

Первоначальное возбуждение возможно без аккумулятора.

Регулятор Я 112 Б отличается тем, что гарантированно пропускает ток возбуждения, даже при очень малых значениях напряжения на выходе генератора, что обеспечивает надежное возбуждение генератора без аккумулятора.

В роторе установлены постоянные магниты, которые создают достаточно сильно магнитное поле для возбуждения генератора.

После того как генератор возбудился, часть тока обмотки через дополнительный выпрямитель отводится в обмотку возбуждения, для этого выход дополнительного выпрямителя подключается в точке Д регулятора напряжения. Ток возбуждения идет через точку Д на обмотку возбуждения и дальше через точку Ш и открытый транзистор регулятора на массу.

На точку Б регулятора подключается плюс от вывода генератора. Этот плюс открывает регулятор напряжения, По напряжению на точке Б регулятор поддерживает заданное значение выходного напряжения генератора.

Точка С регулятора используется для подключения конденсатора – фильтра. Этот конденсатор сглаживает пульсации опорного напряжения на входе регулятора, которые в отсутствии аккумулятора достаточно большие, конденсатор сглаживает пульсации и повышает точность работы генератора. В других схемах тракторных генераторов, точка С используется для переключения «Зима – Лето»

Вывод фазы Ф используется для подключения реле блокировки стартера. При работающем двигателе случайное включение стартера должно быть исключено, чтобы не повредить стартер, для этого в схему пуска включено реле блокировки стартера. Когда двигатель работает, переменное напряжение с фазы генератора попадает на это реле и оно знает, что стартер нельзя включать После остановки двигателя, реле снова позволяет включить стартер.

Генератор трактора не работает, что делать?

Если тракторный генератор не работает, то надо сначала заменить регулятор напряжения. Если не помогло, то придется разбирать.

Часто сгорает обмотка, это видно по обгоревшей проволоке.

Если обмотка целая остается диодный мост. Его придется заменить

Если повторно сгорает регулятор напряжения, возможно сгорела обмотка возбуждения и ее сопротивление стало слишком маленьким.

При сборке генератора после ремонта, может быть перепутано подсоединение выводов обмотки возбуждения. В этом случае ток возбуждения идет в другую сторону и размагничивает ротор, в котором вставлены постоянные магниты. Мощность генератора резко падает и он практически престает работать. Попробуйте поменять местами выводы обмотки возбуждения, все должно нормализоваться.

УАЗ 31519 Пятнистый ›
Бортжурнал ›
Установка тракторного генератора 100А — Г9721.3701

Проблема штатного генератора беспокоила давно: при включённом ближнем свете, электрическом вентиляторе охлаждения и вентиляторе салона, на ХХ вольтметр падал ниже 12V, показывал где то 11. Да ещё и стрелка дёргалась при поворотниках.

Собрался ее решить заменой генератора на более мощный. Ставить больше 100А не планировал, ибо не хотел возиться с многоручьевым ремнём и переставляться все шкивы.
Выбор пал на тракторный 100А — Г9721.3701. Почему тракторный — он с самовозбуждением, нет щёток, поэтому можно его топить и не морочиться с переносом наверх.

Полный размер

Г9721.3701
По посадочным почти совпадает, только немного ушки шире.

Встал на штатное место
Ремень 11х10х1045.

Завёл, па оборотах показывает почти 14. Здорово.

Полный размер

Первый запуск

Потом проверка на ХХ и тут я расстроился : при выключенных потребителях чуть больше 12V, при включённых чуть меньше 12V.

Полный размер

Потребители выключены

Полный размер

Потребители включены

Правда эти фото сделал после того, как обсох и пытался на стартере в горку доехать до заправки 100 метров.

Вопрос : что делаю не так? Или это из-за подсевшей батареи? Или может дополнительный провод на массу кинуть?

Кстати, при поворотниках стрелка все равно дёргается.

Обновление информации: возбуждение начинается с 1400 оборотов, диаметр шкива коленвала 145, генератора 72, соотношение 2,01. Значит буду поднимать обороты, если поможет — замена актива на более маленький. Ну и кину массу ещё одну.

Генератор на тракторах, как и на других самоходных машинах, предназначен для преобразования механической энергии от вращения коленчатого вала двигателя в электрическую энергию для питания бортовой сети трактора и для зарядки аккумуляторной батареи. На тракторы МТЗ устанавливали несколько видов генераторов, в зависимости от комплектации и года выпуска, но по конструкции все они схожи. Это трехфазные электромеханические машины переменного тока.

Материал по теме: Принцип работы преобразовательного устройства ПН 14-28В-8А

Электрическая бортовая сеть и аккумулятор трактора работают на постоянном токе, поэтому совместно с генератором устанавливается выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный, а также реле-регулятор – устройство, которое удерживает напряжение, выдаваемое генератором, в пределах 14 – 15 вольт при 12-и вольтовой бортовой сети, или в пределах 28-и вольт, если бортовая сеть на 24 вольта, независимо от скорости вращения и количества одновременно включенных приборов.

Ток возникает в генераторе за счет взаимодействия электрических магнитных полей вращающегося ротора и неподвижного статора. Начальный момент возникновения магнитного поля называется «возбуждение». В генераторах, которые устанавливались на тракторы МТЗ разных годов выпуска, имеется отдельная обмотка возбуждения, на которую подается питание от аккумулятора при включении массы или зажигания. Однако старые модели тракторов не во всех комплектациях имели стартер и аккумулятор. Запуск дизеля производился с помощью пускового двигателя, который, в свою очередь, запускался механизатором вручную. На таком тракторе необязательным было наличие аккумуляторной батареи. В таких комплектациях проблема возбуждения решалась использованием генераторов на постоянных магнитах вместо обмотки возбуждения, которым не требовался ток от батареи для образования электромагнитного поля. Примером является получивший широкое распространение в то время Г 46.3701. Современные трактора всегда комплектуются стартерами и аккумуляторными батареями, поэтому потребность установки самовозбуждающихся моделей отпала.

Также читайте: История самой редкой модели минских тракторов

Мощность генераторов, устанавливаемых на тракторы МТЗ, варьируется от 700 до 1500 Ватт, и подбирается исходя из условий работы и оснащения трактора электрическими приборами.

История Минского Тракторного Завода начинается с 1946 года. Ранние модели тракторов не имели богатого оснащения электрическими приборами, современная техника имеет множество электрических систем и сложных элементов, таких как бортовые компьютеры, системы кондиционирования воздуха, множественные системы контроля, соответственно возросли требования к мощности и надежности генераторов.

Более 30-и лет поставщиком генераторов для тракторов МТЗ является Гродненский завод «Радиоволна», который производит весь модельный ряд, устанавливаемый на технику Минского Тракторного Завода.

Основные элементы конструкции

Генераторы, установленные на двигатели внутреннего сгорания, имеют в большинстве случаев схожую конструкцию. В состав любого устройства входят такие элементы, как:

  • Статор. По сути, статор является корпусом. Помимо несущей функции, на внутренних стенках статора расположены обмотки. Статор собирается из тонких стальных пластин. Обмотка статора является трехфазной, каждая фаза состоит из трех медных обмоток, которые соединяются между собой последовательно. Сами фазы соединяются по схеме «треугольник». Концы фаз присоединяются к выпрямителю тока, который часто называют «диодный мост».
  • Ротор. Вращающаяся деталь. Выполнен в виде стального вала, на котором набраны тонкие пластины из электротехнической стали. В генераторах тракторов МТЗ форма пластин образует шестиконечную звезду. Вал размещен внутри статора, закреплен на подшипниках в передней и задней крышках. На передней части вала закреплен шкив под приводной ремень. Именно за счет вращения ротора в статоре возникает электромагнитное поле, которое создает энергию для питания потребителей и зарядки аккумуляторной батареи.
  • Выпрямитель тока. Предназначен для преобразования переменного тока, который возникает от взаимодействия электромагнитных полей статора и ротора, в постоянный ток, которым питаются все потребители бортовой системы, и который необходим аккумулятору для зарядки. Выпрямитель выполнен в виде корпуса и пластины, в зависимости от модели, один из этих элементов является теплоотводом. На этих элементах размещаются диоды, которые последовательно соединяются с обмотками статора и выводят напряжение на клемму «+» или «В».
  • Реле-регулятор. Предназначено для поддержания постоянного напряжения. В более ранних электрических схемах тракторов реле-регулятор было выполнено в виде отдельного блока, подключенного к клеммам и к массе. В современных моделях встречается реле-регулятор транзисторного типа, совмещенное со щеточным узлом и установленное непосредственно на генератор. Некоторые модификации регуляторов напряжения имеют возможность сезонной регулировки напряжения, изменяя диапазон тока в пределах 0,8-1,2 Вольт.
  • Передняя и задняя крышки. Являются опорой ротора, который установлен на подшипниках, запрессованных в отливки крышек. Также на передней или задней крышке, в зависимости от модели установлен блок выпрямителя тока. На крышках отлиты монтажные проушины для крепления генератора к двигателю и регулировки натяжения приводного ремня. Как правило, крышки имеют отверстия для отвода тепла из генератора.

Подключение и принцип работы

Рассмотрим подключение на примере генератора Г-306 Д, который устанавливался на трактор МТЗ-82 на протяжении длительного периода времени.

Плюсовой провод с аккумулятора присоединен к клемме «В» или «+». Параллельно с этой клеммы идет подключение к одноименной клемме регулятора напряжения. На клемму «+» или «В» внутри генератора выводится вырабатываемое напряжение с обмоток статора через диодный выпрямитель. Параллельно с этой клеммой, через реле, подключена контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи.

При исправной работе генератора контрольная лампа загорается при включении зажигания и гаснет при запущенном двигателе. Дополнительно в некоторых моделях тракторов МТЗ устанавливается амперметр, который показывает силу тока в Амперах, или вольтметр, который показывает напряжение в Вольтах. Эти устройства позволяют механизатору оперативно получать информацию о работе генератора и состоянии бортовой сети во время работы трактора.

Клемма «Ш» соединена с аналогичной клеммой реле-регулятора. Через неё подается напряжение на катушки возбуждения.

Клемма «М» (масса) присоединяется к корпусу (минус) трактора, и параллельно – к клемме «М» реле-регулятора. Клемма «М» регулятора также подключена к корпусу трактора. В цепь между клеммой «Ш» и «М» регулятора напряжения может быть включен вольтметр, установленный на щитке приборов трактора для контроля за напряжением в бортовой сети.

В некоторых моделях дополнительно имеется клемма «Д», к которой подключается реле стартера, для блокировки включения стартера при работающем двигателе.

На неработающем двигателе ток от АКБ подается на клемму «Ш» которая присоединена к обмотке возбуждения, создающей начальное электромагнитное поле. При запуске двигателя трактора, вращение от коленчатого вала передается через клиновой ремень на шкив генератора, жестко закрепленный на валу ротора. При вращении ротор вращает электромагнитное поле шунтируемых обмоток возбуждения, которое, взаимодействуя с обмотками статора, создает на них переменный электрический ток. Ток имеет пиковые значения в момент прохождения выступающих частей ротора мимо обмоток статора. Чтобы выровнять импульсы, вырабатываемый ток со статора проходит через выпрямитель, преобразуясь в постоянный. Выходы диодов выпрямителя присоединены к клемме «+» или «В» генератора, с которой снимается выходное напряжение для зарядки АКБ и питания электроприборов трактора.

Одновременно реле-регулятором ток удерживается в пределах 14 – 15 вольт, для корректной работы приборов и исключения перезаряда аккумуляторной батареи.

При достижении двигателем высоких оборотов, генератор вырабатывает ток, превышающий номинальное значение. Проходя через обмотку реле регулятора (в старом исполнении), или через транзисторы (в современном исполнении), ток, при превышении значений, попадает на блок сопротивлений, которые снижают силу электромагнитного поля возбуждения, вследствие чего снижается ток.

Профилактическое обслуживание

Генераторы, устанавливаемые на тракторы МТЗ, имеют простую и надежную конструкцию, которая позволяет им работать длительное время в тяжелых условиях, таких как запыленность, воздействие высоких температур, влаги, длительная работа на повышенных оборотах.

Систематическое профилактическое обслуживание необходимо для бесперебойной работы устройства. При обслуживании необходимо проверить состояние креплений генератора и силу натяжения приводного ремня. Прогиб ремня при усилии 3 кг/см не должен превышать 3 см, в противном случае ремень следует подтянуть. Ремень не должен иметь надрывов, трещин, и других следов повреждения.

Электрические соединения проверяются на качество крепления и отсутствие следов окисления. При наличии окисления выводных клемм следует отсоединить аккумуляторную батарею, снять клеммы с генератора и зачистить. Клеммы, которые находятся под напряжением, должны иметь защитные колпачки, исключающие воздействие факторов окружающей среды и предотвращающие короткое замыкание.

Исправность устройства проверяется при каждом пуске двигателя с помощью контрольной лампы заряда АКБ. При включении зажигания лампа должна гореть, и погаснуть, как только двигатель запущен. Допускается, что лампа гаснет только с увеличением частоты вращения коленчатого вала до 1400 оборотов в минуту, так как некоторые модели имеют частоту оборотов возбуждения выше оборотов холостого хода двигателя.

Если контрольная лампа не гаснет или измерительные приборы на панели, такие как амперметр или вольтметр, показывают разряд (для вольтметра это значения ниже 12,5 вольт), необходимо произвести диагностику генератора. Делается это только на неработающем двигателе.

Порядок проведения диагностики

  1. Проверить натяжение ремня генератора. При недостаточном натяжении ремень может проскальзывать под нагрузкой, и не давать генератору достаточной частоты вращения.
  2. «Минус» от АКБ соединить с клеммой «М», а «плюс» – с клеммой «В». Если при этом горит контрольная лампа заряда АКБ, это означает, что неисправен выпрямитель (замыкание диодов, пробой изоляции, замыкание положительного вывода на корпус генератора).
  3. «Минус» от АКБ соединить с одной из клемм переменного тока, а «плюс» АКБ – с клеммой «В» генератора. Контрольная лампа гореть не должна. Если лампа горит – пробит диод выпрямителя прямой полярности (или несколько).
  4. «Плюс» от АКБ через контрольную лампу соединить с одной из клемм переменного тока генератора, а «минус» АКБ – с клеммой «М». Если при этом горит контрольная лампа, это свидетельствует о том, что пробит диод выпрямителя обратной полярности (или несколько), или имеется короткое замыкание обмотки статора на корпус генератора.

Генератор — электрическая машина, преобразующая механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию. Генератор служит для питания потребителей электрической энергией и зарядки аккумуляторной батареи при определенной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Привод генератора осуществляется от коленчатого вала клиноременной передачей, имеющей постоянное передаточное число, поэтому частота вращения генератора находится в прямой зависимости от скоростного режима двигателя. А так как частота вращения коленчатого вала у тракторных двигателей может изменяться от минимальной до максимальной в отношении 1:3,5, а у автомобильных еще больше (без регуляторов до 1:8), то для поддержания на клеммах генератора напряжения в заданных пределах устанавливают регуляторы напряжения.

Поскольку тракторные генераторы работают в более тяжелых условиях, чем автомобильные (значительная запыленность окружающей среды, сильные вибрации и т.п.), их делают закрытыми: внутренняя их полость защищена глухими крышками; тепло отводится в основном через поверхности корпуса и крышек. Для лучшего охлаждения применяют вентиляторы внешнего обдува.

Автомобильные генераторы изготовляют в защищенном исполнении — поток воздуха, создаваемый вентилятором, проходит через внутреннее пространство корпуса и специальные окна в крышках, интенсивно охлаждая нагревающиеся части.

Генераторы характеризуются родом тока, напряжением, мощностью, начальной (без нагрузки), при которой достигается номинальное напряжение, и максимальной (под нагрузкой) частотами вращения.

На тракторах и автомобилях устанавливаются трехфазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением. Их магнитное поле и ротор вращаются с одной и той же частотой — синхронно. Основной магнитный поток создается обмоткой возбуждения, соединенной с аккумуляторной батареей, или обмотками статора (питаемой через выпрямитель). Возможен также режим работы генератора с предварительно намагниченной магнитной системой. Катушки статора образуют трехфазную обмотку, соединенную в звезду, реже в треугольник.

Различают генераторы контактного и бесконтактного типов.

В контактном генераторе ток возбуждения подводится к обмотке ротора через контактные кольца и щетки. В отличие от генераторов постоянного тока здесь не происходит искрения, так как кольца и щетки не выполняют функций коммутации тока. В бесконтактных генераторах нет контактных колец, щеток и вращающихся обмоток; они отличаются высокой надежностью и выдерживают тяжелые условия эксплуатации, но по габаритам и массе несколько больше генераторов контактного типа.

Для зарядки аккумуляторной батареи и питания некоторых потребителей необходим постоянный ток; часть же потребителей может работать как на постоянном, так и на переменном токе. В автотракторном электрооборудовании принято выпрямление генераторного тока, для чего предусмотрены выпрямители, обычно встроенные в генератор.

Генераторы переменного тока отличаются способностью заряжать аккумуляторную батарею на малой частоте вращения холостого хода двигателя. Относительно высокая частота вращения генератора в этом режиме позволяет ему развивать достаточную мощность, тем самым освобождая от работы аккумуляторную батарею. У генераторов же постоянного тока номинальная частота вращения якоря ограничена искрением под щетками; когда же двигатель работает на малой частоте вращения, напряжение генератора меньше напряжения аккумуляторной батареи, и вырабатываемый им ток поступает только в цепь возбуждения и обмотки реле-регулятора.

Установочная мощность генератора определяется в зависимости от тягового класса трактора или грузоподъемности автомобиля и составляет 200—1000 Вт.

Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением и контактным устройством. На автомобилях (ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ, МАЗ, КрАЗ и т. д.) и некоторых тракторах (например, К-701) применяют трехфазные синхронные генераторы переменного тока (Г250, Г271, Г272 и др.) с электромагнитным возбуждением и контактным устройством. Генераторы выполнены по единой схеме и отличаются в основном конструктивными особенностями и электрическими характеристиками.
Рис. 1. Генератор Г272: 1, 12 — крышки; 2 — контактные кольца; 3 — щеткодержатель; 4 — пружина; 5 — щетки; 6 — полюсные наконечники; 7 — крыльчатка; 8 — шкив; 9 — вал; 10, 19 — шариковые подшипники; 11 — втулка; 13 — статор; 14 — обмотка возбуждения; 15 — катушка статора; 16 — зажим; 17 — концы обмотки возбуждения; 18 — выпрямительный блок.

Генератор Г272 автомобилей КамАЗ состоит из статора 13 (рис. 1), ротора, крышек 1 и 12, контактного устройства, выпрямительного блока 18, приводного шкива 8 и других элементов.

Сердечник статора собран из листов электротехнической стали в пакет с равномерно распределенными по окружности 18 зубцами и закреплен винтами между крышками 1 и 12 из алюминиевого сплава. На зубцах размещены восемнадцать обмоточных катушек 15, закрепленных в пазах статора текстолитовыми клиньями. Катушки намотаны проводом диаметром 1,16 мм (восемнадцать витков) и образуют три фазы, включенные звездой. В каждую фазу входят шесть последовательно соединенных катушек, концы которых присоединены к трем зажимам 16 выпрямительного блока 18.

Ротор состоит из вала 9, контактных колец 2, двух полюсных наконечников 6 втулки 11 и обмотки возбуждения 14. Полюсные наконечники стальные, шестиполюсные, северной (N) и южной (S) полярности. Расположение таково, что наконечники одной полярности перемещаются между наконечниками противоположной полярности. Между полюсными наконечниками находится втулка 11 обмотки возбуждения 14, содержащей 1490 витков провода диаметром 0,51 мм. Ротор вращается в шариковых подшипниках 19 и 10 (закрытого типа, не требующие смазки), установленных внешними обоймами в крышках генератора. Благодаря крыльчатке 7 на шкиве 8 и прорезям в крышках для охлаждения генератора создается проточная вентиляция.

Контактное устройство образовано двумя медными контактными кольцами 2, щеткодержателем 3, двумя графитовыми щетками 5. прижимаемыми пружинами 4 к контактным кольцам. К изолированным от вала кольцам припаяны концы 17 обмотки возбуждения 14. Одна (изолированная от массы) щетка соединена с зажимом Ш генератора, а вторая через корпус генератора — с массой.

В крышку 1 встроен полупроводниковый выпрямительный блок 18 из шести кремниевых диодов, соединенных в мостовую схему. На крышку со стороны выпрямителя выведены отрицательный и изолированный от массы положительный зажимы. К положительному зажиму присоединены контактной пластиной размещенные на изолированной от массы панели положительные зажимы диодов прямой полярности; отрицательный зажим замыкает на массу контактную пластину диодов обратной полярности.

Техническое обслуживание генератора Г272 (на примере автомобилей КамАЗ) заключается прежде всего в очистке его генератора от грязи, проверке натяжения приводного ремня, затяжке болтов крепления генератора и гайки крепления шкива (ТО-1). Во время ТО-2 проверяют затяжку стяжных болтов генератора и состояние контактных соединений проводов. Через 50 тыс. км пробега (25 тыс. км для нового автомобиля) снимают щеткодержатель 3, проверяют свободное перемещение щеток в направляющих отверстиях, осматривают и при необходимости зачищают контактные кольца 2, испытывают упругость пружин 4. Щетки заменяют, если их высота от опорной плоскости пружины меньше 8 мм.

Бесконтактные индукторные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением.
На ряде тракторов установлены закрытые бесконтактные трехфазные индукторные генераторы переменного тока типов Г304, Г305, Г306 со встроенными выпрямителями. Генераторы Г304 и Г305 унифицированы по основным деталям и отличаются в основном обмоточными данными. Характерная особенность этих генераторов — отсутствие щеточных контактов и вращающихся обмоток.

Генератор Г306, который относится к усовершенствованным бесконтактным генераторам переменного тока с электромагнитным возбуждением, состоит из статора 5 (рис. 2, а) с обмоткой 7, ротора 6, задней 3 и передней 9 крышек, обмотки возбуждения 8, выпрямительного блока 10 шкива 11 с крыльчаткой и лап крепления.
Рис. 2. Генератор Г306: а — устройство: 1 — болт выводной клеммы; 2 — изоляционная колодка; 3 — задняя крышка; 4 — стяжной болт; 5 — статор; 6 — ротор; 7 — обмотка статора; 8 — обмотка возбуждения; 9 — передняя крышка; 10 — выпрямительный блок БПВ-30; 11 — шкив с крыльчаткой; 12, 15 — шариковые подшипники; 13 — втулка ротора; 14 — планка; 16 — задняя лапа; б — электрическая схема: ОВ — обмотка возбуждения генератора; ОС — обмотка статора генератора; ВП — выпрямитель: 1 — диоды прямой полярности; 2 — диоды обратной полярности; А — амперметр; ВМ — выключатель массы; В, Ш, М — выводные клеммы; Т — транзистор; Э — эмиттер; К — коллектор; Б — база; Д1 — запирающий диод; Дг — диод гасящего контура; Др — разделительный диод; РЗ — реле защиты; FЗy — удерживающая обмотка реле защиты; P3о — последовательная обмотка реле защиты; РЗв — встречная обмотка реле защиты; РН — регулятор напряжения; ППР — переключатель (винт) сезонной регулировки напряжения; PHО — обмотка регулятора напряжения; Rб — резистор базы транзистора; Rт — резистор температурной компенсации; Rу — ускоряющий резистор; Rд — добавочные резисторы.

Статор 5 набран из листов электротехнической стали, собранных в пакет. На девяти зубцах статора, равномерно распределенных по внутренней окружности, надеты девять катушек трехфазной обмотки. Катушки, выполненные из провода ПЭВ-2 диаметром 1,35 мм с эмалевой изоляцией и двойным покрытием имеют по двадцать восемь витков и закреплены на зубьях клиньями из стеклотекстолита. Каждая фаза обмотки состоит из трех последовательно включенных катушек. Фазы соединены в треугольник (рис. 2, б). Концы фаз обмотки статора ОС выведены к болтам 1 (рис.2, б) клемм переменного тока, помещенным на изоляционной колодке 2 задней крышки 3 и обозначенных знаком «~». К этим же клеммам присоединены выводы выпрямителя ВП.

На вал ротора насажена шестиконечная звездочка, набранная из листов электротехнической стали, которые соединены заклепками. Опорами ротора служат шариковые подшипники 12 и 15 закрытого типа. Передняя крышка 9 стальная, к ее торцу с внутренней стороны прикреплена болтами катушка обмотки возбуждения 8, навитая на стальной каркас. Обмотка выполнена из 500 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,74 мм. Начало обмотки соединено с массой генератора, а конец подведен к клемме Ш. помещенной на колодке 2 задней крышки 3. Крышка 3 в прикрепленная к ней лапа отлиты из алюминиевого сплава. На торцовой пасти крышки размешены клеммы с их обозначениями. К передней крышке приварены две лапы для крепления генератора и регулировки натяжения приводного ремня.

Выпрямитель ВП (рис. 2, б) состоит из корпуса и теплоотвода, выполненных из алюминиевого сплава, и шести полупроводниковых диодов прямой 1 и обратной 2 полярности. Диоды 1 запрессованы в теплоотвод и отмечены по донышку черной краской, а диоды 2 запрессованы в корпус и маркированы красной краской. Для улучшения охлаждения корпус выпрямителя оребрен. Выпрямитель собран по трехфазной мостовой схеме. Положительный полюс выпрямителя присоединен к клемме В на колодке 2 (рис. 2, а) генератора гибким проводом. Монтажные провода выпрямителя и катушки возбуждения подведены с внешней стороны генератора и защищены планками 14.

Магнитная цепь генератора замыкается вокруг обмотки возбуждения 8 по стальной крышке 9, каркасу обмотки возбуждения, воздушному зазору, статору 5 и крышке 9. При вращении ротора под каждым зубцом сердечника статора поочередно оказывается один из полюсов ротора, в результате чего магнитный поток, проходящий через зубцы статора, изменяется по величине и направлению. Когда зубец ротора 6 находится против зубца статора, магнитный поток в зубце статора наибольший, а при положении зубца статора против паза ротора магнитный поток в зубце статора наименьший. Пересечение обмоток статора пульсирующим потоком индуктирует в них переменную э.д.с.

Генераторы Г304 и Г305 по принципу работы не отличаются от генератора Г306, однако их схемы, конструкции и материалы не одинаковы. Генератор Г306 одностороннего возбуждения, а генераторы Г304 и Г305 — двухстороннего, так как имеют две катушки обмотки возбуждения, помещенные каждая в одну из стальных крышек и соединенные между собой параллельно. Масса и габариты генераторов Г304 и Г305 несколько больше, чем генератора Г306.

Описанные генераторы работают с реле-регуляторами типа РР362, РР362-Б.

При техническом обслуживании генераторов Г304, Г305 и Г306 необходимо следить за их чистотой, надежностью креплений, состоянием контактов, натяжением и исправностью приводного ремня.

Основная проблема, возникающая при самостоятельном изготовлении ветрогенератора — это устройство, непосредственно генерирующее ток. Самодельный генератор имеет довольно случайные рабочие параметры, так как даже тщательный расчет не позволяет учесть все тонкие эффекты. К тому же, получается слишком много величин, взятых приблизительно, что уменьшает точность расчетов.

Практика показывает, что для наиболее эффективной генерации тока лучше всего использовать готовые устройства, модифицированные для использования на ветряках. Рассмотрим вариант с применением тракторного и автомобильного генератора.

Генератор для ветряка за один день

Наиболее рациональным решением будет использовать готовый генератор, конструкция которого предназначена для выработки электрического тока. Единственной задачей в этом случае станет подгонка параметров устройства под условия работы от ротора ветряка, т.е. под определенную скорость вращения. Чаще всего это занимает совсем немного времени, что позволяет получить готовый генератор буквально за день.

Наиболее удачным и простым решением станет использование тракторного генератора, имеющего наиболее близкие характеристики и доступного для различных модернизаций конструкции.

Используем запчасти от трактора

Для того, чтобы генератор от трактора начал выдавать заявленную мощность, надо, чтобы ротор обеспечил довольно высокую скорость вращения — около 2000 об/мин (некоторые конструкции требуют 5-6 тыс. об.). При работе напрямую от крыльчатки это практически невозможно, требуется редуктор (как минимум, система шкивов).

Пониженная частота вращения требует изменения количества витков на обмотках. Они перематываются на большее число витков более тонким проводом (с обычных 63 витков мотают примерно 80). Также требует увеличения количества витков катушка возбуждения, которую обычно просто доматывают до большего количества (около 250 витков). Кроме того, надо отсоединить реле-регулятор напряжения, так как никакой нужды в не больше нет.

Такие изменения корректируют работу генератора и переводят его на меньший номинал скорости вращения. При этом, использование повышающей передачи все равно необходимо, так как простым увеличением числа витков проблема не решается.

Важно! Приведенное количество витков не является точным значением для любой марки генератора. Разные конструкции нуждаются в соответствующих объемах обмоток, которые подсчитываются отдельно. Иногда приходится действовать методом проб и ошибок, так как скорость вращения ветряка не имеет стабильного значения.

Существует еще один вариант использования тракторного генератора, когда на вал устанавливаются мощные постоянные магниты. В этом случае понадобится только усилить обмотки статора, модернизация обмоток электромагнитов становится не нужна. Рекомендуется использовать мощные неодимовые магниты, позволяющие создавать довольно высокое напряжение в обмотках статора при относительно низких скоростях вращения.

Ветрогенератор из магнето

Магнето имеет несколько иную конструкцию, чем тракторный генератор. Оно оснащено двумя обмотками, низкого и высокого напряжения. Вторая обмотка не нужна, так как вольтаж, который она способна выдавать, не подойдет для ветряка. Небольшое усиление скорости ветра вызовет резкий скачок напряжения, что может вывести из строя потребители или промежуточное оборудование. Поэтому вторичную обмотку демонтируют, а первичную перематывают на большую мощность, чтобы устройство способно было выдавать результат на низких оборотах.

Кроме этого, понадобится исключить участие прерывателя. Здесь действуют двумя методами:

  • физический демонтаж кулачка прерывателя;
  • установка между контактами замыкающей перемычки, обеспечивающей постоянное соединение.

Использование генератора от Еврокамаза

Использование генератора от Еврокамаза возможно при внесении небольших изменений. Конструкция такого устройства весьма близка к тракторной, но имеет более высокое напряжение и силу тока. Порядок модернизации узла такой же, перематываются обмотки и устанавливаются мощные магниты, создающие переменное магнитное поле.

Изначальная рабочая скорость вращения ротора слишком высока, поэтому потребуется увеличение количества витков на обмотках, позволяющее реагировать на малые значения скорости. После намотки рекомендуется присоединить генератор к источнику вращения (чаще всего используют электродрель) и замерить величину вырабатываемого тока. Такой предварительный замер позволит получить определенную информацию о параметрах полученного устройства и, по необходимости, внести некоторые изменения в конструкцию.

Ветрогенератор из тракторного генератора с однолопастным винтом

Умелец сделал из тракторного генератора Г700.04.01 вертикальный ветрогенератор своими руками для зарядки своих аккумуляторов снабдив его винтом с одной лопастью.
По задумке автора, ветрогенератором для зарядки аккумуляторных батарей выступает тракторный генератор.
Характеристики генератора Г700.04.01:
• Номинальное напряжение – 14V.
• Номинальный ток – 50А.
• Номинальная частота вращения – 5000 об/мин.
• Максимальная частота вращения – 6000 об/мин.
• Вес – 5,4 кг.

Тракторный генератор является высокооборотным агрегатом, им выдается зарядка для аккумулятора при больше чем 1000 об/мин, поэтому без переоборудования на ветряк он не подходит. Чтобы генератор был способен заряжать батарею в условиях низких оборотов, его пришлось дорабатывать.
Мастер перемотал статор – 80 витков для каждой катушки, используя провод 0,8 мм. Катушку возбуждения электромагнита автор перемотал и увеличил на 250 витков, применив такой же провод. Он дополнительно использовал 200 м провода, чтобы перемотать статор и домотать катушку.
Затем умелец сварил крепление для генератора, используя профтрубу, изготовил защиту от сильного ветра. Она выполнена в виде складывающегося хвостовика, одевающегося на шкворень.
Выбирая винт, автор решил в первую очередь создать конструкцию с двумя лопастями, диаметр винта – 1360 мм. Для лопастей использована алюминиевая труба с сечением 110 мм, которые были раскатаны. Длина каждой из них – 630 мм.
Мастер установил ветрогенератор на 5-метровую мачту. Он отбросил идею с токосъемными кольцами и пустил провод генератора внутри в трубе мачты.
Для фиксации мачты на высоте 4 м использованы тросовые растяжки.
Ветрогенератор начинает заряжать аккумулятор, если появляется скорость ветра достигает 3,5 м/с.
4 м/с – 300 об/мин.
7 м/с – 900 об/мин, генератор обеспечивает порядка 150 Ватт.
15 м/с – скорость вращения винта достигает 1500 об/мин, ветрогенератор выдает порядка 250 ватт. Эти параметры достаточны для того, чтобы зарядить автомобильный аккумулятор.
Для усовершенствования своей установки автор увеличивает обороты – он переделывает двухлопастный винт в винт с одной лопастью.
Винт с одной лопастью обладает таким преимуществом как высокий коэффициент использования энергии ветра. При одной и той же скорости ветра винт с одной лопастью вращается вдвое быстрее, чем трехлопастный винт.

Однако для изготовления однолопастного винта нужно провести непростую операцию – его балансировку. В противном случае из-за сильных вибраций подшипник генератора разрушится, преждевременно выйдет из строя.
Местом фиксации такого винта выступает трубка, на которой предусмотрен противовес. Работа конструкции заключается в принципе коромысла.
Крепление под балку лопасти автор приварил на генераторный шкив, в балке просверлил отверстие для шпильки М6. В крепление он вставил два ограничителя в виде шпилек, чтобы винт не задевал мачту.
На фото – крепление винта на шпильке М6, отклонение винта от оси может составлять 15 градусов.
Во время вращения однолопастный винт может отклоняться от оси. Таким образом он мягче реагирует на повороты установки.
Вращение винта.
В случае с ураганным ветром хвостовик происходит поворот хвостовика, он вырывает винт из потока воздуха.
Автор провел испытания конструкции и получил приличные результаты. В случае правильной балансировки винта вал генератора вращается существенно быстрее. В итоге генератором вырабатывается больше электроэнергии, даже если дует слабый ветер.

Ветрогенератор из тракторного генератора Г700.04.01

В качестве генератора для этого ветряка был использован тракторный генератор Г700
Технические характеристики этого генератора.
Напряжение номинальное, 14 В
Номинальный ток 50А
Масса генератора без шкива 5,4 кг
Частота вращения номинальная 5000об/м
Частота вращения максимальная 6000об/м
Направление вращения со стороны привода правое
Ресурс генератора, 10 000 мото/часов
>
Но в таком виде генератор не совсем подходил в качестве генератора для ветряка, так-как рассчитан на большие обороты, и он был модернизирован. Статор генератора был перемотан проводом 0,8 мм по 80 витков с целью поднятия напряжения на тех-же оборотах. Катушка возбуждения электромагнитов была домотана тем-же проводом, домотано 250 витков. В общем провода понадобилось порядка 200 метров с учетом полной перемотки статора и домотки катушки.
>
Крепление генератора и основа сварена из профильной трубы. Конструкция сделана так, чтобы привод проходил внутри трубы и свисал вертикально в нее. Сама конструкция предполагает защиту ветроголовки от сильного ветра складыванием хвоста, для которого приварен шкворень. На этот шкворень потом оденется хвост ветрогенератора.
>
Так выглядит уже готовый ветрогенератор. Винт ветряка двухлопастной, это обусловлено потребностью в больших оборотах для генератора. Диаметр винта 1,36м, сделан из дюралюминиевой трубы диаметром 110 мм. Из нее были вырезаны две лопасти длинной 63 см, потом раскатаны чтобы уменьшить крутку и сделать их более плоскими, крутка получилась как будто их вырезали из 400 -й трубы.
>
Так-как у генератора нет залипаний, то винт стартует от любого ветерка, и развивает большие обороты. На фото ветрогенератор поднят на мачту высотой 5 метров, плюс труба самого ветрогенератора. К мачте ветрогенератор прикручивается через эту трубу в трех местах на болты М10. Так-же чтобы мачта как-то держалась, она была закреплена на растяжки. Провод от ветрогенератора проходит в трубе, токосьемные кольца не использовались.
>
>
>
>
>
Зарядка начинается при 3,5 м/с, при скорости ветра 4 м/с винт ветрогенератора развивает 300 об/м. При 700 об/м обороты достигают 800-900об/м, а при ветре 15 м/с винт разгоняется до 1500 об/м. Максимальная мощность, которая была зафиксирована 250 ватт, при ветре 6 м/с ветрогенератор выдает порядка 150 ватт.Вот так просто и легко делаются простые ветрогенераторы из доступных запчастей и материалов. Мощность конечно в этом варианте не велика, но для зарядки автомобильного аккумулятора или нескольких в самый раз.

На этом эксперименты и улучшения конструкции ветрогенератора не закончились. Для него был изготовлен новый однолопастной винт, продолжение ниже по ссылке на новую статью..,

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх