Размещено на http://www.allbest.ru/

Автомобильные генераторы

1 - гайка;

2 - пружинная шайба;

3 - шайба;

4 - шкив;

5 - шайба;

6 - вентилятор;

7 - стяжной болт;

8 - шайба;

9 - крышка со стороны привода;

10 - передний подшипник;

11 - крышка подшипника;

12 - шпонка;

13 - ротор;

14 - задний подшипник;

15- статор;

16 - выпрямительный блок;

17 - крышка со стороны контактных колец;

18 - регулятор напряжения с щеткодержателем;

19 - болт.

Тенденции развития

Долгое время основным источником электрической энергии на автомобилях являлись генераторы постоянного тока, которые обеспечивали требования эксплуатации автомобилей выпуска до 60-х годов по максимальной мощности, характеристикам и сроку службы. Начало 60-х годов в отечественном автомобилестроении характеризовалось значительным увеличением срока службы автомобилей, снижением эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт, повышением требований к безопасности дорожного движения и комфорту пассажиров. В связи с этим выявилась необходимость значительного увеличения мощности генератора, срока его службы, улучшения характеристик и снижения эксплуатационных затрат. Одновременно существенно повысились требования к максимальной частоте вращения и габаритным размерам генератора исходя из условий его компоновки в ограниченном подкапотном пространстве автомобиля.

Удовлетворение указанным требованиям путем совершенствования конструкции и технологии производства генераторов постоянного тока, учитывая низкую надежность работы в эксплуатации щеточно-коллекторного узла и малый срок его службы, а также большие габариты и массу генератора, практически оказалось неосуществимо. С помощью научного поиска и исследований было определено новое направление в развитии автомобильных генераторов. Ими явились генераторы переменного тока.

Название «генератор переменного тока» несколько условно и касается в основном особенностей внутренней его конструкции, так как этот генератор имеет встроенный полупроводниковый выпрямитель и питает потребителей постоянным (выпрямленным) током.

В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллекторный узел, выпрямляющий переменный ток, полученный в обмотках якоря. Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный выпрямитель на полупроводниковых вентилях (диодах). При этом генератор получил качества, которые обеспечили ему широкое распространение в автомобилестроении.

Основными технико-экономическими преимуществами генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока являются: уменьшение в 1,8 ... 2,5 раза массы генератора при той же мощности и примерно в 3 раза расхода меди; большая максимальная мощность при равных габаритах; меньшее значение начальных частот вращения и обеспечение более высокой степени заряженности аккумуляторных батарей; значительное упрощение схемы и конструкции регулирующего устройства вследствие исключения из него элемента ограничения тока и реле обратного тока; уменьшение стоимости эксплуатационных затрат в связи с большей надежностью работы и повышенным сроком службы.

Первые автомобильные генераторы переменного тока были спроектированы для работы с отдельными селеновыми выпрямителями и вибрационными регуляторами напряжения. Селеновые выпрямители имели значительные размеры и их приходилось размещать отдельно от генератора в местах, где обеспечивалось хорошее охлаждение. Для соединения селенового выпрямителя с генератором требовалась дополнительная проводка.

Кроме того, селеновые выпрямители недостаточно теплостойки и допускают максимальную рабочую температуру не выше + 80⁰С. Поэтому в дальнейшем селеновые выпрямители были заменены выпрямителями, состоящими из кремниевых диодов, которые более теплостойки и имеют значительно меньшие размеры, что попозволяет размещать их внутри генератора.

На смену вибрационным регуляторам напряжения пришли сначала контактно-транзисторные, а затем бесконтактные на дискретных элементах и бесконтактные интегральные регуляторы. Габариты интегральных регуляторов позволяют встраивать их в генератор, который со встроенными регулятором и выпрямительным блоком называется генераторной установкой. генератор электромагнитный ток бесконтактный

Для автомобильных генераторов надежность и срок службы определяются в основном тремя факторами: качеством электрической изоляции; качеством подшипниковых узлов; надежностью щеточно-контактных устройств.

Первые два фактора зависят от уровня развития смежных производств. Третий фактор может быть исключен посредством разработки бесконтактных генераторов, имеющих более высокую надежность и, следовательно, больший ресурс, чем контактные. Это обстоятельство стимулировало создание автомобильных бесконтактных генераторов переменного тока с электромагнитным возбуждением - индукторных генераторов и генераторов с укороченными полюсами.

Индукторные генераторы нашли широкое применение на тракторах и сельхозмашинах благодаря простоте конструкции, надежности при работе в тяжелых условиях эксплуатации (пыль, грязь, влага, вибрации) и невысокой стоимости.

Применение на автомобилях существующих конструкций индукторных генераторов сдерживается из-за их основных недостатков: - невысоких удельных показателей;

- повышенного уровня пульсации выпрямленного напряжения;

- повышенного магнитного шума.

Дальнейшее совершенствование конструкции и устранение вышеперечисленных недостатков позволят применять индукторные генераторы на автомобилях.

Производство бесщёточных генераторов с укороченными полюсами только начинается, а первыми моделями этого семейства являются генераторы 45.3701 и 49.3701, которые планируется устанавливать на автомобили семейства УА3.

Устройство генератора

Генератор Г250 и его модификация, а также генераторы Г266-271,272,286 относятся к генераторам с электромагнитным возбуждением и кремниевыми диодами, смонтированных в выпрямительном блоке генератора. В этих генераторах между двумя аллюминиевыми крышками и при помощи стяжных винтов закрепляется сердечник статора, являющийся магнитопроводом , который для уменьшения нагрева вихревыми токами набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга лаком .Внутренняя поверхность статора имеет восемнадцать зубцов ,на которые нанизано восемнадцать катушек обмотки статора. Катушки распределены на три фазы и включены по схеме «звезда», а в генераторе Г286-по схеме «треугольник». В каждой фазе включено по шесть последовательно соединенных катушек . Концы катушек фаз присоединены к трем зажимам блока кремниевых диодов выпрямителя. Все диоды подключены к соединительным шинам.

В период работы генератора в катушках обмотки статора индуктируется э.д.с. ,под действием которого по обмотке возбуждения и в цепи подключенных потребителей протекает ток.

Ротор состоит из двух стальных шестиполюсных наконечников выполненных из мягкой стали. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярностью входят между наконечниками второй половины ротора с южной магнитной полярностью. Ротора вращается в двух шариковых подшипниках, установленных в крышках.

Катушка обмотки возбуждения нанизана на стальную втулку расположенную между полюсными наконечниками. Оба конца обмотки припаяны к двум медным контактным кольцам, установленными на изоляционные втулки .

Две графитовые щетки генератора установлены в щеткодержателе и прижимаются к контактным кольцам пружинами.

В генераторах Г221,Г250 и Г271 изолированная от корпуса щетка соединена проводником с штекерным зажимом Ш другая щетка соединена с корпусом генератора. В генераторах Г272,Г266 и Г286 обе щетки изолированы от корпуса и соединены с штекерными зажимами Ш.

Полюсные наконечники втулка и изоляционные втулки контактных колец напрессованы на рифленую поверхность вала ротора.

Крышки и генератора имеют прорези для движения воздуха, создаваемого крыльчаткой шкива.

На крышке установлены минусовой зажим -- (винт ,ввернутый в крышку) и изолированный от корпуса плюсовой зажим +.

Генераторы серии Г250 (Г250-Г1,-Ж1,-Е1,-И1, и т.д.) отличаются друг от друга шкивами. В генераторе Г250-Ж1 смещена лапа крепления .

Генератор Г286 имеет конструкцию, аналогичную конструкции генераторов Г250,Г271,Г272,Г266, но больше габариты и массу. Обмотка статора соединена по схеме «треугольник», что позволяет уменьшить сечение проводников обмотки и габариты статора.

Основные данные генератора Г221,Г250,(Г250-Г1,-Ж1,-Е1,-И1),Г266,Г271,Г272 и Г286 . По ГОСТУ 3940-71 для генераторов, спроектированных после 1 января 1973г, номинальное напряжение принимают 14 и 28 В.

Переменный ток генератора преобразуется в постоянный выпрямителем, собранным по трехфазной двух полупериодной схеме на шести кремниевых диодах. Конструкция и электрическая схема выпрямительного блока типа ВБГ. Блок состоит из трех секций ,установленных на пластмассовом основании и двух соединительных шин. Каждая секция блока состоит из алюминиевой отливки с ребрами (теплоотвода),в двух гнездах которой собраны р-n переходы выпрямительных диодов. В одном гнезде р-n переходе имеет на корпусе р-зону, а в другом n-зону. Противоположные зоны переходов имеют выводы которые припаиваются к соединительным шинам. Минусовая шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора, а плюсовая изолирована от корпуса и соединена с зажимом «+». Каждая секция имеет токоподводящий зажим к которому подсоединяется один из концов фазовой обмотки статора.

Выпрямительный блок типа БПВ генератора Г221 состоит из шести диодов ВА-20,которые запрессованы (по три штуки) в крышке генератора и специальной пластине-теплоотвода (держателе) . Диоды выпускаются в двух исполнениях -с прямой и обратной полярность. Для отличия диодов донышко корпуса диода прямой полярности окрашено в красный цвет, а донышко диода обратной полярности -в черный.

Генератор Г221 отличается от генератора Г250 и других в основном тем ,что обмотка статора имеет нулевой вывод 85, который подключается к реле контроля заряда. Цифра 67 является условным обозначением вывода обмотки возбуждения, а цифра 30-вывод от выпрямителя.

Принцип действия генераторов переменного тока

Упрощенная схема устройства автомобильного генератора переменного тока с клювообразным ротором представлена на рис. 1.



Рис. 1. Автомобильный генератор переменного тока с клювообразным ротором

В крышке 4 со стороны контактных колец установлены пластмассовый щеткодержатель 8 с двумя прямоугольными меднографитовыми щетками 6 и выпрямительный блок 1. При помощи крыльчатки 15 создается притяжная вентиляция для охлаждения генератора. Привод генератора осуществляется при помощи шкива 13.

Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении замка зажигания на обмотку возбуждения 2 подается напряжение аккумуляторной батареи, которое вызывает появление тока возбуждения. Ток возбуждения, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитный поток, рабочая часть которого распределяется по клювообразным полюсам одной полярности. Выходя из полюсов, магнитный поток пересекает воздушный зазор, проходит по зубцам и спинке статора 10, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюсы другой полярности и замыкается через втулку и вал.

При вращении ротора 3 под каждым зубцом статора 10 проходит попеременно то положительный, то отрицательный полюс, т. е. магнитный поток, пересекающий обмотку статора 11, изменяется по величине и направлению. При этом в обмотках фазы будет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС, действующее значение которой

(1.1 )

где f - частота; w - число витков обмотки одной фазы; k_об- обмоточный коэффициент; Ф - магнитный поток.

Частота

,

где p - число пар полюсов; n - частота вращения.

3начение обмоточного коэффициента k_об зависит от числа пазов

статора, приходящихся на полюс и фазу

q= z/(2pm)

где z - число пазов; m - число фаз.

Рис. 2. Форма пазов статора:

а -- открытая; б -- полузакрытая; в -- полузакрытая при одновитковых катушках



Рис. 3. Схема обмотки статора при соединении фаз в звезду и числе пазов 18:

Н1, Н2 Н3 -- начала фаз;

К1 K2, K2 -- концы фаз

Рис. 4. Схема обмотки статора при соединении фаз в звезду и числе пазов 36:

Н1, H2 Н3 -- начала фаз;

K1 К2. К3 -- концы фаз

Рис. 5. Схема соединений обмоток фаз статора в двойную звезду (число пазов 18):

Н1 H2, Н3 К1 K2 К3 -- начала и концы фаз первой звезды; Н4 Н5. Н6:

К4, K5,К6 -- начала и концы фаз второй звезды;

HI , HII ,HIII - выводы фаз обмоток статора

Чтобы не усложнять чертежа, половины катушек остальных двух фаз условно показаны слитными боковыми сторонами, хотя все они наматываются таким же образом, как описано выше для первой фазы. Фазы обмотки, изображенной на рис.8, соединены в двойную звезду.

Рис. 6. Схема соединений обмоток статора в двойную звезду с намоткой «в

развал» (число пазов 36):

Н1, Н2, Н3; К1 К2, К3 -- начало и концы фаз первой звезды;

Н4 Н5, Н6. К4, К5, К6 -- начало и концы фаз второй звезды;

НI ,HII , HIII -- выводы фаз обмоток статора

У некоторых генераторов размещают в статоре две самостоя­тельные трехфазные обмотки, соединенные в звезду и имеющие различное число витков или различное сечение провода.

В качестве примера на рис. 9 показана схема соединений такого генератора. Обмотка статора 2 имеет большее число витков провода меньшего сечения, чем обмотка 3, которая, наоборот, имеет меньше витков более толстого провода. Обе обмотки присоединены каждая к своему комплекту вентилей выпрямительного устройства 4, все вентили которого имеют общие выводы «+» и «--». В остальном схема соединения генератора с регулятором напряжения РН и батареей 5 -- обычного типа.

Такая конструкция позволяет обеспечить достаточно большую мощность генератора на большой скорости движения автомобиля и в то же время сохранить малую частоту вращения начала отдачи, необходимую при городской езде.

При работе автомобиля в городе, при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя в генераторе работает обмотка 2 с большим числом витков и питает через выпрямитель 4 аккумуляторную батарею 5. При движении автомобиля с большой скоростью на загородных дорогах вступает в работу обмотка 3 и теперь к потребителям поступает ток от двух обмоток, различный по величине: от обмотки 2 (примерно 1/3) и от обмотки 3 (примерно 2/3 общей величины). На рис. 9 справа показаны характери­стики тока, отдаваемого отдельно обмотками 2 и 3, а также при совместном действии обеих обмоток в зависимости от частоты вращения генератора.

Для отечественных генераторов характерны следующие параметры:

z	18	36	72
Kоб	0,866	1	0,966
q	0,5	1,0	2

В фазах обмотки статора синхронного генератора индуцируется ЭДС, описываемая зависимостью, которую можно переписать в более простом виде:

(1.2)

где С_е= 4, 44 рwk_об/60 - постоянный коэффициент.

Характер изменения ЭДС в проводниках обмотки статора зависит от кривой распределения магнитной индукции в зазоре, которая определяется формой полюса. Форму полюса делают такой, чтобы форма ЭДС приближалась к синусоиде.

В автомобильных генераторах наибольшее применение нашли трехфазные мостовые двухполупериодные схемы выпрямления. В этих схемах наиболее благоприятное соотношение между выпрямленной мощностью Р_d. И мощностью генератора Р_г (теоретически Р_г = 1 ,045Р _d)' Трехфазная мостовая схема выпрямления обеспечивает относительно небольшие пульсации выпрямленного напряжения, что является одним из важных требований к автомобильным генераторам в связи с широким применением электроники на автомобиле.

Работает мостовая трехфазная схема выпрямления следующим образом. Предположим, что обмотки статора генератора соединены по схеме «звезда» (рис. 2а). В каждый данный момент времени работает тот диод первой группы, у которого анодный вывод в это время имеет наибольший положительный потенциал относительно нейтральной точки N генератора, а вместе с ним - диод второй группы, у которого катодный вывод имеет наибольший по абсолютному значению отрицательный потенциал относительно этой же точки. Частота пульсации выпрямленного напряжения при такой схеме выпрямления равна удвоенному числу фаз генератора, т. е. шесть пульсаций за период (рис. 2б).

Для повышения мощности генератора в выпрямителе могут использоваться диоды, подключенные к нейтрали трехфазной обмотки статора, соединенного по схеме «звезда". Этот эффект достигается тем, что в реальных условиях форма напряжения, вырабатываемого генератором, отлична от синусоиды и потенциал нейтральной точки периодически отличается от нуля.

Рис. 7 Мостовая трехфазная схема выпрямления: а - электрическая схема; б - осциллограммы фазных и выпрямленного напряжений.

На современных генераторах для питания обмотки возбуждения применяется отдельный выпрямитель. Он состоит из трех дополнительных маломощных диодов (типа Д 223 А с номинальным током 2 А) и трех диодов, общих с силовым выпрямителем. Принцип действия выпрямителя для питания обмотки возбуждения такой же, как и у силового выпрямителя. Применение диодов с меньшим падением напряжения в прямом направлении позволяет повысить ток отдачи генератора. Кроме того, подключение обмотки возбуждения к дополнительному выпрямителю препятствует протеканию через нее тока разрядки аккумуляторной батареи при неработающем двигателе.

В выпрямительных блоках генераторов последних конструкций, например, в компактных генераторах Bosch, вместо обычных силовых диодов используются стабилитроны. Применение силовых стабилитронов позволяет ограничить пики напряжения генератора.

Для соединения фазных обмоток по схеме «звезда» справедливы следующие соотношения:

где U_л и U_ф - соответственно линейное и фазное напряжение;I_л I_ф соответственно линейная и фазная сила тока.

К выпрямителю подается линейное напряжение генератора. Выпрямленное напряжение U_{d -} пульсирует с частотой f_n, В 6 раз большей частоты переменного напряжения генератора, т. е. f_n = 6pn= 6pn/60 = 0,1 pn.

Минимальное значение выпрямленного напряжения равно 1,5 U_Фmax, а максимальное 1,73 U_Фmах. Пульсация выпрямленного напряжения при соединении обмоток генератора по схеме «звезда»

= (1,73-1,5) U_Фmах= 0,23 U_Фmах,

где U_Фmах - амплитудное значение фазного напряжения (рис. 1.4.6.)

Среднее значение выпрямленного напряжения (период пульсации Т/6)

где Т - период времени; (J) - угловая частота.

Следовательно, пульсация выпрямленного напряжения

Например, при среднем значении выпрямленного напряжения 14 В пульсация равна 1,95 В. При этом максимальное значение выпрямленного напряжения 14,65 В, а минимальное 12,7 В.

Ток при подключении к выпрямителю активной нагрузки где - R_H сопротивление нагрузки.

Форма выпрямленного тока имеет такой же вид, как и выпрямленного напряжения, т. е. выпрямленный ток будет пульсирующим с амплитудой

I_dтax = И_dтах / R_H

Среднее значение выпрямленного тока 6 Tl_r2

I_d = I_dmax costdt = 0,955I_dmax

Действующее значение фазного тока

I_ф = = O,775I_dmax

или

I_ф = 0,815I_d.

При рассмотрении соотношений напряжений и токов генератора переменного тока со встроенным выпрямителем следует учитывать, что диоды выпрямителя не являются идеальными ключами и что форма кривой напряжения отлична от синусоиды. Поэтому в реальных условиях значения выпрямленного тока и напряжения будут отличаться от теоретических.

Характеристики генераторов переменного тока

Внешняя характеристика, т. е. зависимость напряжения генератора от тока И_Г (/г) при n = const, может определяться при самовозбуждении и независимом возбуждении.

Снижение напряжения при увеличении нагрузки происходит из-за падения напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора, размагничивающего действия реакции якоря, уменьшающей магнитный поток в воздушном зазоре. Из семейства внешних характеристик определяется максимальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.



Рис. 8 Характеристики генератора переменного тока: а - скоростная регулировочная; б - токоскоростная

Скоростная регулировочная характеристика Iв(n) (рис. 3а) обычно определяется при нескольких значениях тока нагрузки. Минимальное значение тока возбуждения определяется при токе нагрузки генератора, равном нулю, и максимальной частоте вращения. Скоростные регулировочные характеристики позволяют определить диапазон изменения тока возбуждения с изменением нагрузки при постоянном напряжении.

Токоскоростная характеристика Iг(n) (рис. 3б) имеет важное значение при разработке и выборе генератора.

Все современные автомобильные генераторы обладают свойством самоограничения максимального тока. Это связано с тем, что с увеличением частоты вращения ротора генератора, а следовательно, с увеличением частоты индуцированного в обмотке статора переменного тока увеличивается индуктивное сопротивление обмотки статора генератора, пропорциональное квадрату числа витков в фазе. Вследствие этого с увеличением частоты вращения ток генератора увеличивается медленнее, асимптотически стремясь к некоторому предельному значению. При замыкании внешней цепи на сопротивление нагрузки индуцированная в обмотке статора электродвижущая сила вызывает ток

 (1.2)

где R_a, и X_L - соответственно активное и индуктивное сопротивление обмотки статора.

С увеличением частоты вращения индуктивная составляющая возрастает и становится значительно больше активной составляющей, следовательно, последней можно пренебречь. При этом ток будет постоянным, не зависящим от частоты вращения, а определяемым пара метрами обмоток генератора и магнитным потоком:

Бесконтактные генераторы с электромагнитным возбуждением

К бесконтактным генераторам с электромагнитным возбуждением относятся индукторные генераторы и генераторы с укороченными клювами. Работает генератор следующим образом.

Обмотка возбуждения 1, по которой протекает постоянный ток, создает в магнитной системе поток (показан пунктиром), который при вращении ротора изменяется по величине без изменения знака. Этот поток замыкается, проходя через воздушный зазор между втулкой 2 и валом 3, ротор 5, зубцы которого выполнены в виде звездочки, воздушный зазор между ротором и статором, магнитопровод статора 6 и крышку 4.

Изменение магнитного потока в якоре при вращении ротора происходит за счет изменения магнитного сопротивления воздушного зазора между зубцами статора и ротора. Магнитный поток Ф у индукторных генераторов пульсирующий (рис. 1.8). Магнитный поток в воздушном зазоре периодически изменяется от Ф_mах, когда оси зубцов ротора и статора совпадают, до Ф_miп, когда оси зубцов ротора и статора смещены на угол 180 электрических градусов. Таким образом, магнитный поток имеет среднюю постоянную

Ф_ср = 0,5(Ф_mах + Ф_miП)

И переменную составляющую с амплитудой

Ф_пер = 0,5(Ф_mах - Ф_miП)·

Если принять изменение переменной составляющей магнитного потока в зубце по синусоидальному закону

Действующее значение ЭДС холостого хода

Е_о = 2,22 fz_s w_K (Ф_mах -Ф_miП) = 4,44fZsWкФ_пер'

3убец и впадина ротора (индуктора) генератора образуют пару полюсов, поэтому частота тока якоря в индукторе генератора

f=znl60,

где z- число зубцов ротора.

В генераторах с укороченными полюсами бесконтактность достигается за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения 4 с помощью немагнитной обоймы 1. Полюсы 2 клювообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части ротора. В процессе вращения ротора магнитный поток возбуждения пересекает витки обмотки статора 3, индуцируя в них ЭДС. ЭТИ генераторы просты по конструкции, технологичны. Роторы имеют малое рассеяние. К недостаткам можно отнести несколько большую, чем у контактных генераторов, массу при той же мощности. Также следует отметить трудность крепления обмотки возбуждения и обеспечения жесткости и механической прочности ее крепления.

Электрооборудование автомобилей. Система электросна6жения

Разные полюсы и контактные кольца В. Обмотка возбуждения изолирована от полюсов пластмассовым каркасом. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам. Для предотвращения проворачивания и междувиткового замыкания обмотка пропитана лаком, а ротор в сборе для снижения вибрации сбалансирован в двух плоскостях. Обмотка имеет следующие параметры: число витков 420, диаметр медного провода 0,8 мм и сопротивление обмотки в холодном состоянии 2,6 Ом.

Крышки генератора 4 и 14 литые, выполнены из алюминиевого сплава. В крышках установлены шарикоподшипники 5 и 16, причём в канавке крышки со стороны контактных колец для предотвращения проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника установлено резиновое кольцо 6. Крышки имеют вентиляционные окна. Со стороны при вода крышка имеет стальной болт 13 крепления натяжной планки генератора и армированную стальную втулку в крепежной лапе генератора. В крепежной лапе со стороны контактных колец вставлена резиновая армированная втулка 1, позволяющая выбирать осевой зазор при креплении генератора на двигателе. На крышке со стороны контактных колец расположены щеткодержатель 7 с двумя щетками, конструктивно объединенный с интегральным регулятором напряжения, выпрямительный блок стремя дополнительными диодами для питания обмотки возбуждения помехоподавительный конденсатор 3 емкостью 2,2 мкФ подсоединенный к генератору с помощью флажкового штекера.

Интегральный регулятор напряжения и конденсатор имеют герметичное исполнение. Протяжная вентиляция генератора осуществляется центробежным вентилятором 17, насаженным через сегментную шпонку 15 на вал ротора.

Электрическая схема генератора 37.3701 показана на рис. 1.11. Показатели использования материалов генератора 37.3701 улучшены по сравнению с генераторами Г221 (14 В, 590 Вт) и Г222 (14 В, 660 Вт) за счет совершенствования электромагнитной системы и увеличения тока возбуждения, что позволило получить требуемое повышение мощности практически без увеличения массы и основных размеров генератора.

Для оценки использования материалов генераторов применяют коэффициент использования (максимальный)

К_тах = Ргтах / G_p

Генератор состоит из статора, ротора, крышки со стороны привода, крышки со стороны контактных колец с выпрямительным блоком и шкива с вентилятором.

Пакет статора набран из пластин электротехнической стали толщиной 1 мм, соединенных при помощи сварки в четырех точках. Трехфазная обмотка 1В статора расположена в пазах полузакрытой формы. Обмотка трехплоскостная, двухслойная, с числом пазов на полюс и фазу, равным 1. Фазовые обмотки соединены в двойную «звезду". Число витков В фазе 54. Диаметр провода фазы 0,95 мм, сопротивление фазы в холодном состоянии 0,155 Ом.

Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования

Поражение электрическим током и его воздействие на организм человека. Нарушение правил электробезопасности при использовании технологического оборудования, электроустановок и непосредственное соприкосновение с то-коведущими частями установок, находящихся под напряжением, создает опасность поражения электрическим током.

Прохождение электрического тока через организм человека оказывает термическое, электролитическое и биологическое действия. Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве крови, кровеносных сосудов; электролитическое -- в разложении крови; биологическое -- в раздражении живых тканей организма, что может привести к прекращению деятельности органов кровообращения и дыхания.

Исход действия электрического тока на организм человека зависит от величины и напряжения тока, частоты, продолжительности воздействия, пути тока и общего состояния человека. Исследованиями установлено, что ток силой около 1 мА является ощутимым (пороговым). При увеличении тока человек начинает ощущать болезненные сокращения мышц, а при токе 12-15 мА уже не в состоянии управлять своей мышечной системой и не может самостоятельно оторваться от источника тока. Такие токи называют неотпускающими токами. При дальнейшем увеличении тока может наступить фибрилляция (судорожное сокращение) сердца. Ток 100 мА считают смертельным.

Многообразие действий электрического тока может привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы -- это местные повреждения тканей организма, которые бывают следующих видов:

-- электрический ожог (контактный) токовый -- получается в результате соприкосновения (контакта) человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. Различают четыре степени ожогов: I -- покраснение кожи; II -- образование пузырей; III -- омертвение всей толщи кожи; IV -- обугливание тканей организма. Тяжесть поражения обусловливается не столько степенью ожога, сколько площадью обожженной поверхности тела. Токовые ожоги возникают при напряжении не выше 1000 В и являются чаще всего ожогами I--II степени;

-- дуговой (бесконтактный) ожог -- возникает при напряжении более 2000 В. В этом случае между телом человека и токоведущей частью оборудования возникает электрический разряд (дуга), температура которого превышает 3000 "С. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые (III--IV степени).

Электрические знаки -- это пятна серого и бледно-желтого цвета, царапины, ушибы на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Форма знака может соответствовать форме токоведущей части, которой коснулся пострадавший. Лечение электрических знаков в большинстве случаев завершается благополучно, пораженное место восстанавливает чувствительность и эластичность.

Металлизация кожи представляет собой проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги или растворенного в электролитах электролизных ванн. В пораженном месте кожа становится шероховатой, жесткой и приобретает соответствующую окраску (например, зеленую -- от соприкосновения с медью). Работы, при которых есть вероятность возникновения электрической дуги, следует выполнять в очках, а одежда работающего должна быть застегнута на все пуговицы.

Электроофтальмия -- это поражение конъюнктивы и кожи век в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей при электрической дуге.

Механические повреждения могут возникнуть в результате непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием электрического тока. Механические повреждения (разрывы кожи, кровеносных сосудов, переломы костей) относят к травмам, требующим продолжительного лечения.

Электрический удар -- возбуждение живых тканей и внутренних органов человека, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Электроудары бывают четырех степеней:

I -- судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II -- судороги мышц, потеря сознания при сохранении дыхания и работе сердца;

III -- потеря сознания, остановка сердца или дыхания;

IV -- клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Воздействие тока может быть и рефлекторным (не прямым), когда происходит поражение центральной нервной системы. Это также может нарушить кровообращение и дыхание.

Электрический шок -- разновидность электроудара, когда происходит тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током. Сопровождается глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ. Шоковое состояние длится от нескольких минут до суток. Может закончиться летальным исходом при отсутствии своевременной врачебной помощи.

Степень опасности при поражении электрическим током зависит также и от схемы включения человека в электросеть.

Если человек замыкает телом два фазных провода, то он попадает под полное линейное напряжение сети. При расчетном сопротивлении тела человека 1000 Ом и напряжении 380 В сила тока поражения может достигнуть значения 380 мА, что является опасным для жизни человека.

Кроме того, поражающее действие тока может быть различным даже при одном и том же значении его величины. Это зависит от того, через какие органы проходит ток ("петли тока") (рис. 8.1, 8.2).

Рис. 8.1. Характерные пути тока в человеке ("петли тока"):

1 -- рука-рука; 2 -- правая рука-ноги; 3 -- левая рука-ноги; 4 -- правая рука-правая нога; 5 -- правая рука-левая нога; 6 -- левая рука-левая нога; 7 -- левая рука-правая нога; 8 -- обе руки-обе ноги; 9 -- нога-нога; 10 -- голова-руки; 11 -- голова-ноги; 12 -- голова-правая рука; 13 -- голова-левая рука; 14 -- голова-правая нога; 15 -- голова-левая нога

Рис. 8.2. Зависимость сопротивления тела человека и силы тока, проходящего через него, от приложенного напряжения:

1-2 -- переменный ток, 3--4 -- постоянный ток

Однофазное включение -- это соприкосновение тела человека с одним токоведущим проводом и землей. В этом случае степень опасности поражения человека зависит от наличия заземления нейтрали. При прикосновении к системе с изолированной нейтралью в электрическую цепь, кроме сопротивления самого человека, его обуви и пола, включается сопротивление изоляции проводов других фаз.

Под напряжением также может оказаться корпус оборудования или машин в результате накопления статического электричества. Под статическим электричеством понимается потенциальный запас электрической энергии, образующийся на корпусе оборудования в результате трения или индукционного влияния сильных электрических разрядов. Статические разряды могут образовываться в помещениях с большим количеством пыли органического происхождения, а также накапливаться на людях при пользовании бельем и одеждой из шелка, шерсти и искусственных волокон при движении по токонепроводящему синтетическому покрытию пола (линолеум, ковролин и т. п.).

Искровой заряд статического электричества, часто достигающий нескольких десятков тысяч вольт, может быть причиной взрыва и пожара. Для предотвращения накапливания статического электричества необходимо устраивать мокрую уборку в помещениях, пользоваться спецодеждой из естественных тканей и спецобувью, а также обеспечивать качество вентиляции в соответствии с санитарными нормами.

При падении на землю случайно оборванного электрического провода, при пробое изоляции на землю в электрической установке, а также в местах расположения заземления или грозозащитного устройства поверхность земли может оказаться под электрическим напряжением. Образуется зона растекания токов замыкания в радиусе до 20 м от за-землителя. Между двумя точками поверхности земли в этой зоне, отстоящими друг от друга в радиальном направлении на расстояние шага (0,8 м), образуется шаговое напряжение, под которым могут оказаться ноги человека.

Шаговое напряжение зависит от распределения потенциала на поверхности земли, длины шага, положения человека относительно заземлителя и направления по отношению к месту замыкания. Шаговое напряжение считается безопасным, если оно не превышает 40 В. Чем ближе будет находиться человек к месту соприкосновения провода с землей, тем под большим шаговым напряжением он окажется.

Движение человека по спирали от места замыкания безопасно, так как разность потенциалов на ногах человека будет близка нулю. На величину шагового напряжения влияет и ширина шага человека. Чем шире шаг, тем большее напряжение испытывает человек.

При попадании под опасное шаговое напряжение необходимо выходить из зоны растекания токов замыкания шагами (в пределах 25-30 см) или прыжками на одной ноге.

Защита от опасности поражения электрическим током. Для защиты от поражения электрическим током при работе с электрооборудованием, находящимся под напряжением, необходимо использовать общие и индивидуальные электрозащитные средства. К общим средствам защиты относятся: защитные ограждения; заземление, зануление и отключение корпусов электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением; применение малого безопасного напряжения 12-36 В; предупредительные плакаты, вывешиваемые у опасных мест; автоматические воздушные выключатели.

Ограждению подлежат все токоведущие неизолированные части электрических устройств (провода, шины, контакты рубильников и предохранителей и т. п.).

Защитное заземление, зануление и автоматическое отключение предназначены для снижения напряжения или полного отключения электроустановок, металлические корпуса которых оказались под напряжением. Обычно применяют искусственные заземлители: специально забиваемые в землю металлические стержни, трубы диаметром 25-50 мм и длиной 2-3 м, металлические полосы размером 40 х 4 мм, горизонтально прокладываемые в земле.

В качестве заземляющих проводников целесообразно использовать металлические конструкции зданий, металлические трубопроводы водопровода, имеющие соединение с землей. Широкое использование естественных заземлителей сокращает расходы и продолжительность работ по устройству заземлений.

В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом. В случае возникновения напряжения на корпусе электроустановки с защитным заземлением большая часть электрического тока пройдет по параллельной цепи, а не через тело человека. Ток, проходящий через тело человека, не представит большой опасности, так как сопротивление тела человека значительно больше (1000 Ом), чем сопротивление заземления (4 Ом). На практике защитное заземление считается обеспечивающим безопасность, если напряжение прикосновения не будет превышать 40 В.

Для защиты от поражения электротоком в четырехпро-водных сетях, питаемых трансформатором с глухозаземлен-ной нейтралью, применяют защитное зануление. Этот вид защиты представляет собой соединение металлических частей установки, не находящихся под напряжением, с заземленным в трансформаторном пункте нулевым проводом. В случае появления напряжения на корпусе установки происходит короткое замыкание в сети и сгорают предохранители, что приводит к отключению напряжения от электроустановки.

Защитное отключение служит средством защиты от электротравматизма при однофазном замыкании на землю. Оно обычно применяется в случаях, когда электробезопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления, в условиях скалистого грунта или подвижного характера работ. Защитное отключение осуществляется с помощью аппарата, встроенного в распределительное или пусковое устройство.

К общим средствам защиты также относят предупредительные плакаты, которые в зависимости от назначения подразделяются на предостерегающие, запрещающие и напоминающие.

Индивидуальные защитные средства подразделяются на основные и дополнительные. Основными защитными изолирующими средствами в установках до 1000 В являются штанги изолирующие, клещи изолирующие и электроизмерительные указатели напряжения, диэлектрические перчатки, сле-сарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками. Изоляция перечисленных средств длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, и они позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Дополнительными изолирующими защитными средствами называются средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током. Они дополняют основные средства защиты, а также могут служить для защиты от напряжения прикосновения и шагового напряжения. Дополнительными защитными средствами в установках до 1000 В служат диэлектрические галоши, диэлектрические коврики, изолирующие подставки.

Список использованной литературы

1. Василевский В.И., Купеев Ю.А. Автомобильные генераторы.

М., «Транспорт», 1978

2. Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электронные приборы автомобилей.

М., «Транспорт», 1996

Размещено на Allbest.ru