Аккумулятор и генератор для автомобиля

Курсовая работа

На автомобилях и автобусах при меняются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Батареи служат для питания всех потребителей электрической энергии систем зажигания, пуска,

Освещение, сигнализации и т. д. при неработающем двигателе, а также

Для питания потребителей совместно с генератором, когда потребляемая ими сила тока превышает максимальную для генератора величину.

Аккумуляторные батареи при малых габаритах, массе и стоимости должны обладать большой емкостью, малыми сопротивлением и саморазрядом, большими сроком службы и прочностью, быть надежными в эксплуатации. При пуске холодного двигателя стартером аккумуляторные батареи должны обеспечивать отдачу большой силы тока при малом падении напряжения.

Свинцовая аккумуляторная батарея состоит из бака, который изготавливают из эбонита, полиэтилена или асфальтопековой пластмассы. Внутрь бака из асфальтопековой пластмассы запрессовывают кислостойкие вставки.

На дне бака выполнены четыре ребра, на которые ножками опирается каждая положительная и отрицательная пластины. Во избежание замыкания ножки положительных и отрицательных пластин опираются на разные ребра.

В пространстве между ребрами скапливается осыпающая с течением времени активная масса пластин(шлам),что на некоторое время предупреждает замыкание разноименных пластин. В батареях типа 6СТ-60 и других в крышках баков, изготавливаемых из эбонита или полиэтилена, имеются четыре отверстия: два крайних, для полюсных выводов полубаков пластин, одно заливное, закрываемое резьбовой пробкой и вентиляционной. В два крайних отверстия для надежного уплотнения полюсных выводов при изготовлении крышек заливают свинцовые втулки. Для надежного крепления наконечников стартерных проводов плюсовой и минусовой вывод- -конусные. В зависимости от полярности выводы обозначаются знаками<+> и <

  • >.Плюсовой вывод имеет больший диаметр. Сообщение внутренней полости бака с атмосферой осуществляется через отверстие. К выводам приваривают меж аккумуляторные перемычки и верхнюю часть свинцовых втулок, установленных в крышках при изготовлении их. Выводы являются продолжением мостиков. Герметичность стыка крышек со стенками баков обеспечивается кислотоупорной мастикой, которая состоит примерно из 75% нефтяного битума№5 и 25% машинного масла.

Внутрь каждого отсека бака устанавливается блок разноименных пластин с сепараторами.

Решетки пластин отливают из антикоррозионного сплава, содержащего 92-93% свинца и 7-8% сурьмы. В сплав для решеток положительных пластин, кроме сурьмы, добавляют 0,1-0,2% мышьяка. Сурьму и мышьяка добавляют для увеличения механической прочности и уменьшения коррозии решетки, а также улучшения литейных свойств сплава.

10 стр., 4899 слов

Эксплуатация аккумуляторной батареи

... выводами батареи. Выводы большинства отечественных и импортных аккумуляторных батарей имеют конусную форму, обеспечивающую сохранение надежного контакта с клеммами проводов при износе их в процессе эксплуатации ... пластин и выводов тока и соединяют аккумуляторы батареи между собой. Решетки пластин ... пластин выпадающей активной массой, позволяет устанавливать блоки пластин непосредственно на днище бака ...

Для увеличения емкости аккумулятора в ячейки решеток вмазывают активную массу, изготовленную из свинцового порошка и раствора серной кислоты для отрицательных и положительных пластин. Активная масса пластин обладает большой пористостью, а поэтому площадь рабочей поверхности, соприкасающейся с электролитом, увеличивается, и в результате возрастает емкость аккумулятора.

Для увеличения срока службы положительных пластин активную массу упрочняют добавки в нее полипропиленового волокна. При такой технологии изготовления положительных пластин сепараторы из стекловолокна не устанавливают.

В активную массу отрицательных пластин при ее изготовлении добавляют до 2% расширителей (сернокислый барий и дубитель БНФ),предотвращающих усадку и быстрое затвердение активной массы.. В следствие этого ограничивается уменьшение проходного сечения пор в активной массе при эксплуатации аккумуляторной батареи и связанное с этим преждевременное уменьшение емкости и снижение срока службы пластин.

Активная масса пластин вмазывается в решетки с обеих сторон, после чего пластины прессуют для получения большей пористости подвергают специальной обработке, заряда называется формированием.

В конце формирования большая часть активной массы положительных пластин превращается в перекись свинца PbO2 (темно-коричневого цвета),а отрицательных –в губчатый свинец Pb(серого цвета), в следствии чего емкость аккумулятора увеличивается до номинальной величены .Заводы выпускают аккумуляторные батарей с сухими заряженными пластинами.

Для увеличения срока службы аккумулятора решетки положительных пластин, прочность которых в результате окисления при заряде уменьшается, имеют большую толщину, чем отрицательные пластины.

Для уменьшения коробления крайней положительной пластины ввиду значительного изменения объема ее активной массы при разряде аккумулятора у большинства батарей положительных пластин в блоке устанавливают на одну меньше, чем отрицательных. Благодаря этому обе стороны подвергаются одинаковому изменению объема активной массы и она меньше коробится.

Для увеличения емкости и уменьшения внутреннего сопротивления в каждом аккумуляторе устанавливают по несколько штук пластин. К мостикам с выводами приваривают ушки одноименных пластин. Полу блоки отрицательных и положительных пластин собирают в блок, при этом соприкосновение разноименных пластин предотвращается сепараторами.

Сепараторы изготавливают из кислотостойких материалов—микропористой пластмассы(мипласта),микропористого эбонита(мипора),стекловолокна и др.

Одна сторона сепараторов ,изготовленных из мипора или мипласта, имеет ребра, которые обращены к положительным пластинам. При такой установке сепараторов обеспечивается лучший доступ электролита в поры активной массы положительных пластин, что способствует повышению емкости аккумулятора.

При установке двойных сепараторов к положительным пластинам ставят сепаратор из стекловолокна, что уменьшает о ползание активной массы, вследствие чего увеличивается срок службы пластин.

20 стр., 9951 слов

Свинцово-кислотные аккумуляторы

... Активные вещества аккумулятора сосредоточены в электролите и положительных и отрицательных электродах, а совокупность этих веществ называется электрохимической системой. В свинцово-кислотных аккумуляторных батареях электролитом является раствор серной кислоты, активным веществом положительных пластин ...

Сепаратор из стекловолокна замедляют диффузию электролита в пластины, что являются причиной снижения напряжения и емкости батарей, особенно при снижении температуры электролита.

Над сепараторами в каждом аккумуляторе устанавливают тонкий перфорированный предохранительный щиток из хлорвинила или другого кислостойкого материала для защиты кромок сепараторов от механических повреждений при измерении плотности и ли при проверке уровня электролита.

Минимальный срок службы аккумуляторной батареи с одинарными сепараторами из мипласта или мипора-не менее 18мес при пробеге автомобиля не более 60 тыс. км ; для батарей с двойными сепараторами-не менее 24мес при пробеге автомобиля не более 75 тыс. км ..

Аккумуляторные батареи имеют на перемычках обозначения, характеризующие: тип; число последовательно соединенных аккумуляторов(3 или 6),определяющее номинальное напряжение(6 или 12 В);назначение(СТ- стартерная для автомобилей и автобусов или ТСТ- стартерная для автомобилей тяжелой службы, тракторов, сельскохозяйственных машин и т.п.); номинальную емкость при 20-часовом режиме разряда (А./ч);обозначение, характеризующее материал моноблока ( Э-эбонит, Т-полиэтилен, П-асфальтопековая пластмасса),буква, указывающих материал сепараторов(Р-мипор,М-мипласт,С-стекловолокно),и соответствующий ГОСТ

Примерно условно обозначения батареи с шестью последовательно соединенными аккумуляторами, номинальной емкостью 75 А/ч,исполненной в моноблоке из эбонита и сепараторами из мипласта : 6СТ-75ЭМ ГОСТ 959.15-71.

Пример условного обозначения батареи для тяжелой службы с тремя последовательно соединенными аккумуляторами, номинальной емкостью 150 А/ч, исполненной в моноблоке из эбонита и сепараторами из мипласта со стекловолокном: 3ТСТ-150ЭМСГОСТ 959.8-71.Все батареи выпускаются в сухозаряженном исполнении.

Cтартёрные батареи при небольших габаритных размерах обладают малым внутренним сопротивлением и большой емкостью.

В аккумуляторных батареях 6СТ-75, 6СТ-55(новой конструкции)моноблок закрывается одной, общей для всех аккумуляторов , пластмассовой крышкой, приваренной по периферии к наружным стенкам блока. Крышка закрывает меж аккумуляторные перемычки и имеет над каждым аккумулятором отверстие, закрываемое пробкой. Соединения крышки с торцами стенок моноблока при сборке уплотняются эпоксидной смолой, что предотвращает переливание электролита из одного аккумулятора в другой.

Такие батареи не ремонтируют ; в них невозможно проверять каждый аккумулятор нагрузочной вилкой .Наружная поверхность крышки таких батарей меньше загрязняется, что снижает саморазряд батарей.

На автомобилях КамАЗ применяют батареи 6СТ-190ТР без

элетроподогрева и 6СТ-190ТР-Н с электроподогревом , обеспечивающим нормальную работоспособность батареи в зимнее время при температуре воздуха до –40 С. В cпециальные карманы, выполненные в стенке каждого аккумулятора, устанавливаются по одному нагревательному элементу, состоящему из графитизированного вискозного шнура, помещенного в перфорированный футляр из кислотостойкого материала.

Электролит в карманы поступает из внутренней полости каждого аккумулятора.

Нагревательные элементы соединены параллельно и подключены через термовыключатель к двум зажимам колодки , закрепленной на наружной стенке бака. При необходимости подогрева электролита подогреватель подключают к постороннему источнику электрической энергии напряжением 24В и мощностью не менее 600 ВТ. Термоэлемент автоматически включает нагревательные элементы при температуре электролита ниже 10 С и отключает их из цепи при 15 С .

3 стр., 1333 слов

Реферат электрическая емкость конденсатора

... Это объясняется тем, что, чем меньше расстояние между пластинами, тем больше взаимное влияние между зарядами, что позволяет сосредоточить на пластинах большее количество электричества, т. е. увеличить емкость конденсатора. Электрическая проницаемость Электрическая проницаемость (в ...

Электроподогреватель используют только в зимнее время при хранении автомобиля на открытых площадках .Для уменьшения сопротивления аккумуляторных батарей 6СТ-190ТР-Н и 6СТ-190ТР в меж аккумуляторных перемычках и выводах полу блоков пластин при изготовлении их заливают медные пластины.

РАБОТА АКБ.

В заряженном аккумуляторе активная масса положительных пластин состоит из перекиси свинца PbO2 темно-коричневого цвета а активная масса отрицательных пластин- из губчатого свинца Pb серого цвета. При этом плотность электролита в зависимости от времени года и района эксплуатации колеблется в пределах 1,25-1,31 г/см .

При разряде аккумулятора активная масса отрицательных пластин преобразуется из губчатого свинца Pb в сернокислый свинец PbSO4c изменением цвета из серого в светло-серый.

Активная масса положительных пластин аккумулятора преобразуется из перекиси свинца PbO2 в сернокислый свинец PbSO4 с изменением цвета из темно- коричневого в коричневый .

Сернокислый свинец PbSO4 принято называть сульфатом свинца .

Практически при допустимом разряде аккумулятора в химических реакциях участвует не более 40-50 % активной массы пластин , так как к глубоким слоям активной массы вследствие недостаточной ее пористости электролит в необходимом количестве не поступает .Отложение кристаллов PbSO4 на поверхности стенок пор сужает и даже закупоривает поры активной массы, что затрудняет проникновение электролита к ее внутренним, более глубоким слоям. В виду этого часть химической энергии ,запасенной в виде PbO2 и Pb во внутренних слоях активной массы, не будет вступать в контакт с электролитом, что уменьшит емкость каждого аккумулятора батареи.

Так как в процессе разряда серная кислота идет на образование сернокислого свинца PbSO4 при одновременном выделении воды H2O, то плотность электролита соответственно уменьшается с 1,25-1,31 до 1,09-1,15 г/см.

Таким образом , плотность электролита при 100%-ном разряде уменьшается на 0,16 г/см, следовательно, в период разряда аккумулятора уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см соответствует снижению емкости аккумулятора на 6%.

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА ЯВЛЯЕТСЯ

ОДНИМ ИЗ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТЕПЕНИ РАЗРЯДА

АККУМУЛЯТОРА.

Состояние разряженного аккумулятора характеризуется следующим химическим составом активной массы пластин и составом электролита:

Положительные пластины ……………………PbSO4

Отрицательные пластины ……………………PbSO4

2H2O

Электролит………………………………………H2SO4

При этом плотность электролита равна 1,09-1,15г/см.

Для заряда аккумулятор включает в цепь параллельно источнику постоянного тока (генератору, выпрямителю),напряжение которого должно превышать э.д .с заряжаемого аккумулятора.

ПРИ ЗАРЯДЕ

Состояние заряженного аккумулятора характеризуется следующим химическим составом активной массы пластин и составом электролита:

Положительные пластины……………………PbO2

Отрицательные пластины……………………Pb

2H2SO4

Электролит…………………………………….H2O

Как только активная масса пластин преобразуется в PbO2 и Pb,плотность электролита при дальнейшем заряде аккумулятора перестает повышаться, что служит признаком конца заряда аккумулятора .При дальнейшем заряде будет происходить только разложение воды на водород и кислород, которые, выделяясь в воздух, вызывают сильное бурление электролита.

4 стр., 1554 слов

Электрический ток в жидкостях (электролитах)

... проводят электрический ток, называются неэлектролитами. Электролитическая диссоциация , Процесс распада электролита на ионы называется электролитической диссоциацией. С. Аррениус, который придерживался физической теории растворов, не учитывал взаимодействия электролита с водой и считал, что в растворах ...

РЕМОНТ АКБ.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ В АКБ

Для устранения короткого замыкания АКБ разбирают, заменяют поврежденные сепараторы и электроды, удаляют осадок и губку с кромок электродов. После сборки АКБ заряжают с одной перезарядкой .

КОРОБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ.

УСКОРЕННЫЙ САМОРАЗРЯД АКБ .

СУЛЬФАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ .

Существует несколько способов восстановления емкости за сульфатированных АКБ: длительный заряд малыми токами заряд на дистиллированной воде, разряды малыми токами; кратковременный (1-2ч) заряд батареи током, в 10-20 раз превышающий ток обычного заряда, и др.

Если процесс сульфитации не слишком глубок, электроды АКБ можно восстановить, разрядив батарею током 0,05 от ее емкости до напряжения 1,7 В. После этого слить электролит, и залить дистиллированную воду и заряжать током 0,03 от емкости. При достижении плотности электролита 1,09 г \см напряжение каждого аккумулятора должно быть 2.3-2.4 В. Если оно ниже ,то заряд прекращают, часть электролита заменяют дистиллированной водой и после 2- часового перерыва продолжают заряд тем же током до достижения плотности 1,09г/см и напряжение 2,3-2,4В После этого плотность доводят до нормальной и заряжают батарею током 0,1 от емкости .

Для восстановления электродов с глубокой ,но не застарелой , сульфитацией из разряженных до 1,7 В сливают электролит и заливают в них дистиллированную воду. Через час аккумуляторы заряжают, установив ток с таким расчетом, чтобы напряжением на выводах 12-вольтовой батареи было 13,8 В .Когда плотность электролита повысится до 1,12г/см, устанавливают зарядный ток, соответствующий 0,2 от емкости батареи .Зарядку ведут до начала газовыделения во всех аккумуляторах и прекращения увеличения плотности электролита .Затем АКБ включают на1,5-2-часовую разрядку примерно таким же током. Разрядку и зарядку продолжают до тех пор, пока повышается плотность электролита .

ОТСТАЮЩИЕ АККУМУЛЯТОРЫ.

ТРЕЩИНЫ В МОНОБЛОКАХ.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА И ЗАРЯДКА АКБ.

Аккумулятор, собранные после ремонта из разряженных пластин(электродов),заливают электролитом плотностью 1,12г/см после охлаждения до температуры 25С.Залитую АКБ выдерживают в течение 2-4ч.

В качестве источника тока для зарядки АКБ используют выпрямители типа ВСА или специальные зарядные агрегаты. Зарядку ведут током, равным 0,1 от емкости батареи. Напряжение на каждом аккумуляторе должно быть 2,7-3,0 В. Во время зарядки контролируют температуру электролита. Она не должна подниматься выше 45С. Если температура окажется выше ,уменьшают зарядный ток или прекращают зарядку на некоторое время. Заканчивают зарядку после того ,как начнется обильное газовыделение, а плотность электролита стабилизируется и не будет меняться в течение 2 часов. После 30 минут выдержки проверяют плотность электролита. Если она не соответствует установленной для данной зоны эксплуатации то доливают в аккумулятор дистиллированную воду(когда плотность выше нормы) или электролит плотностью 1,4г/см (если плотность ниже нормы).После корректировки необходимо продолжить зарядку в течение 30 минут для перемешивания электролита.

15 стр., 7336 слов

Автомобильные генераторы

... автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор. Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных — трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи ... следует ... на диодах VD9—VD 11.Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. ...

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.

— Очищать батарею следует щеткой с жесткой щетиной, не допуская попадания внутрь элементов грязи и пыли. Если на поверхности батареи пролит электролит ,то его следует вытирать чистой ветошью, смоченной в 10-процентном растворе нашатырного спирта или соды.

Следует не допускать попадания электролита на металлические части автомобиля, так как это приводит к коррозии .Такие места следует зачищать и окрашивать кислота стойкой краской.

Полюсные выводы(особенно положительный) ,наконечники и зажимы следует периодически (не реже, чем через 10000 км пробега) очищать щеткой, обмывать теплой водой и смазывать техническим вазелином.

Необходимо следить за целостностью корпуса и заливочной мастики батареи, проверяя ,нет ли трещин и просачивания электролита; проверять и прочищать вентиляционные отверстия в пробках.

Гайки крепления наконечников проводов необходимо затягивать или отвертывать только гаечным ключом .Пользоваться для этой цели плоскогубцами нельзя. Не допускается ударять по наконечнику провода ,чтобы снять или надеть его на вывод ,или дергать за провод. Такие действия могут привести к образованию трещин в крышке элемента или в заливочной мастике и вызвать утечку электролита .

Через каждые 2500 км пробега или через каждые 15 дней(если автомобиль не находится в эксплуатации) необходимо проверять уровень электролита .

Не реже одного раза в 3 месяца или при участившихся отказах в пуске двигателя следует проверять степень заряженности батареи замером плотности электролита .

Если автомобиль длительное время не эксплуатируется, то батарею ежемесячно следует подзаряжать .

ПРОВЕРКА УРОВНЯ ЭЛЕКТРОЛИТА.

Не следует допускать чрезмерного понижения уровня электролита вследствие того ,что верхние кромки пластин при этом оголяются и под воздействием воздуха подвергаются сульфитации, а это приводит к преждевременному отказу в работе аккумуляторной батареи .Для восстановления уровня электролита необходимо доливать только дистелированную воду.

Если точно установлено, что причиной низкого уровня является выплескивание электролита, то необходимо электролит той же плотности ,что оставшийся в элементе батарею

Нормальный уровень электролита для батареи, имеющий заливную горловину(тубус),должен доходить до нижнего края отверстия в тубусе, .Для батареи, не имеющей тубуса ,уровень электролита определяется стеклянной трубкой. При этом уровень должен быть на 5-10 мм выше предохранительного щитка.

Уровень не должен быть больше нормального, так как электролит будет выплескиваться из элементов при выделение газов, попадать на наконечники, выводы, металлические части автомобиля и вызывать их коррозию.

ПРОВЕРЯТЬ СТЕПЕНЬ РАЗРЯЖЕННОСТИ БАТАРЕИ

Если температура электролита отличается от 25С,то к показаниям ареометра следует прибавить (при температуре выше 25С) или отнять (при температуре ниже 25С) температурную поправку, которая равна 0,01 на каждые 15С, а именно:

Если батарей разряжена более чем на 25% зимой и более чем на 50% летом, то ее следует снять с автомобиля и подзарядить.

Чтобы не получить ошибочных результатов, не следует замерять плотностью электролита в следующих случаях:

9 стр., 4078 слов

Двигатели постоянного тока: пуск, регулирование скорости, тормозные режимы

... генератора машина преобразует механическую энергию в электрическую: к обмотке возбуждения статора подводится постоянный ток возбуждения, а якорь вращается каким-либо первичным двигателем. При этом провода обмотки якоря пересекают магнитные силовые линии полюсов и ...

  • При ненормальном уровне электролита;
  • Если электролит слишком горячий или слишком холодный. Оптимальная температура электролита при измерении плотности 15-25С ;
  • После доливки дистиллированной воды. Следует выждать , пока электролит перемещается. Если батарея разряжена, то для этого потребуется даже несколько часов;
  • После нескольких включений стартера. Следует выждать ,пока установится равномерная плотность электролита;
  • При «кипящем» электролите.

Следует переждать, пока пузырьки в электролите, набранном в колбу денсиметра, поднимется на поверхность.

ДОВЕДЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА ДО НОРМЫ.

В конце зарядки батареи устанавливается постоянная в течение несколько часов плотность электролита, иногда отличающаяся от нормальной. В этом случае следует довести плотность электролита до нормы.

Если плотность электролита больше нормальной, то из элемента следует отобрать часть электролита

долить взамен дистиллированной воды, выждать, пока электролит перемешается, и снова замерить плотность.

Если плотность электролита низкая, то следует доливать электролит плотностью 1,40г/см.

ХРАНЕНИЕ БАТАРЕИ.

Если автомобиль длительное время будет бездействовать, то батарею следует снять с автомобиля, зарядить и поставить на хранение в сухое проветриваемое помещение с температурой по возможности от минус 20С до 0.

Ежемесячно необходимо проверять электролит и при его понижении доливать дистиллированную воду, а также подзаряжать батарею силой тока 5А в течение 2-3ч,а каждый третий месяц- разряжать до 10,5В разрядной силой тока 2,75 А с последующей зарядкой.

Хранить батарею в разряженном состоянии категорически запрещается, так как это приводит к сульфатации пластин и полной потери работоспособности батарей .

ПРИЧИНЫ НЕНОРМАЛЬНОГО РАЗРЯДА.

Основные причины разряда следующие:

  • Неисправность систем зарядки (генератора и регулятора напряжения);
  • Утечка тока из-за повреждений изоляции электрооборудования которые часто возникают при подключении новых потребителей (специальные звуковые сигналы, противотуманные фары и т, д,), так как при выполнении этих операций нетрудно повредить изоляцию .Утечка тока можно проверить с помощью миллиамперметра, для этого его следует последовательно соединить с наконечником положительного провода аккумуляторной батареи с одной стороны и положительным выводом аккумуляторной батареи с другой стороны;
  • Проверить при всех отключенных потребителях силу тока, которая не должна превышать 1 Ма;
  • Подключение новых потребителей владельцем автомобиля.

Имеется определенный запас в балансе электроэнергии, поэтому подключение некоторых потребителей может быть допустимым ,но в определенных пределах;

  • Короткие пробеги автомобиля с частыми остановками или продолжительное движение на четвертой передаче на низких скоростях. В этом случае аккумуляторная батарея разряжается очень быстро ввиду частого использования стартера и того ,что генератор развивает только часть мощности, на которую он рассчитан, так как коленчатый вал двигателя, а следовательно, и ротор генератора вращается а пониженной скорости. Для предотвращения этого необходимо включать низшие передачи при низких скоростях движения, чтобы поддерживать генератор на нормальном режиме;
  • Сульфатированная батарея с короткозамкнутыми или разряженными элементами.

ЗАРЯДКА С ПОМОЩЬЮ ВНЕШНИХ СРЕДСТВ.

14 стр., 6921 слов

Расчёт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. «Электрические ...

... Курсовая работа содержит 46 страниц, 3 источника, 1 таблицу, 7 графиков, 3 приложения и 1 чертеж. Электрическая машина, ротор, статор, сердечник, обмотка, асинхронный ... мощность, квт, Р=22 квт. Синхронная частота вращения, об/мин, Высота оси вращения, мм, n 1 =1000 об/мин. h=180 ... φ 1` двигателя. При уменьшении зазора уменьшается намагничивающий ток статора, что способствует повышению КПД и cosφ 1` ...

Рекомендуется придерживаться следующих правил:

  • Сняв батарею с автомобиля, очистить ее (особенно верхнюю часть) и проверить уровень электролита;
  • Включить батарею в цепь зарядки ;во время зарядки рекомендуется систематически контролировать степень заряженности батареи с помощью автомобильного денсиметра;
  • После зарядки батареи снова очистить ее, протереть от попавшего на ее поверхность электролита и смазать выводы техническим вазелином.

ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, НАЗНАЧЕНИЕ.

Генератор является основным источником электрической энергии систем энергоснабжения, обеспечивающим питание всех потребителей и заряд аккумуляторной батареи при работе двигателя.

К генераторам предъявляются следующие требования: простота конструкции; долговечность и надежность в эксплуатации; малые габариты, масса и стоимость; большая удельная мощность (мощность на 1 кг массы); возможность обеспечения заряда аккумуляторных батареи при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода .

Перечисленным требованиям в большей степени удовлетворяют только генераторы переменного тока со встроенными кремниевыми диодами, поэтому они нашли широкое применение на современных автомобилях.

Автомобильный генератор переменного тока- трехфазный, синхронный, с электромагнитных возбуждением, у которого частота наводимой э.д.с. пропорциональная частоте вращения ротора генератора.

Такие генераторы по сравнению с генераторами постоянного тока проще по конструкции, имеют меньшие габаритные размеры и массу при той же мощности, более надежные в эксплуатации , а расход меди на обмотки примерно в 2.5 раза меньше. В генераторах переменного тока нет коллектора, вместо сложной обмотки якоря применяется технологически проста обмотка статора, обмотка возбуждения состоит из одной катушки. Удельная мощность генераторов постоянного тока не превышает 45 Вт, а генераторов переменного тока достигает до 143Вт (Г266).

Отсутствие коллектора в генераторах переменного тока позволяет повысить максимальную частоту вращения ротора до 12 тыс. об/мин. Такая конструкция генератора позволяет повысить частоту вращения ротора генератора и при работе двигателя в режиме холостого хода . Поэтому генераторы в этом режиме работы двигателя развивают до 40% номинальной мощности, что улучшает заряд батарей .

УСРОИСТВО 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.

12 стр., 5539 слов

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

... номинального режима работы. курсовая работа, добавлен 23.02.2014 Проектирование и расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором по заданным исходным характеристикам, установленным в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов. Расчет обмоток статора, ротора, намагничивающего тока. курсовая работа, добавлен ...

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 РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА .

Полюсные наконечники магнитной системы генератора и втулка ротора обладают небольшим остаточным магнетизмом, обеспечивающим индуктирование э.д.с. номинальной величены в обмотке статора только при очень большой частоте вращения вала ротора . При замкнутых контактах выключателя зажигания обмотка возбуждения генератора подключается к аккумуляторной батарее и ток, проходящий по ней ,вызывает намагничивание ротора . Большая часть магнитного потока ротора замыкается через зубцы сердечника статора, а остальная часть магнитного потока рассеивается вне сердечника и не участвует в наведении э. д.. с. в обмотке статора.

При вращении ротора под каждым зубцом сердечника статора проходит то северный ,то южный полюс ротора , в результате чего магнитный поток ,проходящий через зубцы статора ,изменяет свое направление и величину. Вследствие этого происходит пересечение катушек обмотки статора магнитными силовыми линиями и в них индуктируется э. д. с. переменного направления. Индуктируемая э.д. с. создает трехфазный переменный ток, который при помощи кремниевых диодов выпрямляется в постоянный ток.

Величена э. д. с. Е г , индуктируемой в катушках обмотки статора ,возрастает при увеличении магнитного потока возбуждения ФВ и частоты nPвращения ротора

ЕГ=СФВnР,

Где С-постоянный коэффициент для данного генератора .

При отключенной внешней цепи вследствие незначительной силы тока в обмотке статора падение напряжения в ней будет мало, поэтому напряжение генератора UГ можносчитать равным величине его э.д.с. ЕГ

UГ=EГ=СФВnp/

Напряжение генератора UГ при включенной внешней цепи будет меньше его э.д..с на величину падения напряжения в обмотке6 статора (IRст)

Uг=Ег-I Rcт

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРОВ

Свойства автомобильных генераторов переменного тока определяются рядом характеристик, которые представляют собой зависимость между какими-либо двумя величинами при неизменных остальных.

Рассмотрим зависимость изменения выпрямленного напряжения генератора Uг от частоты вращения n ротора, при работе генератора без нагрузки (Iг=0) и при номинальной нагрузке(Iг=IN).

Из графика (рис1 а) видно ,что напряжение генератора возрастает при увеличении частоты вращения ротора, а точки пересечения зависимостей Uг=f(n) с линией номинального напряжения UN определяют начальную частоту вращения n0 и nN соответственно при работе генератора без нагрузки и с номинальной нагрузкой. Частоты вращения n0 иnN являются контрольными и указываются в технических характеристиках . Из графика также видно , что генератор развивает напряжение значительно больше номинального а поэтому все автомобильные генераторы работают с регуляторами напряжения, изменяющими силу тока в обмотке возбуждения, а следовательно ,и магнитный поток возбуждения Фв при изменении частоты вращения np ротора, что необходимо для поддерживания постоянства напряжения генератора.

На рис1б показана зависимость изменения силы тока нагрузки Iг генератора от частоты вращения ротора np при неизменных значениях выпрямленного напряжения Uг и силы тока возбуждения генератора Iв . Конструкция генераторов переменного тока позволяет повысить передаточное число от двигателя к генератору ,а поэтому частота вращения ротора генератора при минимальной частоте вращения n(холостого хода) коленчатого вала двигателя выбрана выше начальной частоты вращения n0. Следовательно при n(холостого хода )двигателя генератора будет отдавать ток , что улучшает условия под заряда аккумуляторной батарей и повышает срок ее службы.

Схема соединения приборов для снятия приведенных характеристик показана на рис 1в.

Максимальная сила тока Iгmax генератора при большой частоте вращения ротора превышает номинальную величину IN. Однако при этом перегрева генератора не будет , так как резко увеличивается поток охлаждающего воздуха , продуваемого через генератор вентилятором.

Генераторы переменного тока обладают свойством сомоограничения максимальной силы тока нагрузки, что предотвращает перегрев обмотки статора и диодов выпрямителя, а поэтому исключается необходимость установки ограничителя силы тока в электрической цепи генератор-аккумуляторная батарея.

С увеличением силы тока нагрузки возрастает сила тока в катушках обмотки статора. Следовательно, возрастает и магнитный поток статора ,а так как он противодействует магнитному потоку ротора, то результирующий магнитный поток, замыкающийся через сердечник статора, уменьшается. В результате снижается величина магнитного потока, пересекающего катушки обмоток статора, и в них индуктируется меньше э. д. с. Кроме того, увеличение частоты вращения ротора сопровождается повышением частоты тока в катушках обмотки статора , что увеличивает индуктивное сопротивление обмотки XL=2пfL. Таким образом , вследствие снижения индуктируемой э. д. с. в катушках обмотки статора при увеличении нагрузки генератора и возрастания индуктируемого сопротивления обмотки статора с повышением частоты вращения ротора ограничивается максимальная сила тока генератора, т.е. когда сила тока достигает номинальной величены , кривая I плавно переходит в горизонтальную прямую.

РЕМОНТ ГЕНЕРАТОРОВ.

Плохой контакт между щетками и контактными кольцами ротора

Возникает при загрязнении и замасливания контактных колец, большом износе щеток контактных колец, уменьшении давления пружин на щетки и зависании щеток в щеткодержателях . При таких неисправностях повышается сопротивление в цепи возбуждения, и следовательно, уменьшается мощность генератора. Напряжение генератора до заданной величены достигает только при повышенной частоте вращения ротора.

Для устранения неисправности снимают щеткодержатель и проверяют состояние щеток и контактных колец ротора. При необходимости протирают их тряпкой, смоченной бензином. Окисленную поверхность колец зачищают стеклянной шкуркой зернистостью 100-140;изношенные кольца протачивают. Щетки должны свободно перемещать в щеткодержателе. Щетки, изношенные до высоты менее 7 мм ,заменяют.

Давление пружины на щетку должно быть в пределах 180-260 гс .Для определения давления пружины каждой щетки надо удалить из щеткодержателя одну щетку, а другой щеткой, оставшейся в щеткодержателе, нажать на чашку стрелочных весов Щетка будет входить в щеткодержатель и когда она будет выступать из щеткодержателя на 2 мм, то замеряют показания стрелки весов. Эта величина и будет тем давлением, с которым пружина прижимает щетку к контактному кольцу ротора .Также проверяют давление пружины другой щетки.

ОБРЫВ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Эта неисправность устраняется бескислотной пайкой мягкими припоями. Когда обрыв произошел внутри катушки , производят замену или перемотку катушки.

При обрыве обмотки возбуждения в обмотке статора будет индуктироваться э. д.с. не более 5 В ,обусловленная остаточным магнетизмом стали ротора.

ЗАМЫКАНИЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ НА КОРПУС РОТОРА

Замыкание обмотки на корпус определяют контрольной лампой при напряжении 220-500 В. Один проводник соединяют с любым контактным кольцом, а другой –с сердечником или валом ротора. Лампа будет гореть, когда обмотка замкнута на корпус. Если невозможно изолировать обмотку от корпуса , ее заменяют.

МЕЖВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАТУШКЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

При работе генератора с регуляторами РР127 и РР380 ток возбуждения генератора замыкается через контакты регулятора. Следовательно, при снижении сопротивления обмотки возбуждения через контакты регулятора будет проходить ток больше допустимой величены и поэтому между контактами возникает сильное искрение, что ускорит окисление и эрозию рабочей поверхности.

Если генератор работает с транзисторными реле-регуляторами, то при большей силе тока возбуждения происходит перегрев выходного транзистора, что может привести к его пробою.

Межвитковое замыкание определяют измерением сопротивления катушки при помощи омметра, показания которого сравниваются с величиной сопротивления.

ЗАМЫКАНИЕ ОБМОТКИ СТАТОРА НА КОРПУС

ОБРЫВ В ЦЕПИ ФАЗОВОЙ ОБМОТКИ СТАТОРА

В случае обрыва цепи двух фаз выключается вся цепь обмотки статора и генератора работать не будет.

В разобранном генераторе для определения обрыва в фазовой обмотке статора необходимо поочередно подключать к аккумуляторной батарее через лампочку по две фазы обмотки . Наличие обрыва выключает цепь, и лампа гореть не будет.

МЕЖВИТКОВОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАТУШКАХ ОБМОТКИ СТАТОРА

Разрушенную изоляции обмотки статора легко определить осмотром ее состояния в разобранном генераторе. Дефекты катушки обмотки статора заменяются новыми.

Межвитковое замыкание в обмотке статора также определяют при помощи дефектоскопа ПДО-1.В пластмассовом корпусе дефектоскопа установлены индукционный и приемно-сигнальный аппараты. На стальные сердечники и аппаратов намотано по одной обмотке. Обмотка приемно-сигнального аппарата замкнута неоновой лампой. Обмотка индукционного аппарата включена через контакты электромагнитного прерывателя к двум зажимам. Параллельно контактам прерывателя включен искрогасящий конденсатор.

При проверке обмотки прибор устанавливают так, чтобы паз между зубцами сердечника статора располагался между воздушными зазорами сердечников и приемно-сигнального и индукционного аппаратов. Затем обмотку индукционного аппарата подключают к источнику постоянного или переменного тока напряжением 12 В. Ток в цепи индукционного аппарата вызовет вибрацию контактов прерывателя, а следовательно, пульсацию магнитного потока в сердечнике и сердечнике статора генератора. В результате пересечения силовыми линиями в катушке обмотки статора будет индуктироваться э. д.с. Если в катушке есть короткозамкнутые витки, то индуктированная э. д.с. создаст переменный ток , который вызовет свое переменное поле. Это магнитное поле, замыкаясь через сердечник приемно-сигнального аппарата, индуктирует в обмотке э. д.с. под действием которой произойдет свечение лампы.

Если проверяемая катушка обмотки статора не имеет виткового замыкания, то в ней не будет создаваться ток и магнитное поле. Следовательно, в обмотке приемно-сигнального аппарата не будет индуктироватся э. д.с. и неоновая лампа светиться не будет .

Кроме названных, возникают также неисправности механического характера, например, износ и разрушение подшипников, износ шеек вала ротора , разработка шпоночной канавки вала и шкива, повреждение резьбы на валу и в гайках и др. Выявление и устранение подобных неисправностей не представляет больших трудностей.

ЗАМЫКАНИЕ ЗАЖИМА «+» ГЕНКРАТОРА НА КОРПУС

ПРОБОЙ ДИОДОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО БЛОКА

В пробитом диоде сопротивление практически будет равно нулю. В этом случае он проводит ток в обоих направлениях, что вызовет короткое замыкание фаз обмотки статора .В результате этого снизится мощность генератора и аккумуляторная батарея не будет полностью заряжаться. При неработающем двигателе аккумуляторная батарея будет разряжаться через пробитые диоды выпрямительного блока. При пробое, а также при обрыве цепи диодов вследствие снижения мощности генератора происходит резкое уменьшение напряжения генератора в момент включения нагрузки .

Проверку диодов на пробой и обрыв цепи производят контрольной лампой мощностью 1Вт от аккумуляторной батарей напряжением 12(24)В или омметром .

Диод исправный, если лампа горит только в одном из случаев подключения к батарее.(рис2а,б) Диод имеет обрыв цепи, если лампа не будет гореть в обоих случаях подключения проводов. Диод имеет короткое замыкание (пробит), если лампа горит при любом подключении проводов.

Проверку исправности диодов выпрямительного блока генератора производят по схеме, приведенной на рис 2 в, г.

Для проверки диодов, соединенных с шиной, подключают к ней провод от вывода «+»аккумуляторной батареи, а другим проводом, соединенным с выводом «-« батарей, поочередно касаются зажимов блока. При исправном состоянии цепи диода лампа будет гореть. Лампа не горит, если в цепи диода есть обрыв. Затем подключают к шине провод от вывода «—« аккумуляторной батарей, а другим проводом поочередно касаются зажимов блока . При исправном состоянии диодов лампа не горит. В случае пробоя диода лампа будет гореть. Также проверяют диоды, соединенные с шиной. В выпрямительных блоках при неисправном диоде заменяют секцию блока.

При испытании исправного диода его сопротивление будет не более 200 Ом, а при перемени местами концов проводников от омметра к выводам диода – несколько сотен кОм . В пробитом диоде сопротивление равно нулю, а при обрыве выводного проводника-бесконечности.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА

Проверяют затяжку деталей крепления крышек и шкива генератора. Вращением ротора от руки проверяют легкость вращения. Снимают щеткодержатель и определяют степень износа и легкость их перемещения в щеткодержателе, а также состояние контактных колец ротора.

При разобранном генераторе проверяют обмотку статора и обмотку ротора на обрыв, межвитковое замыкание и замыкания на корпус, а также проверяют исправность блока выпрямителя. Производят проверку генератора для определения частоты вращения, при которой генератор возбуждается до номинального напряжения без нагрузки и при номинальной нагрузке.

Проверяют и при необходимости регулировать регулятор напряжения, реле защиты и реле контроля заряда.

Проверку работоспособности генератора и реле-генераторов производят на автомобилях с применением переносных приборов или в цехе на специализированных стендах.

Для привода генераторов стенды оборудованы репульсионными электродвигателями или асинхронными трехфазными электродвигателями и клиноременными вариатором, позволяющим плавно регулировать частоту вращения до 5000об/мин.

Схема включения приборов при испытании генератора показана на рис 3. Частоту вращения ротора генератора измеряют тахометром. Нагрузку во внешней цепи генератора создают реостатом и контролируют амперметром. Напряжение генератора контролируют вольтметром. Цепь возбуждения генератора подключается выключателем к аккумуляторной батарее. Сила тока в цепи возбуждения также контролируется амперметром.

ПРОВЕРКА ГЕНЕРАТОРА БЕЗ НАГРУЗКИ

ПРОВЕРКА ГЕНЕРАТОРА ПОД НАГРУЗКОЙ