Принцип действия регулятора напряжения

Бесщеточные генераторы

Бесщеточные генераторы применяются там, где возникают требова­ния повышенной надежности и долговечности, главным образом на ма­гистральных тягачах, междугородных автобусах и т. п. Повышенная наде­жность этих генераторов обеспечивается тем, что у них отсутствует ще-точно-контактный узел, подверженный износу и загрязнению, а обмот-

ка возбуждения неподвижна. Недостатком генераторов этого типа являются увеличенные габариты и масса. Бесщеточные генераторы вы­полняются с максимальным использованием конструктивной преемст­венности со щеточными. Наиболее распространена конструкция, бесще­точного автомобильного генератора, представленная на рис.12. На выпу­ске генераторов такого типа специализируется американская фирма Delco-Remy, являющаяся отделением General Motors. Отличие этой конструк­ции состоит в том, что одна клювообразная полюсная половина посаже­на на вал, как у обычного щеточного генератора, а другая в урезанном виде приваривается к ней по клювам немагнитным материалом.

Каркас обмотки возбуждения помещен на магнитопровод, закреп­ленный на крышке генератора. Между этим магнитопроводом и полю­сной системой имеется воздушный зазор. При вращении вала сидящая на нем полюсная половина вместе с приваренной к ней другой полю­сной половиной вращаются при неподвижной обмотке возбуждения. В принципе работа этого генератора аналогична работе генератора щето­чного исполнения. Французская фирма Sev Marchal одно время выпус­кала бесщеточный генератор "Фред" с укороченными полюсами. По-

люсные половины этого генератора раздвинуты и клювы не перекры­вают друг друга. В щель между клювами проходят элементы крепления обмотки возбуждения к статору, которая при этом как бы висит над втулкой ротора. Некоторыми американскими фирмами выпускались и индукторные вентильные генераторы, но это продолжалось недолго так же, как и выпуск итальянской фирмой Ducati бесщеточных генерато­ров с возбуждением от постоянных магнитов и управляемым силовым выпрямителем на тиристорах.

Генераторы фирмы Bosch

С конца 60-х годов фирма выпускает для установки на легковые ав­томобили генераторы серий К1 и N1. Генераторы этих серий выпуска­ются и сегодня. Конечно, за время столь долгого выпуска конструкция генераторов претерпела существенные изменения. Так, вынесенный от­дельно регулятор напряжения был заменен на встроенный в генератор. Существенно уменьшилась масса генераторов, улучшились их выход­ные характеристики. В табл. 1 представлены основные параметры совре­менных генераторов этих серий.

Таблица 1. Основные параметры генераторов К1, N1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип	Ток отдачи А при частоте вращения		Наружный диа­метр статора, мм	Масса (без шкива), кг
	1500 мин'1	6000 мин'1
KI-14v 20/45 А 23/55А 23/65А 28/70А 30/85А	20	45	125	4
	23	55	125	4,2
	23	65	125	4,5
	28	70	125	4,7
	30	80	125	5,1
Nl-14v  36/80A 34/90А 40/115А 2 5/ 140 А	36	80	138	5,6
	34	90	138	5,6
	40	115	142	6,2
	25	140	142	6,4

По обозначению генератора, указанному на наклейке, расположен­ной на цилиндрической части задней крышки генератора, можно опре­делить характерные точки его токоскоростной характеристики и номи­нальное напряжение. Обозначение соответствует первой графе табл. 1. По­сле номинального напряжения дробью указаны силы тока по токоско­ростной характеристике при частоте вращения 1500 и 6000 мин⁴. Рядом обычно изображается эмблема или марка автомобиля, для которого предназначен генератор: Mercedes, Volvo и т. п. Десятизначный номер модификации, например, 0120489975 отличает генераторы по присое­динительным размерам, расположению выводов, параметрам и т. п. До середины 80-х годов фирма использовала несколько иной способ ука­зания типа генератора с его электрическими параметрами. Например, Kl-14v 65A 25, где 65А - ток отдачи при 6000 мин"¹, а число 25 означа­ет, что частота вращения генератора равна 2500 мин~' при отдаче тока, равного 2/3 от тока при 6000 мин-'.

Генераторы одного и того же типа могут иметь несколько модифи­каций, которые отличаются отдельными конструктивными и электри­ческими параметрами (присоединительные размеры, включая привод­ной шкив и внешние выводы, способы защиты от загрязнения и повы­шенной температуры в подкапотном проостранстве, размеры подшип­ников, уровень регулируемого напряжения, защита от перенапряже­ний в бортовой сети). Модификацию отличает десятизначный номер, о чем говорилось выше.

 

26

27

Генераторы К1 и N1 имеют одинаковую электрическую схему, ко­торая приведена на рис.ба. Помимо "массы", генераторы имеют следу­ющие внешние выводы с обозначением:

"В+"- силовой вывод для соединения с плюсовым проводом борт-сети (батарея и нагрузка);

"D+"- вывод " + " от дополнительного выпрямителя обмотки возбу­ждения для соединения с лампой контроля работоспособного состоя­ния генераторной установки;

"+"- дополнительный вывод силового "+" для включения помехо-подавительного конденсатора 2,2 мкФ; "W"- вывод фазы обмотки статора.

Собственно генератор выполнен с электромагнитным возбуждени­ем и контактными кольцами, с трехфазной двухполупериодной схе­мой выпрямления,и тремя диодами дополнительного выпрямителя об­мотки возбуждения.

Для генераторов повышенной мощности используется дополни­тельное плечо с включением на нулевую точку обмотки статора. Об­мотка возбуждения одним концом включена на вывод "D+", а дру­гим через выходной транзистор на "массу". На эти же точки подсое­динена и входная цепь регулятора напряжения. Контроль исправности генератора при эксплуатации автомобиля осуществляется с исполь­зованием контрольной лампы, мощность которой по рекомендации фирмы должна быть не менее 2 Вт, чтобы обеспечить возбуждение генератора на минимальной частоте вращения двигателя. Между вы­водом "D+" и "массой" внутри генератора обычно включается доба­вочное сопротивление 68 Ом для обеспечения сигнализации (загора­ние лампы) обрыва цепи возбуждения в период движения автомоби­ля. Без этого сопротивления в случае указанного дефекта была бы воз­можна разрядка аккумуляторной батареи из-за отсутствия сигнализа­ции водителю о неисправном генераторе.

Конструкция генераторов рассчитана на сохранение работоспособ­ности при максимальной частоте вращения 15000 мин"¹, изменении температуры окружающей среды от -40 до +80°С и вибрационных на­грузках до 30g (g — ускорение свободного падения). Средний срок службы

150 тыс.км пробега автомобиля. На рис.14 представлен общий вид ге­нераторов K1,N1, а на рис.15 их внутреннее устройство. Пакет же­леза статора, изготовленный навив­кой стальной ленты на ребро, имеет 36 полузакрытых пазов с изоляци­онным покрытием, выполненным методом напыления. При значи­тельном пробеге в условиях влаж­ности и колебаний окружающей температуры может наблюдаться растрескивание и отслоение запы­ленной изоляции на торцах пакета статора, что способно привести к отказу генератора из-за замыкания

на "массу" уложенной в пазы обмотки статора. Магнитная система ро­тора двенадцатиполюсная. Сопротивление обмотки возбуждения на раз­ных типах генераторов различно, и находится в диапазоне 4,5...2,6 Ом. Различные токоскоростные характеристики (мощность) типов генера­торов одной серии обеспечиваются изменением главным образом об­моточных данных статора и ротора (число витков и диаметр провода). Выпрямительный блок (рис. 16) состоит из двух расположенных в од­ной плоскости алюминиевых или медных теплоотводов толщиной 2,5...3 мм, в отверстия которых запрессованы силовые диоды соответствую­щей полярности, выполненные в цилиндрическом медном корпусе диа­метром 12,77 мм (0,5дюйма). Каждый из этих диодов обычно рассчитан на выпрямленный ток не более 30 А. Поэтому в генераторах N1 на ток более 90 А применяют блоки с удвоенным числом диодов (по 2 диода в параллель). Теплоотводы закреплены на пластмассовой монтажной плате

29

с спрессованными в нее соединительными медными проводниками, к которым привариваются выводы силовых диодов и трех диодов допол­нительного выпрямителя, закрепленных на плате, и припаиваются вы­воды фаз обмотки статора. Дополнительные диоды выполнены в пласт­массовом корпусе, каждый из них рассчитан на ток около 2 А.

Положительные теплоотводы,как правило, покрываются изолиру­ющей краской для исключения возможных замыканий на "массу" крыш­ки при сильном загрязнении дорожной пылью с проводящими солевы­ми растворами. На выпрямительном блоке закреплены внешние выво­ды генератора: "В+"- винтовой или плоский штекер, в том числе сдво­енный; "D+"- плоский штекер, "+" для конденсатора - плоский ште­кер и "W"- обычно плоский штекер. Имеется также внутренний пружи­нящий плоский вывод "D+", который при установке щеткодержателя с регулятором напряжения прижимается к его соответствующему кон­такту и подает питание на цепь возбуждения и регулятор напряжения. Выпрямительный блок крепится несколькими винтами на внутренней торцевой поверхности крышки со стороны контактных колец, при этом "массовый" (отрицательный) теплоотвод прижимается к приливам, чем обеспечивается электрический и тепловой контакт с крышкой. Внешние выводы выпрямительного блока выходят наружу через соот­ветствующие окна и отверстия в торце крышки. В эксплуатации возмо­жны случаи отказа выпрямительного блока из-за короткого замыкания или отрыва диодов, в том числе вследствие неправильной полярности подключения внешнего источника для запуска двигателя. В окно крыш­ки со стороны контактных колец вставляется и крепится двумя винта­ми объединенный в неразъемную конструкцию узел "щеткодержатель -регулятор напряжения". Для снятия и установки этого узла разборка генератора не требуется, что является безусловным преимуществом кон­струкции. При хорошем доступе к генератору возможен съем и установ­ка узла без снятия генератора с двигателя. Корпус щеткодержателя,

выполнен из изоляционного материала с шинами для соединения вну­тренней схемы с регулятором, канатиками щеток, "массой" крышки, пружинным контактом выпрямительного блока и дополнительным ос­теклованным сопротивлением 68 Ом. В двух каналах щеткодержателя размещены меднографитовые щетки с канатиками и нажимные пру­жины. Поперечное сечение щеток 5x8 мм. В процессе эксплуатации щетки изнашиваются и при выступающей высоте менее 5 мм должны быть заменены новыми для исключения их зависания и отказа генератора. При значительном пробеге может отмечаться существенный износ кон­тактных колец, наружный диаметр которых в исходном состоянии в зависимости от типа генератора и времени выпуска равен 32 или 28 мм. Наиболее интенсивный износ контактных колец и щеток наблюдается при их загрязнении.

Закрепленный металлическими заклепками на корпусе щеткодержа­теля регулятор напряжения выполнялся до 1980 г. с электрической схе­мой на дискретных элементах и в пластмассовом корпусе в форме па­раллелепипеда (тип ЕЕ), а в последующие годы - на гибридной инте­гральной схеме, размещенной в герметичном металлическом круглом корпусе (типа корпуса транзистора) с фланцем и жесткими выводами (тип EL4C). Корпус регулятора EL4C несет электрический потенциал, в связи с чем для исключения отказа при возможных внешних замыканиях имеет прочное изоляционное покрытие черного цвета. В первые годы выпуска корпус защищался пластмассовой крышкой. Изоляционное по­крытие наносится и на выводы регулятора, чтобы исключить влияние на его работоспособность возможных замыканий при загрязнении.

По присоединительным размерам узлы щеткодержателей с регуля­торами типа ЕЕ и EL взаимозаменяемы. Следует иметь в виду, что щет­кодержатели с регуляторами напряжения выпускаются в двух невзаи­мозаменяемых модификациях для генераторов с диаметром контакт­ных колец 28 и 32 мм. Выбор модификации осуществляется изготовите­лем автомобиля и зависит от климатических температурных условий эксплуатации автомобиля, а также температурного режима под капо­том в месте установки генератора и аккумуляторной батареи. Для рай­онов с континентальным климатом предпочтение следует отдать вто­рому варианту. Модификации регуляторов напряжения (в том числе по уровню напряжения настройки) различаются номерами, нанесенны­ми краской на корпусе регулятора.

В опорах ротора фирма применяла шарикоподшипники с односто­ронними стальными защитными шайбами, а в последнее время с двух­сторонним резиновым уплотнением. Для исключения проворота наружной обоймы подшипника в гнезде крышки со стороны контакт­ных колец и износа посадочного места используются различные конст­рукции, такие как резиновое кольцо в канавке гнезда, облегающее на­ружное кольцо подшипника, волнистая стальная пружинная шайба, упирающаяся в торец наружного кольца, а в последнее время - пласт­массовый стакан, в котором размещается наружное кольцо. Размеры подшипников, определяющие их работоспособность, могут на одном и том же типе генератора меняться в зависимости от величины нагру­зки от приводного ремня и требований к надежности на автомобиле. Приводной шкив генератора стальной, штампованный, размеры его и

число ручьев зависят от передаточного отношения привода и мощно­сти, передаваемой ремнем с учетом схемы привода и мощности гене­ратора. Со второй половины 80-х годов на ряд модификаций генерато­ров устанавливаются цельнокатаные стальные шкивы малого диаметра (до 50 мм) под поликлиновые ремни. Кроме того, не применяется шпон­ка под шкивом и вентилятором, крепление их на валу теперь обеспечи­вается затяжкой гайки с пружинной шайбой. Одновременно в торце вала со стороны привода выполнено шестигранное углубление под тор­цевой ключ, для разборки и сборки генератора (для затяжки и отво­рачивания гайки крепления шкива). Система вентиляции соответствует обычно рис. 11,а и (б) — у автомобилей с повышенной подкапотной температурой или сильным загрязнением в месте установки генератора. Генератор устанавливается на кронштейне двигателя на одной (чаще всего) или двух лапах. На передней крышке имеется также ухо под натяжную планку. На ряде двигателей с поликлиновым ремнем при зафиксированном положении генератора натяг ремня обеспечивается с помощью натяжного ролика.

В 90-х годах фирма Bosch начала для легковых автомобилей выпуск новой, более совершенной серии генераторов "компактной" конст­рукции с обозначением GC, КС и NC. В табл. 2 представлены основные параметры генераторов этой серии.

Генераторы рассчитаны на большее передаточное отношение при­вода и частоту вращения. Поэтому отдаваемый на оборотах холостого хода двигателя ток фирма указывает при частоте вращения генератора 1800 (вместо 1500) мин'¹.

По присоединительным размерам и электрической схеме включе­ния генераторы новой серии в сборе взаимозаменяемы с соответству­ющими модификациями генераторов К1 и N1. Однако по основным узлам и деталям их конструкция иная.

Новая серия генераторов, общий вид которой представлен на рис.17, а устройство на рис.18 имеет следующие отличия и преимущества в сравнении с генераторами первой серии:

вместо внешнего центробежного вентилятора большого диаметра на

Таблица 2. Основные параметры генераторов GC, КС и NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип	Ток отдачи А, при частоте вращения:		Наружный диа­метр статора, мм	Масса (без шкива), кг
	1800 мин'1	6000 мин'1
GC-14v     27-50A 27-60А.,           30-60А	27	50	116	4
	27	60	116	4
	30	70	116	4,2
KC-14v     40-70A 40-80А 45-80А 45-90А	40	70	125	4,9
	40	80	125	4,9
	45	80	125	5,4
	45	90	125	5,4
NC-14v     50-100А 60-I20A 40-140А	50	100	142	6
	60	120	142	6,6
	40	140	142	6,7

Рис.17. Внешний вид генераторов ОС, КС и NC фирмы Bosch

роторе внутри генератора установ­лены два вентилятора малого диа­метра. Это снизило уровень шума, увеличило КПД и сделало генера­тор более компактным, что особен­но важно при его размещении на современных автомобилях с боль­шой плотностью компоновки обо­рудования в подкапотном про­странстве. Последняя особенность нашла отражение в обозначении ти­пов генераторов новой серии,

С — слова "compact". Схема вентиляции (см. рис.11,в) двухпоточная, аксиальнорадиальная. Охлаждающий воздух входит в генератор с двух торцов и уже нагретый выбрасывается через вентиляционные щели на цилиндрической поверхности крышек.

Контактные кольца вынесены на консольный конец вала с умень­шением их наружного диаметра до 15,5 мм, что повысило срок службы щеток, самих колец и облегчило защиту всего узла от загрязнения.

Выпрямительный блок с теплоотводами, размещенными друг над другом, выполнен на силовых стабилитронах вместо обычных диодов в том же корпусе, в связи с чем уровень перенапряжений на зажимах генератора и в сети автомобиля не превышает 40 В. Все элементы блока (а не только положительный теплоотвод) имеют надежное изоляцион­ное покрытие от воздействия окружающей среды и возможных замы­каний. Блок размещен на наружном торце крышки и закрыт пластмас­совым защитным кожухом с вентиляционными щелями, которые фор­мируют направленный поток входящего воздуха. Для доступа к блоку достаточно снять этот кожух. Все электрические соединения на монта­жной плате блока сварные, в том числе и выводы фаз обмотки статора. Соединение фаз в схему осуществляется в монтажной плате.

Схема регулятора напряжения выполнена в одном кристалле с "—" на корпусе, что снизило потери мощности в регуляторе и повысило его надежность. Возможно применение такого типа регулятора (обозначе­ние EL14v) в сборе с соответствующими щеткодержателем и на гене­раторах К1, N1. Однако, в связи с пониженной стойкостью нового ре­гулятора к перенапряжениям на генераторах первой серии должны ус­танавливаться выпрямительные блоки на силовых стабилитронах.

Изменена система сопряжения статора с крышками (посадка на вы­ступающие в центре пакета пластины), что уменьшило возможные пе­рекосы подшипников. Однако, такая конструкция имеет и недостаток, в связи с тем, что пакет статора не сжимается по торцам крышками. При эксплуатации в условиях повышенной влажности и отрицательных температур проникшая между пластинами влага при замерзании вызы­вает местные расслоения пакета в осевом направлении, пазовая изоля­ция нарушается и происходит замыкание обмотки статора на "массу".

Увеличены допустимая температура окружающей среды с +80 до +90°С и максимальная частота вращения с 15000 до 18000 мин~'.

Фирма Bosch выпускает также модификации генераторов для уста­новки на автомобили взамен генераторов других фирм. При этом для обеспечения полной взаимозаменяемости электрическая схема генера­тора и отдельные элементы конструкции могут отличаться от рассмот­ренных выше. Так же поступают и другие изготовители.

Генераторы концерна Valeo

Выпускавшие генераторы и другие автомобильные узлы француз­ские фирмы Paris-Rhone, Dusselier, Sev-Marchal, Motorola, к середине 80-х годов объединили свои производства в составе концерна Valeo. В табл. 3 приведены основные параметры генераторов фирмы Paris-Rhone (Valeo), выпускаемых с того времени.

Тип генератора с обозначением номинального напряжения (первоначально 12, затем 14В), номинального тока (как правило, при

Таблица 3. Типы и параметры генераторов A13N и A14N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип	Ток отдачи А, при частоте вращения:		Наружный диа­метр статора, мм	Масса (без шкива), кг
	1500 мин-'	6000 мин-'
A13N14v   50A 60А 70А 80А	28	52	128	4,1
	28	64	128	4,1
	28	71	128	4,1
	28	80	128	4,1
A14N14v   75A 80А 90А 105А	35	77	136	5,6
	31	82	136	5,6
	42	96	136	5,6
	40	ПО	142	6,3

максимальной частоте вращения), модификации (цифры после буквы N - например, A14N75) и фирменного номера данной модификации ука­заны на пластмассовом торце ступицы крышки со стороны контактных колец или на наклейке на цилиндрической поверхности крышки.

В качестве параметров токоскоростных характеристик в табл. 3 для сопоставления указаны токи отдачи при тех же частотах вращения, что и по генераторам Bosch (см. табл. 1). На раннем этапе выпуска типы генераторов имели обозначение A13R и A14R. Масса генератора одного типа в зависимости от модификации может немного отличаться от ука­занной в табл. 3.

Генераторы со встроенным регулятором выпускаются в основном с двумя вариантами электрических схем. Для внешнего рынка схема ана­логична применяемой на генераторах К1 и N1 фирмы Bosch (см. рис.6,а). Помимо "массы" (обозначения "М", "D—" или "В—"), генераторы име­ют следующие внешние выводы, обозначенные:

+(В+) - силовой вывод для соединения с плюсовым проводом борт-сети;

L(61,+A) - вывод от дополнительного выпрямителя обмотки возбу­ждения для соединения с лампой контроля работоспособного состоя­ния генераторной установки.

Выпускаемые для внутреннего рынка генераторы не имеют трех до­полнительных диодов (см. рис.бв), цепь возбуждения с выходным тран­зистором регулятора напряжения включается непосредственно на " + " и "—" внутри генератора. На один из внутренних выводов схемы регуля­тора подается сигнал с фазы генератора, что обеспечивает функцио­нирование контрольной лампы. Генераторы по такой схеме имеют до­полнительный штекерный вывод "+(8)", который соединяется с "+" бортовой сети через выключатель зажигания. Пример размещения внеш­них выводов генератора фирмы SEV Marchal по второму варианту схе­мы приведен на рис. 19,б. По заказу потребителя генераторы по обоим вариантам схем могут иметь также вывод фазы (обозначение "W" или "R"). В настоящее время еще эксплуатируются автомобили с генерато­рами, имеющими вынесенный бесконтактный регулятор напряжения. В таких генераторах обмотка возбуждения одним концом соединена с "мас­сой", а второй конец соединяется с регулятором напряжения. Возмож-

ны варианты схем без дополнитель­ного выпрямителя с контролем ис­правности по вольтметру, с допо­лнительным выпрямителем и кон­трольной лампой. Общий вид гене­ратора А13 N6 12v 50A показан на рис. 19,а. На рис.20 представлено внутреннее устройство генератора A14N. Аналогично устроен генера­тор A13N.

В сравнении с генераторами Bosch K1 и N1 у генераторов Valeo можно отметить следующее:

Выпрямительный блок (рис.21,а) размещается на наружном торце крышки со стороны контактных ко­лец и закрывается пластмассовым кожухом с вентиляционными щеля­ми. Его снятие обеспечивает доступ к выпрямительному блоку без раз­борки генератора.

Первоначально применялись си­ловые диоды в медном корпусе с накаткой под запрессовку в отвер­стия теплоотводов по типу рис. 16,б, затем фирма перешла на диоды в пластмассовом корпусе в форме таблетки с выводами, которые при­паиваются к теплоотводам и соот­ветствующим выводам монтажной платы (рис.21,6).

Помехоподавительный конден­сатор встроен в выпрямительный блок.

Регулятор напряжения, объединенный со щеткодержателем, снимает­ся и устанавливается без разборки генератора (как и у генераторов Bosch).

Для торможения наружной обоймы подшипника со стороны кон­тактных колец и демпфирования вибрационных нагрузок фирма пер­вой применила и до настоящего времени использует пластмассовый стаканчик.

Шарикоподшипники со стороны привода, как правило, зафиксиро­ваны' от осевого перемещения развальцовкой материала крышки, что затрудняет замену подшипника при ремонте.

Щетки применяются меднографитовые с поперечным сечением 4,5x6,5 мм.

Первоначально центробежный вентилятор выполнялся из пластмас­сы, но в дальнейшем, в связи с повышением температуры подкапот­ного пространства его начали изготавливать из стали.

Максимальная рабочая частота вращения — 14000 мин"'.

Регулируемое напряжение 14,4±0,3 В, термокомпенсация -10±2 мВ/°С.

К началу 90-х годов концерн Valeo закончил разработку новой се­рии компактных генераторов со встроенными вентиляторами (услов­ное обозначение VI - первые буквы английских слов "ventilation inter") и начала выпуск двух типов Al 1VI и A13VI, основные параметры кото­рых приведены в табл. 4.

Генераторы компактной конструкции Valeo (внешний вид приведен на рис.22, узлы и детали — на рис.23) имеют во многом те же основ-

Таблица 4. Типы и основные параметры генераторов A11VI и A13VI

 

 

 

 

Тип	Ток отдачи А, при частоте вращения:		Наружный диа­метр статора, мм	Масса (без шкива), кг
	1800 мин'1	6000 мин '
A11VI 21 и др.	35	70	125	4,5
A11VI 22,23 и др.	30	60	125	4,5
A13VI 40,41 и др.	40	90	136	5,8

ные конструктивные особенности и преимущества, что и генераторы GC.KC и NC фирмы Bosch. В то же время можно отметить следующее: Сохранены два варианта электрической схемы (с дополнительным выпрямителем обмотки возбуждения и без него), которые используют­ся на генераторах Valeo традиционной конструкции.

Выпрямительный блок, выполненный на обычных диодах или сило­вых стабилитронах таблеточной формы, имеет два "массовых" тепло-отвода (в одной плоскости), прилегающие к торцу крышки через тон­кий слой теплопроводящей смазки. На одном из них размещены вы­прямительные элементы одной по­лярности, ко второму "массовому" теплоотводу через тонкую изоляци­онную прокладку прижат положи­тельный теплоотвод с выпрями­тельными элементами другой по­лярности. Элементы конструкции блока объединены монтажной пла­той и имеют изоляционное покры­тие для защиты от воздействия внешней среды. Соединения с вы­водами обмотки статора осуществ­ляются пайкой с использованием тугоплавкого припоя или сваркой. Дополнительный выпрямитель раз-

мещен в одном корпусе с помехоподавительным конденсатором и кон­структивно отделен от выпрямительного блока или встроен в основной выпрямитель в виде трех отдельных диодов.

Пакет статора почти на полную длину свободно устанавливается до упора в расточке крышки со стороны привода и зажимается в осевом направлении четырьмя болтами со специальными прижимами. При ус­тановке статор центрируется относительно ротора с помощью прокладки для обеспечения необходимого воздушного зазора. Задняя крышка со­прягается с передней крышкой и не контактирует с пакетом статора. Такая конструкция имеет следующие преимущества:

снижается уровень шума генератора;

исключается влияние точности изготовления пакета статора на пе­рекосы подшипников, что повышает срок их службы;

становится маловероятным расслоение пакета статора, нарушение пазовой изоляции и замыкание обмотки статора на "массу", что на­блюдается в эксплуатации у компактных генераторов фирмы Bosch.

допускается повышенная температура окружающей среды (до +100°С).

Для новой серии генераторов рекомендуется увеличение передаточ­ного отношения привода генератора с 2...2,5 до 2,5...3 и максимальной рабочей частоты вращения до 15000...18000 мин'¹.

Уровень напряжения настройки регулятора напряжения и термо­компенсация примерно такие же, как и у компактных генераторов фир­мы Bosch. Так, для генератора A13VI при температуре окружающей среды +20°С и режиме измерения 6000 мин'¹, токе нагрузки 10 А и нагреве в

Принцип действия регулятора напряжения

В настоящее время все генераторные установки оснащаются полу­проводниковыми электронными регуляторами напряжения, как пра­вило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конст­руктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора за­висит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создавае-

мого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше на­пряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряже­ния при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения вве­дением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с поте­рей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не приме­няется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем вклю­чения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмот­ки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется умень­шить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

Принцип работы электронного регулятора удобно продемонстриро­вать на достаточно простой схеме регулятора типа ЕЕ 14V3 фирмы Bosch, представленной на рис.3.

Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было по­казано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряже­ниях, ниже величины напряжения стабилизации. При достижении на-

пряжением этой величины, стабилитрон "пробивается" и по нему на­чинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе явля­ется эталоном напряжения с которым сравнивается напряжение гене­ратора. Кроме того известно, что транзисторы пропускают ток между коллектором и эмиттером, т. е. открыты, если в цепи "база - эмиттер" ток протекает, и не пропускают этого тока, т. е. закрыты, если базовый ток прерывается. Напряжение к стабилитрону VD2 подводится от вы­вода генератора "D+" через делитель напряжения на резисторах R1(R3 и диод VD1, осуществляющий температурную компенсацию. Пока на­пряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, сле­довательно, и в базовой цепи транзистора VT1 ток не протекает, тран­зистор VT1 также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода "D+" поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывает­ся, через его переход эмиттер - коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания че­рез переход эмиттер - коллектор VT3.

Соединение транзисторов VT2 и VT3, при котором их коллектор­ные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один со­ставной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно та­кой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния. Если на­пряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилиза­ции, стабилитрон VD2 "пробивается", ток через него начинает посту­пать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер - коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на "массу". Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спада­ет, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование на­пряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через из­менение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.4. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла - увеличи­вается. В схеме регулятора (см. рис.3) имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряже­ния. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предот­вращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD3 но­сит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением же-

сткой обратной связи. При откры­тии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключен­ным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переклю­чения, что благотворно сказывает­ся на качестве напряжения генера­торной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его вхо­де. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают пе­реход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния по­сторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо, уско­ряют переключение транзисторов. В последнем случае конденсатор, за­ряжаясь в один момент времени,

разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая его нагрев и потери энергии в нем.

Из рис.3 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки. При неработающем двигателе автомобиля замыкание контактов выключателя зажигания SA позволя­ет току от аккумуляторной батарей GA через