Методическая разработка Генераторная установка

Методическая разработка

по МДК.01.01 Устройство автомобилей

на тему

 «Генераторная установка»

2019

ВИД ЗАНЯТИЯ: Урок

МЕТОДЫ: устное изложение, показ-демонстрация.

УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Изучить с курсантами устройство и работу генератора, реле-регулятора и их совместную работу, неисправности генераторной установки, их признаки, причины и способы устранения.

Воспитывать у  курсантов чувство личной ответственности за исправность и  безаварийную эксплуатацию АТТ

Развивать  интерес к изучению автомобильной техни­ки, память, целеустремленность.

ВРЕМЯ:  2 часа

МЕСТО:кабинет по устройству и эксплуатации АТТ

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

1.Наглядные пособия: плакаты «Схема электрооборудования автомобиля ЗИЛ-131», «Генератор», «Реле-регулятор РР-132».

2.Материальная часть: Детали генератора и реле-регулятора.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАНЯТИЯ:

I. Вступительная часть………………………………………………. -   10  мин

II. Основная часть……………………………………………………  -   75  мин

III. Заключительная часть…………………………………………...   -   5   мин

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

1.Назначение, устройство и работа генератора переменного тока………- 20 мин

2. Назначение, общее устройство и принцип действия реле-регулятора..- 20 мин

3. Совместная работа генератора и реле-регулятора…………………...…- 20 мин

4. Неисправности генераторной установки……..……………………..….- 15 мин

ХОД ЗАНЯТИЯ

ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

-      принять рапорт дежурного по группе;

-      проверить наличие курсантов и их готовность к занятию;

-      ответить на вопросы, которые возникли при подготовке к занятию на самостоятельной работе;

-      провести опрос по ранее изученному материалу:

Опрос рекомендуется провести устно, задавая вопросы и вызывая одного-двух курсантов для ответа,

Методические рекомендации:

При подготовке к занятию изучить учебные вопросы, содержание методической разработки, ознакомиться с методическими рекомендациями. По завершению личной теоретической подготовки составить и утвердить план проведения занятия.

Накануне занятияподготовить к показу электронный демонстрационный материал, приобрести навыки его использования с компьютером и проектором или подготовить ассистента, который будет управлять компьютером.

При изложении учебного материала использовать слайды, приводить примеры из практической деятельности и жизни. Для активизации курсантов задавать вопросы, направленные на воспоминание ранее изученного материала, самостоятельное уяснение устройства назначение и общее устройство генераторной установки.

-  при рассмотрении первого вопроса целесообразно использовать плакаты или слайды, демонстрируя при этом детали генератора. Особое внимание обратить на принцип работы генераторов.

–             при рассмотрении второго вопроса необходимо обратить внимание курсантов на различные типы реле-регуляторов.

–             при рассмотрении третьего  вопроса указать какие генераторы с какими реле-регуляторами работают.

 - при рассмотрении четвёртого  вопроса необходимо подчеркнуть, что выявление неисправностей, их признаков, причин и способов устраненияспособствует продлению срока службы электрооборудования в целом.

Подводя итоги по каждому учебному вопросу необходимо выделить главное, подчеркнув необходимость изучения данного вопроса, напомнив курсантам о необходимости своевременного и качественного  технического обслуживания.

В заключении представить перспективные направления развития и конструирования автомобильной техники, подвести итоги занятия, сделать вывод о достижении учебных целей, дать задание на самостоятельную работу.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Назначение, устройство и принцип работы генератора переменного тока.

Генератор предназначен для питания электрической энергией всех потребителей (кроме системы электропуска) и заряда аккумуляторной батареи. Генератор является основным источником электрической энергии на автомобиле. Он преобразует механическую энергию в электрическую.

Генераторы бывают переменного и постоянного тока. К автомобильным генераторам постоянного тока относятся такие генераторы, у которых переменный ток преобразуется в постоянный с помощью коллектора. Генераторы, у которых переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диодов, относят к автомобильным генераторам переменного тока.

В настоящее время на автомобилях в основном устанавливают генераторы переменного тока. Мощность и срок службы таких генераторов значительно увеличен. На режиме холостого хода двигателя генераторы переменного тока развивают до 40% номинальной мощности, что обеспечивает лучшие по сравнению с генераторами постоянного тока условия зарядки аккумуляторных батарей и, как следствие, повышение их срока службы.

Генератор с реле-регулятором составляют генераторную установку.

Генераторы Г250, Г266, Г287, Г272, Г273, Г288 имеют конструктивную одинаковую схему и представляют собой трёхфазную синхронную электрическую машину (Рис. 1.) состоящую из:

-     статора;

-     ротора;

-     передней и задней крышек;

-     выпрямительного блока;

-     щёточного узла;

-     вентилятора;

-     приводного шкива.

Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением.

Статор собран из отдельных пластин электрической стали, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности статора имеется 18 равномерно расположенных по окружности пазов, в которых уложены отдельные катушки трёхфазной обмотки. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединённых последовательности. Фазовые обмотки статора соединены вместе, а их концы присоединены к трём зажимам выпрямительного блока.

Ротор состоит из:

-     двух клювообразных стальных наконечников;

-     катушки возбуждения, помещённой на стальной втулке, которые жёстко закреплены на его валу.

Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам, напрессованным на изоляционную втулку вала ротора. Вал вращается в шариковых подшипниках, помещённых в передней и задней крышках.

Рис. 1. Генератор переменного тока Г287:

а — электрическая схема; б—генератор Г287;1 — статор; 2 —обмотка статора; S — ро­тор; 4 —обмотка возбуждения; 5 — втулка ротора; 6 — вентилятор; 7 —шкив; 8 — рас­порная втулка; 9, 11 — крышки; 10 —вывод обмотки статора; 12 — выпрямительный блок; 13 — лабиринтное кольцо; 14 — резиновое кольцо; 15 — клемма «+» генератора; 16 — контактное кольцо; 17 — щеткодержатель; 18 — прокладка

Внутри задней крышки расположен полупроводниковый выпрямитель и щёткодержатель со щётками и пружинами. На переднем конце вала закреплён приводной шкив и вентилятор для обдува и охлаждения генератора.

При включённом зажигании ток из аккумуляторной батареи через щётки и кольца поступает в обмотку возбуждения ротора и создаёт электромагнитное поле. При вращении ротора в обмотках статора индуктируется переменная по величине и направлению ЭДС. Переменный ток, полученный в статорных обмотках, подводится к выпрямителю, где и преобразуется в постоянный, и направляется к потребителям и на подзарядку аккумуляторной батареи.

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и возрастание частоты вращения ротора. При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмоток статора, что приводит к усилению магнитного поля статора.

Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается. Благодаря этому в катушках статора наводится меньшая ЭДС, и максимальная сила тока, отдаваемая генератором, ограничивается.

При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотках статора. В результате этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.

Для автомобильных генераторов переменного тока применяют в основном кремниевые выпрямители; они обладают высокой теплостойкостью, долговечностью и малые по размерам.

Свойство полупроводниковых выпрямителей пропускать ток только в одном направлении позволяет отказаться от реле обратного тока.

Тип и технические характеристики генераторов, применяемых на автомобиле ЗиЛ-131.

Г-287 – переменного тока, трехфазный, синхронный, с электромагнитным возбуждением и выпрямительным блоком, смонтированным внутри генератора. Крепится с левой стороны двигателя. Привод ременной от шкива коленчатого вала.

Щеточный узел генератора защищен от попадания пыли и грязи, сам генератор выполнен водостойким, что достигнуто покрытием обмоток статора и ротора специальным лаком. Работает совместно с реле-регулятором РР-132.

РР-132 – бесконтактный, транзисторный, номинальное напряжение 14 В и максимальная сила тока 85 А. Обеспечивает нормальную совместную работу генератора и потребителей электроэнергии.

Технические данные генераторов.

Вывод.Каждый генератор обладает определенными характеристиками, следовательно на автомобиле устанавливается только тот генератор, который рекомендован заводом изготовителем автомобиля..

Ответить на вопросы.

2. Назначение, общее устройство и принцип действия реле-регулятора.

В настоящее время на автомобилях с генераторами переменного тока устанавливаются реле-регуляторы, которые включают в себя только регулятор напряжения. Необходимость в ограничителе тока и реле обратного тока отпала, так как генератор переменного тока обладает свойством самоограничения тока нагрузки, а роль реле обратного тока выполняет выпрямительное устройство генератора.

Наряду с транзисторными реле-регуляторами имеет применение контактные и контактно-транзисторные реле-регуляторы (РР-127, РР-380, РР-362).

Все бесконтактные транзисторные реле-регуляторы имеют одну функциональную схему,  состоящую из:

-     измерительного органа;

-     органа управления;

-     исполнительного органа.

 Принципиальные схемы отличаются комплектующими элементами (транзисторами, диодами, резисторами, стабилизаторами).

Бесконтактные реле-регуляторы выполняются на транзисторах типа р-п-р или п-р-п (прямой и обратной проводимости).

Реле-регуляторы выполнены на транзисторах прямой проводимости: РР-362 (контактно-транзисторный), РР-350, РР-362Б, 201-3702, 121-3702. Реле-регуляторы собранные на транзисторах обратной проводимости: РР-132, 13.3702, РР-356, РР-133, 11.3702, 1112.3702, интегральные Л112 и Л120.

Реле-регулятор РР-132 (Рис.2.) работает с генераторами Г287 и Г250-П1 и выполнен на двух кремниевых транзисторах типа п-р-п. Регулятор имеет клеммы «+», Ш и М, которыми подключается в схему электрооборудования.

При напряжении генератора меньше 14,0-14,6В стабилитрон закрыт. Транзистор Т1 также закрыт, поскольку его база через резистор соединена с массой. Транзистор Т2 открыт, так как на его базу через резистор и диоды подаётся положительный потенциал. Ток в цепи обмотки возбуждения проходит через открытый транзистор Т2, напряжение генератора не ограничивается.

При напряжении 14,0-14,6В стабилитрон пробивается и потенциал базы транзистора Т1 резко повышается, вследствие чего транзистор Т1 открывается. Это вызывает значительное понижение потенциала базы транзистора Т2 и его закрытие, что равносильно прерыванию тока в цепи обмотки возбуждения генератора. Напряжение генератора понижается до тех пор пока не закроется стабилитрон и транзистор Т1. С их закрытием транзистор Т2 открывается, замыкая цепь обмотки возбуждения генератора. Далее процесс повторяется, поддерживая напряжение генератора в пределах 14,0-14,6В.

Остальные элементы реле-регулятора (диоды, дроссель и резисторы) предназначены для улучшения рабочих характеристик реле-регулятора, а также повышения надёжности и долговечности.

Рис. 2. Транзисторный  реле-регулятор  РР132 и  его подключение в сеть:

а — общий вид; б — электрическая схема

Вывод.На автомобилях с генераторами переменного тока устанавливаются реле-регуляторы, которые включают в себя только регулятор напряжения. Необходимость в ограничителе тока и реле обратного тока отпала, так как генератор переменного тока обладает свойством самоограничения тока нагрузки, а роль реле обратного тока выполняет выпрямительное устройство генератора.

Ответить на вопросы.

3. Совместная работа генератора и реле-регулятора. Неисправности генераторной установки.

Объяснить по схеме (плакату) работу генераторной установки: Г287 и РР-132; Г250 и РР-350 (201.3702).

Генераторная установка считается исправной, если после пуска двигателя стартером стрелка амперметра показывает зарядный ток, который с повышением частоты вращения коленчатого вала от средней до максимальной не увеличивается.

Напряжение генераторной установки должно быть в соответствии с тем, которое указано в инструкции по эксплуатации автомобиля. Для проверки напряжения, развиваемого генераторной установкой, необходимо при работе двигателя со средней частотой вращения коленчатого вала включить фары и подключить между клеммой «+» генератора и массой вольтметр, который и покажет напряжение, развиваемое генератором.

Неисправности генераторной установки проявляются в том, что отсутствует зарядный ток или он слишком большой при заряженной АКБ.

Работу генераторной установки контролируют по амперметру, который фиксирует только зарядный и разрядный ток аккумуляторной батареи. Если амперметр при работе двигателя со средней частотой вращения коленчатого вала показывает разрядный ток, то это указывает, что генераторная установка отказала в работе, а потребители питаются от АКБ. Если с увеличением частоты вращения коленчатого вала зарядный ток значительно повышается или амперметр показывает длительное время большой зарядный ток, то это свидетельствует о том, что напряжение генераторной установки повышено, АКБ перезаряжается. В этом случае приходится часто доливать в аккумуляторы дисцилированную воду. Срок службы батареи значительно сокращается.

Причинами нарушения режима заряда АБ могут быть:

-     отказ в работе реле-регулятора;

-     обрыв, плохой контакт или замыкание на массу соединительных проводов зарядной цепи или цепи обмотки возбуждения;

-     ослабление натяжения приводного ремня;

-     отказ в работе генератора.

Для быстрого отыскания причины неисправности необходимо выполнить проверку в такой последовательности: соединительные провода реле-регулятор-генератор, предварительно убедившись в исправности амперметра, в надёжности соединения массы генератора с массой реле-регулятора и нормальном натяжении ремня привода генератора.

Для проверки исправности реле-регулятора можно при работе двигателя с частотой 1000-1200 об/мин на 1-2 с выключить из работы реле-регулятор, для чего клемму «Ш» РР132 соединить с массой. Появление зарядного тока указывает на то, что реле-регулятор отказал в работе. Такой реле-регулятор необходимо заменить на исправный или отремонтировать в мастерской.

Проверку исправности реле-регулятора можно произвести и подстановкой исправного реле-регулятора в генераторную установку.

В случае отсутствия зарядного тока причина в отказе генератора вследствие обрыва или короткого замыкания в его обмотках; нарушения контакта щёток цепи диодов. Такой генератор подлежит ремонту или замене исправным.

Причиной большого зарядного тока, как правило является нарушение регулировки или выход из строя регулятора напряжения. Такой реле-регулятор подлежит ремонту или замене на исправный.

Вывод.Генераторы и реле-регуляторы работают только в паре, так как имеют свои, только им присущие, характеристик.

Ответить на вопросы.

4. Неисправности генераторной установки.

Неисправности генераторов возникают в основном при нарушении правил их эксплуатации, например отключении аккумуляторной батареи при работающем двигателе, замыкании клемм генератора на корпус при проверке «на искру», неправильном натяжении приводного ремня.

Основными дефектами (неисправностями) электрических узлов (ротора, статора, выпрямительного блока) является обрыв, короткое замыкание в цепи, межвитковое замыкание в обмотках.

Обрыв обмотки возбуждения (ротора) чаще всего возникает в местах подпайки концов обмотки к контактным кольцам. Проверяют обмотку возбуждения на обрыв контрольной лампой или тестером. Если обмотка оборвана, то лампа гореть не будет или стрелка тестера, настроенного на измерение сопротивления в КОм, отклоняться не будет. Этот дефект устраняют пайкой мягким припоем. Когда обрыв произошёл внутри катушки, заменяют ротор генератора в сборе.

Короткое замыкание обмотки возбуждения возникает в результате разрушения изоляции обмотки. У генераторов с двумя изолированными щётками замыкание на корпусе вывода обмотки возбуждения, соединённого с реле-регулятором, приводит к отключению регулятора, в результате чего напряжение регулироваться не будет.

Замыкание обмотки возбуждения на корпусе ротора проверяется контрольной лампой 220В или тестером настроенным для измерения сопротивления в кОм или мОм. Если контрольная лампа горит, или стрелка тестера отклоняется на «О», то обмотка замкнута на корпус.

Межвитковое замыкание в катушке обмотки возбуждения возникает вследствие разрушения изоляции привода обмотки при перегреве или механическом повреждении. Оно определяется измерением сопротивления катушки возбуждения при помощи амперметра. Если сопротивление катушки уменьшилось, то её заменяют.

Часто на практике для проверки обмотки возбуждения на межвитковое замыкание, её подключают через амперметр к аккумуляторной батареи. Если величина тока больше величины указанной в технической характеристике генератора, то ротор подлежит замене в сборе.

Обрыв одной фазы в цепи обмотки статора и короткое замыкание на корпус обмотки статора возникает в результате механических повреждений или разрушений изоляции.

Проверка обмотки статора на обрыв производится поочерёдным подключением лампы к концам двух фаз. Если контрольная лампа горит, то обрыва в фазной обмотке нет.

Замыкание обмотки статора на корпус определяется контрольной лампой 220В путём подключения одного щупа на корпус статора, а другого на любой вывод обмотки. Лампа будет гореть только при замыкании обмотки на корпусе.

Межвитковое замыкание в катушках обмотки статора возникает при перегреве вследствие разрушения изоляции обмотки. Оно определяется специальным индуктором или по цвету изоляции обмотки статора. При межвитковом замыкании в обмотке статора, изоляция от перегрева будет иметь тёмный цвет близкий к чёрному.

Пробой диодов выпрямительного блока, обрыв внутренней цепи диода происходит при перегреве током большой силы, при повышении напряжения генератора и при отключении аккумуляторной батареи при работающем генераторе. Пробой одного или нескольких диодов одной шины выпрямительного блока приводит к снижению мощности генератора. Пробой диодов одновременно в плюсовой или минусовой шинах приводит к замыканию АБ, в результате чего в зарядной цепи устанавливается большая сила тока, что приводит к «выгоранию» т.е. к обрыву в цепи диода.

Проверка диодов на пробой и обрыв цепи производится контрольной лампой от АБ при двух подключениях к диоду (с переменой направления тока). При исправном диоде лампа горит только в одном из случаев подключения к батареи, а при обрыве не будет гореть в обоих случаях подключения. Диод имеет короткое замыкание (пробит), если лампа горит при любой схеме подключения.

Вывод.Основными дефектами электрических узлов генераторной установки является обрыв, короткое замыкание в цепи, межвитковое замыкание в обмотках.Своевременное и качественное техническое обслуживание способствует продлению срока службы деталей электрооборудования

Ответить на вопросы.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

-      подвести итоги занятия;

-      напомнить тему, цели и учебные вопросы;

-      объявить оценки;

-      ответить на вопросы;

-      отметить активность и дисциплину на занятии;

-      дать задание на самоподготовку.

Используемая литература при составлении методической разработки:

1.        Передерий В. П. Устройство автомобиля [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.П. Передерий. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 288 с.:- (Профессиональное образование). - www.znanium.com

2.        Стуканов В. А.Устройство автомобилей [Электронный ресурс]:   учебное пособие / В.А. Стуканов, К.Н. Леонтьев. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2017. - 496 с.- (Профессиональное образование). - www.znanium.com

3.        Автомобильные эксплуатационные материалы. Лабораторный практикум : учеб. пособие / В.А. Стуканов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2018. — 304 с. — (Среднее профессиональное образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/93