содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8   ..

Глава 3‌

Электрооборудование тракторов

3.1. Общие требования к тракторному электрооборудованию тракторов

Современные тракторы комплектуются электрооборудованием, представляющим собой сложный комплекс взаимосвязанных элек-трических и электронных систем, приборов и устройств, обеспечи-вающих надежное функционирование силовой установки, трансмис-сии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов и нормальные условия труда тракториста. Электрообору-дование включает в себя: систему электроснабжения, систему пуска двигателя, систему зажигания вспомогательного пускового двигателя, систему освещения и световой сигнализации, звуковой сигнал, кон-трольно-измерительные приборы, дополнительное оборудование, электропривод, коммутационную и защитную аппаратуру.

В систему электроснабжения входят генераторная установка и аккумуляторная батарея. К системе электростартерного пуска относят электростартер, аккумуляторную батарею, реле управления, реле бло-кировки стартера и электротехнические устройства для облегчения пуска двигателя. Система зажигания от магнето обеспечивает вос-пламенение рабочей смеси в цилиндрах пускового двигателя искро-вым разрядом, возникающим между электродами свечи зажигания.

Система освещения и световой сигнализации состоит из фар го-ловного и рабочего освещения, задней фары, габаритных огней, ука-зателей поворота, стоп-сигналов, фонарей заднего хода и различных реле управления ими. В комплект контрольно-измерительных прибо-ров входят указатели и датчики тока заряда-разряда, напряжения бор-товой сети, температуры, давления масла, уровня топлива в топлив-ном баке, скорости движения трактора, частоты вращения двигателя и моточасов.

Электропривод применяется в системах стеклоочистителя, ото-пления, вентиляции и предпускового подогрева двигателя. К комму-тационной аппаратуре относятся выключатели, переключатели, реле различного назначения, предохранители и блоки предохранителей, cоединительные панели и разъемные соединения.

Количество и мощность потребителей электроэнергии на трак-торах постоянно увеличиваются, на смену устаревшему электрообо-рудованию приходят новые, в том числе электронные изделия и сис-темы. Техническое состояние электрооборудования во многом опре-

деляет эксплуатационную надежность, производительность, эконо-мичность и экологические характеристики трактора.

Условия работы электрооборудования на тракторах зависят от климатической зоны эксплуатации и места установки отдельных из-делий на тракторе. Изделия электрооборудования выпускаются в климатических исполнениях У (для умеренного климата), ХЛ (для холодного климата), Т (для тропического климата), О (общеклимати-ческое исполнение). Исполнения типа У-ХЛ, У-Т и т.д. предусматри-вают возможность эксплуатации электрооборудования в нескольких климатических районах.

В зависимости от климатического исполнения электрооборудо-вание тракторов должно быть работоспособным в следующих усло-виях: устанавливаемое на двигателе и в моторном отделении при тем-пературах 70, 80, 90 и 100 С; устанавливаемое в кабине или снаружи

-от 55 до 65 С, а при отрицательных температурах для исполнения У при температуре -45 С, для исполнения ХЛ при темперауре -60 С, для исполнения Т при температуре -20 С. Кроме того, изделия элек-трооборудования должны сохранять работоспособность после воз-действия температуры -60 С для исполнения ХЛ, -50 С для испол-нения У и -45 С для исполнения Т (при транспортировании и во вре-мя нерабочих периодов трактора). Относительная влажность воздуха 953 %, для всех исполнений при температуре 40 С, минимальное атмосферное давление 61 кПа на высоте 4000 м над уровнем моря.

Изделия электрооборудования должны выдерживать также зна-чительные вибрационные и ударные нагрузки (табл. 3.1).

1. Допустимые вибрационные и ударные нагрузки для изделий тракторного электрооборудования

   Изделия	Вид нагрузки	Частота вибрации, Гц		Макси-мальное ускорение (замедле- ние), м/с2	Продолжи-тельность испытаний
   		при периоди-ческих испыта-ниях	при типовых испытани-ях
   Изделия, уста-	Вибрацион-	50	50…250	100	8 ч
   навливаемые на	ная
   двигателе	Ударная	-	-	150	1000 ударов
   Остальные изде-лия	Вибрацион-ная Ударная	50   -	50…250   -	>50   100	8 ч   1000 ударов

   
    

   Допустимые значения превышения температуры для электриче-ских машин и аппаратов длительного режима работы при температу-ре окружающей среды +70 С приведены в табл. 3.2. Изделия трак-торного электрооборудования должны быть защищены от проникно-

   вения посторонних тел, пыли, воды, обеспечивать надежную и безот-казную работу в эксплуатации в течение требуемого срока службы.

   
    

2. Допустимые тепловые нагрузки электрических машин и аппаратов длитель-ного режима работы

Ресурс изделий электрооборудования тракторов измеряется числом часов работы двигателя или числом включений. Защита от коррозии должна осуществляться лакокрасочными, гальваническими, химическими покрытиями или их сочетаниями.

Изделия электрооборудования могут быть рассчитаны на про-должительный номинальный режим работы S1, кратковременный но-минальный режим работы S2 с длительностью периода неизменной номинальной нагрузки 5, 10 и 30 мин и повторно-кратковременный

номинальный режим с продолжительностью включения 15, 25, 40 и

60 %.

Электрические машины и магнето должны выдерживать испы-тание на повышенную частоту вращения в режиме холостого хода в течение 20 с (стартеры и другие электрические машины с режимом работы менее 1 мин) и 2 мин (остальные электрические машины и магнето). Испытательная частота вращения должна быть на 20 % вы-ше максимальной частоты вращения, возможной в эксплуатации, для магнето и частоты вращения в режиме холостого хода для стартеров.

Изделия тракторного электрооборудования должны работать в однопроводной схеме, в которой с корпусом трактора соединен отри-цательный вывод системы. Допускается изготовление изделий, у ко-торых от корпуса изолированы оба вывода.

Номинальные параметры изделий тракторного электрооборудо-вания (номинальные мощность, сила тока, напряжение и др.) относят-ся к работе при температуре (2510) С, относительной влажности 45…80 % и атмосферном давлении 650…800 мм рт. ст. В условиях, отличающихся от указанных, номинальные параметры могут быть изменены на величину, оговоренную в стандартах на отдельные виды изделий. Все номинальные параметры измеряются при номинальном напряжении.

Номинальное напряжение системы электрооборудования трак-тора и потребителей электроэнергии должно быть 12 или 24 В, а ис-точников (генераторных установок) -14 и 28 В.

Потребители электроэнергии, работающие при движении трак-тора или сельскохозяйственной машины должны быть работоспособ-ными при изменении подводимого напряжения в пределах от 90 до 125 % установленного для них номинального напряжения.

1. Аккумуляторные батареи

   Аккумуляторная батарея обеспечивает электроснабжение стар-тера, который является основным потребителем энергии при пуске тракторного дизеля или вспомогательного пускового бензинового двигателя, а также других потребителей при неработающем генерато-ре или его недостаточной мощности. Во втором случае аккумулятор-ная батарея работает параллельно с генератором. Работа в стартерном режиме определяет тип и конструкцию аккумуляторных батарей и выделяет их в особый класс стартерных свинцовых батарей.

   Аккумуляторная батарея, работая параллельно с генераторной установкой, устраняет перегрузки генератора и перенапряжения в электросети трактора. После разряда на электростартер аккумулятор-ная батарея подзаряжается от генераторной установки с определен-ным уровнем регулируемого напряжения, чтобы восполнить энергию, отданную батареей при разряде.

   На эксплуатационную надежность и срок службы аккумулятор-ной батареи влияют температура окружающей среды, уровни вибра-ции и тряски, периодичность, объем и качество технического обслу-живания, параметры стартерного разряда, сила тока и продолжитель-ность разряда и заряда, уровень надежности и исправности электро-оборудования, продолжительность работы и перерывов в эксплуата-ции.

   Аккумуляторные батареи могут эксплуатироваться при темпе-ратуре окружающего воздуха от -40 до +60 С (батареи обычной конструкции) и от -50 до +60 С (батареи с общей крышкой и необ-служиваемые). При этом рабочая температура электролита должна быть не выше 50 С.

   При повышении температуры электролита батареи разрушаются электроды, ускоряется сульфатация и идет интенсивное испарение воды из него. Для уменьшения химической активности электролита его плотность в жарких и теплых влажных климатических районах понижают до 1,25…1,27 г/см3. Под действием солнечной радиации и

   высоких температур в батареях обычной конструкции уменьшается прочность эбонитовых моноблоков, крышек и герметизирующей мас-тики.

   Низкие температуры снижают эластичность герметизирующей мастики, она растрескивается и отслаивается от поверхности крышек и моноблоков. Моноблоки, крышки и пробки становятся хрупкими. При таянии снега на поверхности батареи образуется влага. Лед на поверхности пробок может закрыть вентиляционные отверстия. При недостаточной плотности электролита и значительной разряженности батареи возможно замерзание электролита. Поэтому батареи, экс-плуатируемые при низких температурах, рекомендуется заполнять электролитом большей плотности (1,29…1,31 г/см3) и содержать в за-

   ряженном состоянии.

   Низкие температуры значительно ухудшают условия заряда ак-кумуляторных батарей: при температуре -10 С разряженная на 50 % батарея может быть заряжена только на 60…65% номинальной емко-сти. Количество включенных потребителей в условиях зимней экс-плуатации увеличивается. Резко возрастает сила тока, потребляемого электростартером. Все это затрудняет обеспечение положительного зарядного баланса батареи на тракторе. При температуре ниже -10 С для поддержания батареи в заряженном состоянии необходимо по-вышать регулируемое напряжение генераторной установки трактора. Зарядное напряжение должно соответствовать значению, указанному в техническом описании и инструкции по эксплуатации трактора. Максимальное регулируемое напряжение генераторной установки не должно превышать 15,5 и 31 В соответственно для 12-и 24-вольтных систем электрооборудования.

   К стартерным батареям предъявляются высокие требования: ме-ханическая прочность, достаточный срок службы, необходимая ем-кость при небольших размерах и массе, работоспособность в широ-ком диапазоне температур и разрядных токов, небольшие потери энергии при длительном бездействии, минимальные внутренние со-противления и падение напряжения при большой силе тока разряда в стартерном режиме. Тракторные аккумуляторные батареи должны выдерживать кратковременные разряды стартерными токами боль-шой силы без разрушения электродов и ухудшения характеристик при дальнейшей эксплуатации, а также иметь достаточный запас энергии для питания потребителей в случае выхода из строя генераторной ус-тановки и для других нужд, возникающих в аварийных ситуациях.

   К аккумуляторным батареям на тракторах должен быть обеспе-чен свободный доступ для осмотра и технического обслуживания. Аккумуляторные батареи размещают ближе к стартеру с целью

   уменьшения длины стартерного провода и падения напряжения в нем. Массовый провод батареи крепят к двигателю или жесткой раме.

   Вибрация в местах установки аккумуляторных батарей не должна превышать 1,5 g (ускорение 14,7 м/с2) в диапазоне частот до 60 Гц. Допускается кратковременная вибрационная нагрузка при ус-корении 5 g (49 м/с2) при частоте до 30 Гц. При вибрации и тряске ба-тарея не должна перемещаться по опорной площадке. Посадочные места должны иметь амортизаторы и амортизационные прокладки. Саморазряд заряженной батареи, кроме необслуживаемой, после без-действия в течение 14 суток при температуре окружающей среды не должен превышать 10 %, а после бездействия в течение 28 суток -20

   % номинальной емкости. Саморазряд необслуживаемой батареи по-сле бездействия в течение 90 суток не должен превышать 10 %, а по-сле бездействия в течение года -40 % номинальной емкости.

   Минимальный срок службы или наработка аккумуляторной ба-тареи в эксплуатации считается до момента снижения емкости ниже

   40 % номинальной или снижения продолжительности стартерного разряда менее 1,5 мин при температуре (252) С до конечного раз-рядного напряжения 4,5 В для 6-вольтных батарей и 9,0 В для 12-вольтных батарей.

   Гарантийные сроки сохраняемости незалитых электролитом ба-тарей -три года с момента изготовления, сухозаряженности батарей -один год с момента изготовления, эксплуатации -18 месяцев со дня ввода батарей в эксплуатацию, а гарантийная наработка -2500 ч в пределах гарантийного срока эксплуатации.

   Принцип действия и конструкция аккумуляторных батарей. В свинцовом аккумуляторе в токообразующих процессах участвуют диоксид свинца PbO2положительного электрода, губчатый свинец Pb отрицательного электрода и электролит -водный раствор серной ки-слоты H2SO4.

   Содержание в электролите серной кислоты и плотность элек-

   тролита уменьшаются при разряде и увеличиваются при заряде. По плотности электролита оценивают степень разряженности свинцового аккумулятора.

   По конструктивно-функциональному признаку выделяют бата-реи: обычной конструкции -в моноблоке с ячеистыми крышками и межэлементными перемычками над крышками; в моноблоке с общей крышкой и межэлементными перемычками под крышкой; необслу-живаемые -с общей крышкой, не требующие ухода в эксплуатации.

   Стартерные батареи (рис. 3.1) состоят из собранных в полублоки по-ложительных и отрицательных электродов (пластин), сепараторов, корпуса

   (моноблока) 2, планки 6 с пробками 5, межэлементных перемычек 11, по-люсных выводов 7, предохранительного щитка и крепежных деталей

   
    

   
    

   

   
    

   Рис. 3.1. Стартерная аккумуляторная батарея:

   1 -выступ моноблока; 2 -моноблок; 3 -электрод; 4 -крышка; 5 -пробка; 6 -планка; 7 -

   вывод; 8 -борн; 9 -мостик; 10 -перегородка; 11-межэлементная перемычка; 12 -сепа-ратор-конверт

   
    

   Электроды обеих полярностей в виде пластин намазного типа состоят из решетчатых токоотводов, ячейки которых заполнены ак-тивной массой. Токоотводы изготовляют методом литья из сплава свинца и сурьмы (7…8 %) с добавлением мышьяка (0,1…0,2 %). Сурьма улучшает литейные свойства сплава, повышает механиче-скую прочность и коррозионную стойкость токоотвода, но оказывает каталитическое действие на электролиз воды, способствуя обильному газовыделению и быстрому снижению уровня электролита.

   Интенсивность газообразования в необслуживаемых аккумуля-торных батареях снижают за счет применения свинцово-кальциево-оловянистых и малосурьмянистых (до 2,5 % сурьмы) сплавов.

   Токоотводы аккумуляторных электродов имеют рамку, верти-кальные и горизонтальные жилки, ушки и по две опорные ножки. Го-ризонтальные жилки обычно меньше по толщине и располагаются в шахматном порядке. Токоотводы должны обеспечивать равномерную

   плотность тока по всей массе активных материалов, поэтому имеют близкую к квадратной форму.

   Разнополярные электроды собирают в полублоки с помощью бареток, состоящих из борна 8 и мостика 9. К мостику припаиваются ушки токоотводов электродов. Борн служит наружным токоотводом аккумулятора.

   Полублоки объединяются в блоки электродов. Число положи-тельных и отрицательных электродов в блоке может отличаться не более чем на одну единицу. Обычно отрицательных электродов на один больше, чем положительных. Находясь между двумя отрица-тельными электродами положительный электрод подвергается одина-ковым изменениям активной массы с обеих сторон и меньше дефор-мируется.

   Сепараторы, расположенные в междуэлектродном пространстве, предотвращают замыкание разноименных электродов. Сепараторы представляют собой пластины с ребрами (рис. 3.2). Ребристая сторона сепаратора обращена к положительному электроду. Сепараторы изго-тавливают из пористых кислотостойких материалов: микропористая пластмасса (мипласт, поровинил, полиэтилен); микропористый эбо-нит (мипор).

   
    

   

   
    

   Рис. 3.2. Сепараторы стартерных свинцовых аккумуляторных батарей:

   а -мипласт; б -полиэтилен; в -мипор

   
    

   В необслуживаемых батареях применяют пленочные сепарато-ры и сепараторы-конверты, которые могут быть образованы сварен-ными между собой пластиковыми сепараторами. Сепараторы-кон-верты позволяют устанавливать блоки электродов непосредственно на дно моноблоков без призм и шламового пространства. В этом слу-чае, при сохранении высоты батареи, более чем в 2 раза увеличивает-ся высота слоя электролита над пластинами в ячейках моноблока и,

   следовательно, объем электролита, который может быть израсходован в период эксплуатации между очередными добавками дистиллиро-ванной воды.

   Блоки электродов каждого аккумулятора устанавливают в от-дельных ячейках эбонитового или пластмассового корпуса-монобло-ка, разделенных перегородками. В батареях с обычными сепаратора-ми на дне каждой ячейки моноблока предусмотрены четыре призмы, образующие пространство для шлама -активной массы электродов, осыпающейся на дно ячеек. На опорные призмы своими ножками ус-танавливаются электроды (разноименные электроды на свои две призмы, что исключает их замыкание шламом).

   Для крепления батарей в местах установки в нижней части пла-стмассовых моноблоков предусмотрены выступы 1 (см. рис. 3.1) вдоль длинной стороны для батарей емкостью до 100 А·ч и по шири-не -при большей емкости.

   В каждом аккумуляторе батарей, кроме необслуживаемых, ус-танавливают щитки, предохраняющие верхние кромки пластин и се-параторов от повреждений при измерении плотности, температуры и уровня электролита.

   В батареях обычной конструкции крышки из эбонита или пла-стмассы закрывают отдельные аккумуляторные ячейки моноблока. Места стыка отдельных крышек со стенками ячеек моноблока герме-тизируют битумной мастикой.

   Применение общей крышки 4 (см. рис. 3.1) для тракторных ак-кумуляторных батарей с пластмассовыми моноблоками позволяет обеспечить лучшую герметизацию при колебаниях температуры ок-ружающей среды в пределах от -50 до +70 С. Соединение общей крышки из пластмассы с моноблоком осуществляют методом кон-тактно-тепловой сварки.

   Установка общей крышки на все батареи позволяет облегчить обслуживание их в эксплуатации. При наличии общей крышки можно устанавливать блок пробок на несколько заливочных отверстий. Блок пробок может быть выполнен в виде пластмассовой планки 6 (см. рис. 3.1), в которую вставлено необходимое число безрезьбовых пробок 5, имеющих некоторую свободу перемещения в планке для центрирова-ния с заливочными горловинами. В некоторых конструкциях пробки выполняются как одно целое с планкой.

   Отдельные пробки для аккумуляторов изготовляют из эбонита, полиэтилена, полистирола или фенолита. Пластмассовые пробки имеют меньшую массу и большую прочность. Герметичность между крышкой и пробкой обеспечивается резиновой шайбой 3 (рис. 3.3,а), конусным буртиком 5 (рис. 3.3,б) или уплотнительным элементом 6

   из пластмассы (рис. 3.3,в). Пробки имеют встроенные отражатели 4 из винипласта или лепестковые отражатели 7, не позволяющие электро-литу выплескиваться через вентиляционные отверстия.

   
    

   

   
    

   Рис. 3.3. Аккумуляторные пробки:

   а -с уплотнительным резиновым кольцом; б -с конусным буртиком; в -с лепестковым уплотнительным элементом из пластмассы; 1 -корпус пробки; 2 -прилив вентиляцион-ного отверстия; 3 -резиновая шайба; 4 -отражатель; 5 -конусный буртик; 6 -уплотни-тельный элемент из пластмассы; 7 -лепестковый отражатель

   
    

   В новых пластмассовых пробках вентиляционные отверстия за-крыты глухим приливом 2. Этим обеспечивается герметичность сухо-заряженных аккумуляторных батарей при хранении. При вводе бата-реи в эксплуатацию прилив пробки срезается.

   Для последовательного соединения аккумуляторов в батарее используют межэлементные перемычки, которые припаивают к бор-нам бареток полублоков в таком порядке, чтобы соединить между со-бой полублок отрицательных электродов одного аккумулятора с по-лублоком положительных электродов рядом расположенного аккуму-лятора.

   Межэлементные перемычки устанавливают над крышкой, через перегородки под крышкой или пропускают через отверстие в перего-родке (рис. 3.4). Укороченные межэлементные перемычки через пере-городки пластмассовых моноблоков позволяют уменьшить внутрен-нее сопротивление батареи и расход свинца.

   С целью уменьшения внутреннего падения напряжения в акку-муляторных батареях, применяемых на тракторах, борны и межэле-ментные перемычки выполняют в виде освинцованных стержней из меди, имеющей в 12 раз большую электропроводность по сравнению со свинцово-сурьмянистыми сплавами.

   К выводным борнам крайних аккумуляторов приваривают ко-нусные полюсные выводы (рис. 3.5). Диаметр конуса у основания по-

   ложительного вывода на 2 мм больше, чем у отрицательного. Этим исключается вероятность неправильного включения батареи в систе-му электрооборудования.

   
    

   
    

   

   
    

   Рис. 3.4. Межэлементные перемычки аккумуляторных батарей:

   а -наружные над крышкой; б -внутренние над перегородкой под крышкой; в -внут-ренние через отверстие в перегородке; 1 -мостик баретки; 2 -перегородка моноблока; 3 -борн баретки

   
    

   

   
    

   Рис. 3.5. Конусные полюсные выводы стартерных свинцовых аккумуляторных батарей

   
    

   Основные характеристики аккумуляторных батарей. Ос-новными электрическими параметрами стартерных аккумуляторных

   батарей является электродвижущая сила (ЭДС), напряжение, мощ-ность, емкость и энергия.

   ЭДС свинцового аккумулятора зависит от химических свойств активных веществ и концентрации их ионов в электролите. На вели-чину ЭДС влияет плотность электролита и очень незначительно тем-пература. Зависимость ЭДС Е (в В) от плотности  электролита (в г/см3), приведенной к температуре 15 С, в диапазоне 1,05…1,30 г/см3 выражается формулой:

   Е=0,84+.

   С понижением плотности электролита ЭДС возрастает на 0,0007 г/см3. ЭДС аккумуляторной батареи пропорциональна количеству по-следовательно соединенных аккумуляторов.

   Напряжение на зажимах аккумулятора при его разряде меньше, а при заряде больше ЭДС на величину внутреннего падения напряже-ния. Сопротивление постоянному разрядному или зарядному току при его прохождении через аккумулятор называют п о л н ы м в н у-т р е н н и м с о п р о т и в л е н и е м а к к у м у л я т о р а. Оно включает кроме омического сопротивления сопротивление поляриза-ции, связанное с изменением электродных потенциалов и разности концентраций электролита между электродами и в порах активной массы электродов. Сопротивление поляризации уменьшается с увели-чением силы тока и возрастает с понижением температуры.

   Омическое сопротивление складывается из сопротивлений элек-тродов, электролита, сепараторов, межэлементных перемычек и дру-гих токоведущих деталей. Электросопротивление электродов и токо-проводящих деталей мало изменяется с изменением температуры. Рост омического сопротивления аккумуляторной батареи с пониже-нием температуры обусловлен увеличением сопротивления электро-лита и пропитанных электролитом сепараторов.

   Губчатый свинец отрицательных электродов имеет удельное электросопротивление 1,83 . 10-6 Ом . м, а двуокись свинца положи-тельных электродов -74 .10-6 Ом . м.

   В процессе разряда на электродах откладывается сульфат свин-ца с удельным сопротивлением 105 Ом·м.

   В н а ч а л е р а з р я д а свинцового аккумулятора напряжение Uр быстро снижается вследствие внутреннего падения напряжения и уменьшения плотности электролита  в порах активной массы элек-тродов (рис. 3.6,а). При постоянной силе разрядного тока Iр в единицу времени t расходуется определенное количество активных материа-лов. Плотность электролита уменьшается по линейному закону. В со-

   ответствии с изменением плотности электролита уменьшаются ЭДС Е

   и напряжение Uр аккумулятора.

   
    

   

   
    

   Рис. 3.6. Характеристики свинцового аккумулятора:

   а -разрядные; б – зарядные

   
    

   К к о н ц у р а з р я д а сернокислый свинец закрывает поры активной массы электродов, препятствуя притоку электролита из ме-ждуэлектродного пространства и увеличивая электросопротивление электродов. Равновесие нарушается и напряжение начинает резко па-дать. Аккумуляторные батареи разряжаются только до конечного на-пряжения Uк, соответствующего перегибу разрядной характеристики Uр=f(t). Разряд прекращается, хотя активная масса пластин израсхо-дована не полностью.

   В р е ж и м е з а р я д а напряжение Uз на выводах аккумулято-ра возрастает вследствие внутреннего падения напряжения и повы-шения ЭДС при увеличении плотности электролита в порах пластин (рис. 3.6,б). При возрастании напряжения до 2,3 В активная масса восстанавливается. Энергия заряда расходуется на разложение воды на водород и кислород, которые выделяются в виде пузырьков газа. Газовыделение напоминает кипение. Избыток ионов водорода и ки-слорода в электролите приводит к увеличению разности потенциалов между электродами, ЭДС и зарядного напряжения. При дальнейшем заряде рост напряжения прекращается.

   При увеличении силы разрядного тока и понижении температу-ры разрядное напряжение снижается быстрее. Это приводит к необ-ходимости более раннего прекращения разряда батареи. Во избежа-ние образования на электродах крупных труднорастворимых кри-сталлов сернокислого свинца разряд свинцовых аккумуляторных ба-

   тарей прекращают при конечном напряжении 1,75 В на одном акку-муляторе при 20-часовом номинальном режиме. В стартерном режиме разряда при Iр=3 С20 А для температуры 25 С Uк=1,5 В, а для темпе-ратуры -18 С Uк=1,0 В.

   Рабочие характеристики электростартеров строят для опреде-

   ленных вольт-амперных характеристик аккумуляторных батарей. Вольт-амперные Uр=f(Iр) и мощностные PА=f(Iр) характеристики ак-кумуляторной батареи зависят от температуры электролита (рис. 3.7).

   
    

   

   
    

   Рис. 3.7. Вольт-амперные и мощностные характеристики аккумуляторной батареи при различных температурах

   
    

   Во время разряда аккумуляторная батарея отдает во внешнюю цепь определенное количество электричества. Количество электриче-ства, отдаваемое аккумуляторной батареей в пределах допустимого разряда (до конечного разрядного напряжения Uк) называется р а з-р я д н о й е м к о с т ь ю Ср. З а р я д н а я е м к о с т ь Сз определя-ется количеством электричества, полученным аккумуляторной бата-реей от зарядного устройства.

   С увеличением силы разрядного тока большее количество и бо-лее плотная масса сернокислого свинца откладывается на поверхно-сти электродов. Сернокислый свинец сравнительно быстро изолирует активную массу от контакта с электролитом, предельная глубина проникновения электролита уменьшается и в токообразующих про-цессах участвует меньшая доля активной массы. Это приводит к уменьшению разрядной емкости. Уменьшение емкости с понижением температуры Т связано с замедлением диффузии электролита в поры активной массы.

   Так как разрядная емкость зависит от условий разряда, номи-нальной для стартерных свинцовых аккумуляторных батарей емко-стью, считается емкость С20 20-часового режима разряда. Разряд ба-тарей при испытании на емкость 20-часового режима разряда прово-дят током силой Iр =0,05 С20 А до Uк=10,5 В на выводах батареи но-минальным напряжением 12 В.

   Важным для эксплуатации показателем является р е з е р в н а я е м к о с т ь, которая определяется временем разряда (в минутах) пол-ностью заряженной батареи при температуре (275) С током силой (250,25) А до конечного разрядного напряжения на аккумуляторе, равного 1,75 В.

   Характеристики стартерного разряда аккумуляторной батареи удобно оценивать по максимальной силе разрядного тока, которую батарея может обеспечить при температуре -18 и -29 С в течение 30 с, сохраняя напряжение не менее 1,2 В на каждом аккумуляторе.

   Отдача аккумуляторной батареи по емкости зависит от потерь на электролиз воды и саморазряд. Отдача по энергии учитывает также потери на теплообмен как при заряде, так и при разряде. При разряде батареи в номинальных условиях испытаний отдача по емкости со-ставляет 84…86 %, а по энергии -75…85 %. При температуре -40 С емкость стартерного разряда менее 25 %, а энергия менее 18 % соот-ветствующих значений емкости и энергии, получаемых при +25 С При более низких температурах энергия, отдаваемая аккумуляторной батареей на нагрузку быстро падает до нуля. Поэтому для обеспече-ния надежного пуска двигателей при низких температурах приходит-ся использовать громоздкие аккумуляторные батареи, хотя энергия, запасаемая в них при заряде и отдаваемая в номинальных условиях разряда, в десятки и сотни раз превышает энергию, требуемую для пуска двигателя.

   
    

2. Системы электроснабжения

Система электроснабжения трактора вырабатывает электриче-скую энергию необходимого качества и передает ее к потребителям. В систему электроснабжения входят источники электрической энер-гии (генератор и аккумуляторная батарея), регулирующие устройства, элементы контроля и защиты от возможных аварийных режимов.

Основным источником электрической энергии в системе элек-троснабжения является генератор переменного тока, который приво-дится во вращение от двигателя трактора посредством ременной пе-редачи. Специальный узел генератора -выпрямитель на полупровод-

никовых диодах (вентилях) -обеспечивает преобразование перемен-ного тока в постоянный. Такие генераторы называются вентильными.

Тракторы комплектуются вентильными генераторами с элек-тромагнитным возбуждением. В основном это трех-и пятифазные бесщеточные генераторы индукторного типа с неподвижной обмот-кой возбуждения. Применяют также трехфазные вентильные син-хронные генераторы с вращающейся обмоткой возбуждения, которая получает питание через щетки и контактные кольца. В настоящее время на ряде малых тракторов появился новый класс генераторов переменного тока со встроенными двумя вентиляторами на роторе и с закрытым щеточным узлом. Установленную величину напряжения системы электроснабжения при изменении частоты вращения ротора генератора и токовой нагрузки поддерживает регулятор напряжения.

Комплект генератора переменного тока с выпрямителем и регу-лятором напряжения называют генераторной установкой. Характер-ной особенностью современных генераторных установок является объединение в одной конструкции генератора переменного тока, вы-прямителя и полупроводникового интегрального регулятора напря-жения. В этом случае упрощается монтаж генераторной установки на тракторе, снижается трудоемкость технического обслуживания, уменьшается расход монтажных проводов, снижается вероятность возникновения аварийных режимов из-за замыканий в проводке или ошибок в монтаже.

Основными параметрами генераторных установок являются но-минальные напряжение и мощность генератора, уровень и диапазон регулируемого напряжения, качество электрической энергии, диапа-зон частот вращения и передаточное число привода генератора.

Генератор должен обеспечивать отдачу электрической энергии даже при минимальной частоте вращения коленчатого вала ротора, соответствующей минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода. Этого можно достигнуть за счет повышения передаточного числа ременной передачи привода генера-тора. Однако при передаточном числе больше трех снижается срок службы ремней и увеличиваются механические нагрузки на вращаю-щиеся узлы и детали генератора и на подшипники.

Тракторный индукторный генератор (рис. 3.8) представляет собой бесконтактную, одноименно-полюсную электрическую машину переменного тока с односторонним электромагнитным возбуждени-ем. Стальная звездочка ротора 4 вращается вместе с валом 3, который проходит внутри неподвижной втулки 2. На втулке закреплена об-мотка возбуждения 1, а на зубцах статора 5 -обмотка 7. При прохож-дении постоянного тока через обмотку возбуждения в магнитной це-

пи генератора возникает магнитный поток, силовые линии которого на рис. 3.8 показаны штриховой линией. Поток замыкается через воз-душный зазор между втулкой 2 и валом 3, звездочку ротора, рабочий воздушный зазор между ротором и статором, пакет статора 5, крышки 6 и толстостенную шайбу или фланец втулки 2.

Рис. 3.8. Конструктивная схема генератора индукторного типа:

1 -обмотка возбуждения; 2 -магнитная система индуктора (втулка с фланцем); 3 -вал;

4 -ротор; 5 -статор; 6 -крышки; 7 -обмотка статора; 8 -подшипник

Все зубцы звездочки ротора имеют одну полярность. Изменение магнитного потока связано с изменением магнитной проводимости воздушного зазора под зубцами статора. При вращении ротора изме-няется положение зубцов его звездочки по отношению к зубцам ста-тора. Поток в зубце статора достигает максимального значения Фmax, когда оси зубцов ротора и статора совпадают, и уменьшается до ми-нимума Фmin после поворота на 180 электрических градусов, когда ось зубца статора совпадет с осью впадины звездочки ротора. Следова-тельно, магнитный поток в зубцах статора является пульсирующим, т.е. изменяется только по величине без изменения направления.

Магнитный поток имеет постоянную и переменную составляю-щие. Постоянная составляющая в наведении электродвижущей силы в катушках статора не участвует, однако загружает магнитопровод и ухудшает использование материалов генератора. ЭДС в катушках статора наводит только переменная составляющая магнитного потока. Величина индуктируемой ЭДС зависит от величины магнитного по-тока, числа витков обмотки статора и частоты вращения n ротора.

Чем больше число витков, тем при меньшей частоте вращения можно получить требуемое напряжение генератора. Частота f пере-

менной ЭДС пропорциональна частоте вращения n ротора и числу зубцов Zp звездочки ротора:

f=Zp n/60.

Как правило, звездочка ротора имеет шесть зубцов и частота пере-менной ЭДС

f=n/10.

Обмотка каждой фазы может иметь несколько катушек, соеди-ненных последовательно, параллельно или смешанно. Фазы обмотки статора соединяют в многолучевую звезду или в многоугольник.

В трехфазном генераторе имеются три группы катушек, распо-ложенные на зубцах статора таким образом, что наводимые в них ЭДС и напряжения Ua, Ub и Uc смещены на 120 (рис. 3.9). Катушки фаз, начала и концы которых условно обозначены буквами A, B, C и a, b, c (см. рис. 3.9), расположены на соседних зубцах статора.

Рис. 3.9. Изменение трехфазного напряжения по времени

При соединении фаз в звезду концы всех фаз соединяют в об-щей нулевой точке, которую изолируют в генераторе или выводят от-дельным нулевым проводом. Начала фаз соединяют с выпрямителем. При соединении фаз в треугольник (см. рис. 3.8) конец а первой фазы соединен с началом В второй фазы, конец в второй фазы -с началом С третьей фазы, а конец с третьей фазы -с началом A первой фазы. К точкам соединения фаз подключены линейные провода, подводящие напряжение к выпрямителю.

Соединения фаз в звезду и треугольник отличаются соотноше-ниями линейных Uл и фазных Uф напряжений, линейных Iл и фазных

Iф токов. При соединении фаз в звезду

I л  Iф

и U л 

Uф , а при соеди-

нении фаз в треугольник-Uл = Uф и

I л 

Iф . Приведенные соотноше-

ния справедливы для действующих значений синусоидально изме-няющихся переменных напряжений и токов.

Индукторные генераторы имеют закрытую конструкцию. Охла-ждающий воздух обдувает генератор только снаружи, а во внутрен-ние полости не поступает. Это предотвращает попадание пыли и про-дуктов сельскохозяйственного производства в области расположения обмоток статора и возбуждения, выпрямителя и встроенного в гене-ратор интегрального регулятора напряжения.

Пакет статора 7 (рис. 3.10) индукторного генератора набран из стальных пластин, скрепленных заклепками или сваркой. Статор име-ет девять зубцов, на которых размещены катушки статорной обмотки. Обмотка статора ОФ соединена в треугольник. Катушки в фазах со-единены последовательно. Концы фаз гибким монтажным проводом выведены на выпрямительный блок. С обеих сторон статора выпол-нены проточки, служащие посадочными местами для крышек генера-тора.

Передняя крышка 10 имеет форму стакана. В крышке размещен индуктор, включающий втулку, фланец и катушку обмотки возбуж-дения 0В. Обмотка возбуждения намотана на пластмассовый каркас, надетый на втулку индуктора. Один конец обмотки возбуждения гиб-ким монтажным проводом выведен через промежуточный вывод на вывод Ш интегрального регулятора напряжения, а другой -на вывод Д генератора.

Ротор вращается в шарикоподшипниках, не требующих добав-ления или замены смазочного материала в течение всего срока служ-бы генератора. Шарикоподшипники размещены в передней 10 и зад-ней 6 крышках. Крышка 10, втулка и фланец индуктора являются ча-стью магнитопровода генератора, поэтому изготовлены из магнито-мягкой стали. Крышка 6 выполнена из алюминиевого сплава. На пе-реднем конце вала гайкой 14 со стопорной шайбой закреплен шкив 12 с вентилятором.

Силовой выпрямительный блок размещен на крышке 10. В теп-лоотвод блока запрессованы три диода прямой полярности. Корпус выпрямительного блока и теплоотвод отлиты из алюминиевого спла-ва. Теплоотвод изолирован от корпуса тонкой электроизоляционной прокладкой из слюды и крепится к корпусу тремя изолированными винтами. Для лучшего охлаждения корпус выпрямителя имеет ребра. Силовой выпрямитель собран по трехфазной мостовой схеме выпря-

Рис. 3.10. Индукторный генератор:

а -конструкция; б -электрическая схема; в -схема обмотки статора; 1 -лапа крепеж-ная; 2 -блок регулятора напряжения; 3 -вывод В; 4-вывод Д; 5 -защитный кожух бло-ка с интегральным регулятором напряжения; 6 -задняя крышка; 7 -пакет статора; 8 -пакет ротора; 9 -катушка возбуждения; 10 -передняя крышка; 11 -выпрямительный блок; 12 -шкив с вентилятором; 13 -стопорная шайба; 14 -гайка; 15 -шпилька фасон-ная стяжная; 16 -болт крепления лапы

мления. Плюсовой вывод 3 (вывод В) генератора соединен с теплоот-водом выпрямителя.

На задней крышке 6 установлена выводная колодка, где разме-щены три болта для присоединения фазных выводов обмотки статора и выводов выпрямительного блока и диоды дополнительного выпря-мителя обмотки возбуждения. Блок выпрямителя ОВ одновременно служит для крепления элементов интегрального регулятора напряже-ния. Дополнительный выпрямитель состоит из трех диодов, запрессо-ванных в теплоотвод.

Интегральный регулятор напряжения размещен на алюминие-вой пластине -теплоотводе. В пространстве между пластиной и пла-стмассовыми корпусом блока выпрямителя ОВ расположены рези-сторы подпитки, переключатель посезонной регулировки (зима З -ле-то Л) и конденсатор фильтра. Блок с регуляторами напряжения за-крыт крышкой таким образом, что через отверстия в её торцовой стенке выступают болты выводов В и Д и ручка переключателя посе-зонной регулировки.

В начале вращения при отключенной аккумуляторной батарее в схемах, где обмотка возбуждения подсоединена к выводу силового выпрямителя, а также в схемах с дополнительным выпрямителем ОВ генератор работает на самовозбуждении. Процесс самовозбуждения возможен благодаря остаточному магнитному потоку, который наво-дит в обмотках статора ЭДС. Выпрямленное напряжение от этой ЭДС подается на обмотку возбуждения, увеличивая магнитный поток и ЭДС в обмотке статора. Нарастание ЭДС и выпрямленного напряже-ния при самовозбуждении происходит лавинообразно. Однако в ин-дукторных генераторах самовозбуждение затруднено из-за наличия в магнитной системе двух воздушных зазоров.

Для обеспечения надежного самовозбуждения в генераторах с магнитно-электромагнитным возбуждением устанавливают постоян-ные магниты, которые обеспечивают стабильное самовозбуждение. Кроме того, постоянные магниты способствуют уменьшению магнит-ного потока Фmin до нуля и даже изменению направления магнитного потока, что улучшает использование материалов и приближает ин-дукторную машину по характеристикам к альтернативным (генерато-рам с клювообразным ротором).

Гексаферритные магниты залиты в специальном алюминиевом каркасе с шестью клювообразными выступами, расположенными ме-жду зубцами пакета ротора 7 (рис. 3.11).

Вентильные генераторы с клювообразным ротором (рис. 3.12) представляют собой синхронную электрическую машину со встроенным полупроводниковым выпрямителем. Основными узлами

и деталями генератора являются: статор 4; ротор с клювообразными полюсами 3, втулкой 1 и сосредоточенной вращающейся обмоткой 2 возбуждения; крышки со стороны привода и контактных колец; кон-тактные кольца 7; щетки 6; шкив; вентилятор и выпрямительный блок.

Рис. 3.11. Генератор с магнитно-электромагнитным возбуждением:

1 -задняя крышка; 2 -втулка ротора; 3 -крышка регулятора напряжения; 4 и 13 -шари-коподшипники; 5 -выпрямительный блок; 6 -стяжной болт; 7 -ротор; 8 -статор; 9 -катушка возбуждения; 10 -вентилятор; 11 -крышка подшипника; 12 -шкив; 14 -пе-редняя крышка (со стороны привода)

Рис. 3.12. Конструктивная схема синхронного генератора с клювообразным ротором:

1-втулка; 2 -обмотка возбуждения; 3 -клювообразные полюсы; 4 -статор; 5 -обмотка

статора; 6 -щетка; 7 -контактные кольца

Пакет статора набран из пластин электротехнической стали. В пазах статора размещены катушки трехфазной (или с большим чис-лом фаз) обмотки. Число пазов на полюс и фазу для вентильных гене-раторов с клювообразным ротором

q=Z1/(2pm),

где Z1 -число пазов статора; 2p -число полюсов генератора; m -число фаз генератора.

Ток к вращающейся обмотке 2 возбуждения подводится через щетки 6 и контактные кольца 7. Вал ротора вращается в двух шари-коподшипниках, установленных в крышках. Крышки расположены по торцам статора и стянуты винтами.

При работе генератора мимо каждого зубца статора проходят попеременно северный и южный полюсы 3 клювообразного ротора, поэтому рабочий магнитный поток изменяется как по величине, так и по направлению, а в катушках фазных обмоток индуктируется пере-менная ЭДС. Применение клювообразных полюсов определенной формы обеспечивает близкое по форме к синусоиде изменение ЭДС.

Компакт-генератор -генератор нового поколения (рис. 3.13) со встроенными двумя вентиляторами 5, смонтированными на лобовых частях ротора 6 и с ажурными крышками 4 и 8, через которые протя-гивается воздух для охлаждения генератора, встроенным интеграль-ным регулятором напряжения в щеткодержатель 1 и выпрямительным блоком. Контактные кольца и щетки закрыты пластмассовой крыш-кой 3, защищающей их от грязи, пыли и влаги. Наружные обоймы подшипников со стороны контактных колец и шкива 9 прижаты пла-стмассовым и стальным тормозными кольцами 11 и 10, которые по-вышают ресурс подшипников. Этот генератор имеет три дополни-тельных диода и выпрямитель на силовых диодах со стабилитронным эффектом, что улучшает качество бортовой сети.

Выпрямители. Переменный ток тракторных генераторов вы-прямляется кремниевыми полупроводниковыми диодами. Диоды имеют два вывода и пропускают ток только от анодного вывода к ка-тодному, когда к аноду подведен положительный потенциал, а к ка-тоду -отрицательный. В противоположном направлении диоды тока не пропускают, если обратное напряжение не превышает допустимо-го значения.

В выпрямителях генераторов устанавливают диоды прямой и обратной полярности. У диода прямой полярности с корпусом соеди-нен катод, а у диода обратной полярности -анод. В зависимости от числа фаз генератора применяют трех -и пятифазные выпрямители. По форме выпрямленного напряжения различают одно-и двухполу-периодные выпрямители. Однополупериодное выпрямление тока од-

нофазного источника G переменного тока обеспечивает один диод VD

(рис. 3.14,а), который включается последовательно с нагрузкой R.

Рис. 3.13. Конструкция компакт -генератора:

1 -щеткодержатель; 2 -интегральный регулятор Я-212; 3 -пластмассовая крышка; 4 -крышка генератора со стороны контактных колец; 5 -вентиляторы; 6 -ротор; 7 -статор в сборе; 8 -передняя крышка генератора; 9 -шкив; 10 -стальное тормозное кольцо; 11 -пластмассовое тормозное кольцо

Для двухполупериодного выпрямления однофазного тока соби-рают мостовой выпрямитель из четырех диодов VD1-VD4 (рис. 3.14,б). Положительная полуволна переменного напряжения открыва-ет вентили VD1 и VD4. Во втором полупериоде открыты вентили VD2 и VD3. В течение всего времени работы генератора с мостовым вы-прямителем на нагрузку R подается напряжение Uд одного знака.

Если в каждую фазу генератора включено по одному диоду

VD1, VD2 и VD3 (рис. 3.14,в), то можно получить однополупериодный выпрямитель трехфазного тока. Каждый диод выпрямителя проводит ток только в течение 1/3 периода, когда напряжение к нему приложе-но в прямом направлении.

Двухполупериодный выпрямитель трехфазного тока имеет три пары диодов VD1-VD6 (рис. 3.14,г). Одно плечо выпрямителя образу-ют диоды VD1-VD3 прямой полярности, которые катодами соединены с положительным выводом вентильного генератора. Во втором плече выпрямителя установлены диоды VD4-VD6 обратной полярности. Их диоды соединены с "массой".

Рис. 3.14. Выпрямители:

а -однополупериодный однофазного тока; б -двухполупериодный однофазного тока;

в -однополупериодный трехфазного тока; г -двухполупериодный трехфазного тока

В процессе выпрямления переменного тока диоды прямой и об-ратной полярности попарно соединяются между собой и с одной из фаз генератора. В проводящем направлении работает один из диодов VD1, VD2, VD3, у которого анод имеет наиболее высокий потенциал, а в группе диодов VD4-VD6 -диод с самим низким потенциалом. В момент времени t1, когда в фазе А напряжение положительно и мак-симально, а в фазах В и С напряжения отрицательны и равны, ток в нагрузку R поступает через открытый диод VD1 и два диода VD5 и VD6. В момент времени t2, когда напряжение фазы С равно нулю, в фазе В -положительно, а в фазе А -отрицательно, ток проводят диоды VD2 и VD4. Остальные диоды тока не пропускают.

Частота пульсаций выпрямленного двухполупериодным трех-фазным выпрямителем напряжения Ud в 6 раз больше частоты пере-менного тока fn=6f=0,1Zpn. Минимальное, максимальное и среднее значения выпрямленного напряжения равны соответственно 1,5Um, 1,73Um и 1,65Um (Um -амплитудные значения напряжения фаз). Пуль-сация выпрямленного напряжения Ud=0,23Um=0,139Ud, что при сред-нем значении выпрямленного напряжения 14 В составляет 1,95 В.

Зависимость выпрямленного напряжения Ud (рис. 3.15,а) от си-лы тока возбуждения Iв при отключенной нагрузке и постоянной час-тоте вращения ротора называют характеристикой холостого хода. В режиме холостого хода выпрямленное напряжение Ud равно ЭДС Еd. Характеристику 1 имеют генераторы с ненасыщенной магнитной сис-темой. При насыщении зубцов статора и ротора уменьшается ампли-туда переменной составляющей магнитного потока, что приводит к снижению ЭДС Еd при больших токах возбуждения (характеристика 2).

Рис. 3.15. Характеристики тракторного генератора индукторного типа:

а -холостого хода; б – токоскоростная

Токоскоростная характеристика Id=f(n) (рис. 3.15,б) снимается при Ud=const и Iв =const. Контрольными точками для токоскоростной характеристики являются значения силы тока при начальной частоте вращения генератора n0, когда в режиме холостого хода выпрямлен-ное напряжение Ud достигает номинального значения, расчетная сила тока нагрузки Idр и максимальная сила тока Idmax соответственно при частотах вращения nр и nmax. Расчетная сила тока Idр и частота враще-ния nр определяются в точке касания токоскоростной характеристики 1 и прямой 2, проведенной из начала координат.

Для вентильных генераторов характерно самоограничение силы тока. Самоограничение проявляется в меньшей степени при увеличе-нии частоты вращения nо. С уменьшением nо,nр и увеличением Idmax улучшаются условия обеспечения положительного зарядного баланса на тракторе. Однако при этом увеличиваются габаритные размеры и масса генератора.

Благодаря самоограничению силы тока в системах электро-снабжения вентильных генераторов не применяют ограничители тока. Не нужны также реле обратного тока, так как полупроводниковые выпрямители не пропускают ток аккумуляторной батареи в обмотки статора.

Регуляторы напряжения. Напряжение U вентильного генера-тора регулируется изменением силы тока возбуждения. Обмотка воз-буждения получает питание через регулятор напряжения от двухпо-лупериодного выпрямителя или подсоединяется к однополупериод-ному дополнительному выпрямителю.

При увеличении частоты вращения n ротора генератора сила то-ка Iв возбуждения должна уменьшаться (рис. 3.16,а), а при увеличе-нии силы тока нагрузки I -возрастать (рис. 3.16,б). Напряжение необ-ходимо поддерживать постоянным в диапазоне частот вращения ро-тора от nо до nmax , при этом сила тока возбуждения будет изменяться от Iв.max до Iв.min. Кратность регулирования по частоте вращения Кn=nmax/n0 для тракторных генераторов составляет 3…4, а кратность регулирования по силе тока возбуждения КI=Iв.max/Iв.min.

На тракторах применяют регуляторы напряжения дискретного действия. Как только напряжение генератора превышает заданный уровень, регулятор напряжения разрывает цепь электроснабжения обмотки возбуждения. В результате сила тока возбуждения и напря-

жение генератора начинают уменьшаться. При каком-то нижнем уровне напряжения регулятор вновь замыкает цепь питания обмотки возбуждения и напряжение генератора повышается. Процессы пере-ключения периодически повторяются. Частота регулируемого напря-жения должна быть выше 25…30 Гц, чтобы пульсации напряжения не

вызывали заметных для глаз колебаний стрелок контрольно-измерительных приборов и мигания света ламп приборов освещения и световой сигнализации. При заметном пульсировании силы тока возбуждения и напряжения генератора их средние значения Iв.ср и Uн для заданных частот вращения и токов нагрузки остаются неизмен-ными.

Рис. 3.16. Зависимости напряжения генератора и силы тока возбуждения:

а -от частоты вращения ротора; б -от силы тока нагрузки

С увеличением частоты вращения ротора генератора относи-тельное время включения цепи питания обмотки возбуждения уменьшается, а время отключения обмотки возбуждения от источника электроэнергии -увеличивается, поэтому среднее значение силы тока Iв.ср возбуждения, при котором стабилизируется напряжение, будет меньше. С увеличением силы тока нагрузки генератора относитель-ное время разомкнутого состояния цепи электроснабжения обмотки возбуждения уменьшается. Включение и отключение обмотки возбу-ждения в электронных регуляторах обычно осуществляется выход-ным транзистором, соединенным последовательно с обмоткой возбу-ждения.

Схема интегрального регулятора напряжения приведена на рис.

3.17. Измеритель напряжения генератора состоит из стабилитрона VD1 и входного делителя напряжения R2, R3 и R4. Переменный рези-стор R4 служит для посезонного регулирования напряжения (зима З и лето Л). Регулирующий каскад имеет составной транзистор VT2-VT3, управляемый транзистором VT1, и резистор базы R6. Составной тран-зистор -это мощный выходной транзистор VT3 с дополнительным усилительным каскадом на транзисторе VT2. Общий коэффициент усиления составного транзистора примерно равен произведению ко-эффициентов усиления обоих транзисторов VT2 и VT3, что позволяет

иметь в базовой цепи выходного каскада высокоомный маломощный резистор R6.

Рис. 3.17. Интегральный регулятор напряжения:

R1-R8 -резисторы;C1-С3 -кондесаторы; VD1-табилитрон; VD2 -диод; VТ1-VТ3 -тран-зисторы; LG -обмотка возбуждения; G -генератор; GB -аккумуляторная батарея; S1 -переключатель "зима-лето"; S2 -выключатель массы; Б, Д, В -выводы генераторной установки

Для повышения четкости переключения схемы между входом и выходом регулятора включена цепочка гибкой обратной связи R7-C2. Конденсатор С3 является фильтром. Он исключает работу транзисто-ров в режиме "дребезга" (генерации).

Между выводом генератора В и обмоткой возбуждения включен резистор подпитки R8, способствующий улучшению самовозбужде-ния генератора. Конденсатор С1 обеспечивает фильтрацию входного сигнала регулятора в целях уменьшения ошибки регулирования (сглаживает пульсацию выпрямленного напряжения генератора).

Параллельно обмотке возбуждения LG генератора G включен гасящий диод VD2, через который накоротко замыкается ЭДС само-индукции обмотки возбуждения при запирании выходного транзисто-ра регулятора напряжения.

Резистор R1 с переключателем S1 посезонной регулировки по-зволяет повысить уровень регулируемого напряжения на 0,8…1,2 В во время зимней эксплуатации трактора. При разомкнутом состоянии переключателя S1 уровень напряжения соответствует "летнему" зна-чению (13,1…14 В). При замыкании переключателя S1 параллельно нижнему плечу входного делителя напряжения включается резистор R1, что приводит к увеличению регулируемого напряжения до "зим-него" уровня (14…15,3 В).

Пока заданный уровень регулируемого напряжения не достига-ется, стабилитрон VD1 закрыт, соответственно закрыт и управляю-щий транзистор VT1. Выходной каскад VT2-VT3 открыт базовым то-ком, протекающим по цепи: вывод В генератора -резистор R6 -пере-ходы база-эмиттер транзисторов VT2-VT3 -минус генератора ("мас-са"). Через открытый выходной транзистор ток с дополнительного выпрямителя проходит в обмотку возбуждения.

Когда напряжение генератора достигает регулируемого значе-ния, увеличивается сила тока в делителе напряжения и падение на-пряжения на резисторе R4 становится равным напряжению пробоя стабилитрона VD1. Через открытый стабилитрон проходит ток базы транзистора VT1, который открывается и шунтирует входную базо-вую цепь составного транзистора VT2-VT3. Составной транзистор VT2-VT3 запирается и прерывает цепь питания обмотки возбуждения. Напряжение генератора падает, что приводит к снижению падения напряжения на резисторе R4, запиранию стабилитрона VD1, транзи-стора VT1 и переводу составного транзистора VT2-VT3 в открытое со-стояние. Процесс периодически повторяется, поддерживая в соответ-ствии с ранее рассмотренным принципом регулирования напряжение генераторной установки на заданном уровне. Регулятор поддерживает заданный уровень напряжения между выводом В и "массой" при из-менении частоты вращения, токовой нагрузки и температуры. В схеме генераторной установки предусмотрена установка указателя РА тока и выключателя S2 аккумуляторной батареи GB.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8    ..