Генераторы являются источниками электрического тока, используемого для питания приборов электрооборудования. На тракторах применяют генераторы постоянного и переменного тока.
Генераторы переменного тока просты по устройству и надежны в эксплуатации. Они обладают способностью к саморегулированию, поэтому в пределах возможного изменения оборотов двигателя могут работать без специального регулятора напряжения.
Однако генератор переменного тока без специального выпрямители не может бить использован для зарядки аккумуляторных батарей. Поэтому на тракторах, оборудованных электрозапуском двигателя, применяют генераторы постоянного тока. Работая совместно с регулятором напряжения, эти генераторы обеспечивают постоянное напряжение, а следовательно, и постоянную яркость освещения.
Принцип действия генератора переменного тока. Основные части генератора поименного тока — ротор 6 и статор 7 (рис. 1, а).
Рис. 1. Схема генератора переменного тока. а) Схема соединения обмоток: 1 — клемма «М»; 2 — выводная клемма; 3 и 5 — переключатели; 4 — лампа; 6 — ротор; 7 — статор, б) Схема работы магнитной системы
Ротор представляет собой многополюсный магнит с чередующейся полярностью. Он закреплен на валу, который получает вращение от двигателя.
Статор генератора образован корпусом с обмотками. Последние выполнены в виде катушек, сердечниками которых служат зубцы корпуса; число зубцов равно числу полюсов ротора. Катушки соединены между собой попарно и образуют три независимые цепи. Обмотки каждой цепи через выводную клемму соединены с потребителем. Другие концы обмоток соединены вместе и выведены к клемме М, которая через переключатель 3 может соединяться с массой трактора.
У работающего генератора характерны три положения ротора, показанные на рисунке 1, б. В первом положении магнитные силовые линии полюсов ротора заминаются через зубцы и железо корпуса, во втором они замыкаются через железо зубца, а в третьем — так же, как и в первом, с той лишь разницей, что магнитные силовые линии направлены в противоположную сторону. При переходе ротора из одного положения в другое магнитные силовые линии пересекают витки обмоток, в результате чего в последних индуктируется э.д.с. Величина и направление э.д.с. изменяются соответственно магнитному потоку шесть раз за один оборот ротора.
Как видно на схеме, направление магнитного потока в двух соседних зубцах корпуса различно. Вследствие этого в витках двух соединенных между собой катушек, имеющих одинаковое направление намотки, индуктируются э. д. с. различного направления. Поэтому, чтобы э.д.с. обеих катушек складывались, соединяют конец обмотки одной катушки с концом обмотки другой.
При холостой работе генератора (лампы отключены) э.д.с, индуктируемая в его обмотках, изменяется пропорционально оборотам. Но когда генератор работает под нагрузкой (лампы включены), то напряжение на его зажимах изменяется в значительно меньшей мере, чем при холостом ходе.
Удовлетворительное саморегулирование генератора может быть лишь при достаточной нагрузке. Если включить в цепь одну маломощную лампу, она может перегореть. Поэтому щитковую лампу (3 свечи), как правило, подсоединяют параллельно одной из фар и включают лишь после включения этой фары. Неисправность фары приводит к перегоранию щитковой лампы.
Генератор переменного тока Г31-А2. Генератор устанавливается на двигателе Д-36. Мощность генератора 60 Вт при 2100 об/мин ротора обеспечивает питание трех ламп по 21 свечи каждая. Генератор приводится от коленчатого вала двигателя через клино-ременную передачу и специальный фрикционный привод.
Корпус 14 генератора (рис. 2) набран из колец листовой стали, имеющей высокую магнитную проницаемость, и фланцем своей передней крышки 16 крепится к корпусу 3 привода. Крышки 13 и 16 центрированы с корпусом и стягиваются шпильками.
Рис. 2. Генератор Г 31-А2 в сборе с приводом: 1 — шкив привода; 2 — валик; 3 — корпус привода, 4 — крышка корпуса; 5 — фиксатор рукоятки; 6 — стакан фиксатора; 7 — рычаг выключения; 8 — поводковая вилка фрикциона; 9 — шлицевая втулка фрикциона; 10 — вал ротора генератора; 11 — ротор генератора; 12 — выводные клеммы; 23 — задняя крышка; 14 — корпус; 15 — катушки статора; 10 — передняя крышка; 17 — отжимной диск фрикциона; 18 — ведущий диск фрикциона (фрикционная шайба); 19 — ведомый диск фрикциона; 20 — чашка фрикциона со ступицей; 21 — гайка сальника.
На зубцах корпуса закреплены шесть соединенных попарно катушек 15, которые образуют три отдельные цепи. Начала цепей выведены к клеммам 12, к которым присоединяют провода лампочек. Концы цепей соединены вместе и выведены к клемме, помеченной буквой М, которая через переключатель соединяется с массой трактора.
Ротор генератора представляет собой шестиполюсный магнит 11 из сплава ЖНА, отлитый заодно с валом. Ротор вращается в двух шариковых подшипниках, которые смазываются солидолом.
Фрикционный привод позволяет отключать генератор в дневное время и этим уменьшать износ его подшипников.
Ротор генератора приводится от шкива 1 через ведущий фрикционный диск 18, который вращается вместе с чашкой 20, закрепленной на шлицах валика 2. Фрикционный диск зажат усилием пружины между ведомым 19 и отжимным 17 дисками. Эти диски установлены на шлицевой втулке 9, закрепленной шпонкой и гайкой на валу ротора, поэтому вместе с ними вращается и ротор.
Для отключения генератора рычаг 7 поворачивают влево. При этом поводковая вилка 8 поворачивается против часовой стрелки и, преодолевая сопротивление пружины, перемещает вправо отжимной диск. Благодаря этому фрикционный диск 18 освобождается и передача вращения от него на ведомый и отжимной диски прекращается. Положение рычага 7 закрепляется фиксатором 5.
Шариковые подшипники шкива смазываются солидолом через масленку в корпусе привода. Солидол нагнетают до появления его из контрольного отверстия.
Генератор переменного тока Г30-А2. Генератор устанавливался на тракторе ДТ-14 до оборудования его электрическим пуском. Имеет такую же электрическую характеристику, как и генератор Г31-А2, и отличается от последнего устройством привода.
Генератор переменного тока Г-45 (В 1957 г. заменен аналогичным по конструкции генератором Г-46.)
Этот генератор устанавливался на тракторе ДТ-24 до оборудования его электрическим пуском. Мощность генератора 180 Вт обеспечивает питание шести ламп по 32 свечи каждая. Напряжение при полной нагрузке и 2800-3000 об/мин ротора равно 12 В.
Рис. 3. Схемы генератора Г-46. а)Схема соединения обмоток статора, б) Схема соединения генератора с фарами; 1 — генератор; 2 — передние фары; 3 — щитковая лампочка; 4 — задние фары; 5 — фары на прицепных орудиях; 6 — розетка; 7 — переключатель.
Статор, набранный из листовой стали, имеет внутри двенадцать зубцов-сердечников, на которых закреплено такое же число катушек. Катушки соединены попарно и образуют шесть разделенных электрических цепей. Схема их соединения показана на рисунке 3, а. Все начала цепей выведены к клеммам, расположенным на торце задней крышки. На этой же крышке находится массовая клемма М, с которой соединены концы всех цепей. Соединение клемм с фарами показано па рисунке 3, б.
Принцип действия генераторов постоянного тока. Основными частями генератора постоянного тока (рис. 4) являются: якорь 9, в обмотках которого индуктируются э. д. с, магниты, или индукторы 6, для создания магнитного поля, в котором вращается якорь, коллектор 8 со щетками 7 и 10 для выпрямления переменного тока, получаемого в обмотках якоря, и для передачи его во внешнюю цепь.
Рис. 4. Схема генератора постоянного тока с регулятором напряжения: 1 — переключатель; 2 — якорек регулятора напряжения; 3 и 4 — контакты; 5 — добавочное сопротивление; 6 — индукторы; 7 — положительная щетка; 8 — коллектор; 9 — якорь; 10 — отрицательная щетка; 11 — пружина якорька; 12 — стойка регулятора напряжения; 13 — сердечник электромагнита; 14 — обмотка электромагнита; 15 — амперметр; 16 — аккумуляторная батарея; 17 — потребители.
Генераторы вырабатывают ток, постоянный не только по направлению, но практически и по величине.
Индукторами в генераторах служат электромагниты. Они состоят из сердечников, на которых закреплены обмотки возбуждения, включенные в цепи генератора параллельно потребителям. Обмотки соединены между собой последовательно так, что при прохождении по ним тока сердечники приобретают разноименную магнитную полярность.
В первоначальный момент работы в обмотках якоря за счет остаточного магнетизма железа корпуса и сердечников индуктируется небольшая э.д.с. Но так как по обмоткам возбуждения сразу же начинает проходить ток, то магнитный поток очень быстро увеличивается — происходит возбуждение генератора. Генератор может возбуждаться лишь при определенном направлении вращения якоря, когда ток в обмотках возбуждения создает магнитное поле, совпадающее с остаточным магнитным полем. Поэтому различают генераторы правого и левого вращения.
Генераторы постоянного тока Г-80 и Г-81. Эти генераторы устанавливают соответственно на тракторах ДТ-14 и ДТ-24. Оба генератора двухполюсные, шунтового возбуждения, закрытого исполнения (без проточной вентиляции). Генераторы различаются лишь мощностью (см. таблицу).
Якорь генератора вращается в двух шариковых подшипниках 5 и 18 (рис. 5).
Рис. 5. Генераторы постоянного тока Г-80, Г-81: 1— уплотнительная прокладка; 2 — задняя крышка; 3 — коллектор; 4 — стяжной болт; 5 — задний подшипник; 6 — масленка; 7 — вал якоря; 8 — катушки обмотки возбуждения; 9 — положительная щетка; 10 и 14 — самоустанавливаюшиеся щеткодержатели; 11— полюсный сердечник; 12 и 15 — плоские пружины щеткодержателей; 13 — отрицательная щетка; 16 — масленка; 17 — сальниковые уплотнения; 18 — передний подшипник; 19 — приводной шкив; 20 — сегментная шпонка; 21 — передняя крышка; 22 — сердечник якоря; 23 — корпус (статор); K1 — проводка к корпусу генератора (на массу); K2 — проводка к выводному зажиму «Я».
Он состоит из вала 7 с приводным шкивом 19. В средней части вала на мелких шлицах установлен сердечник 22, набранный из листов трансформаторной стали. В пазах сердечника уложены и закреплены сорок четыре секции петлевой обмотки якоря. Стороны каждой секции располагаются в диаметрально противоположных пазах. Концы секций соединены с пластинами коллектора.
Коллектор состоит из отдельных медных пластин, изолированных от вала якоря и друг от друга миканитом (продукт переработки слюды).
Корпус 23 служит магнитопроводом, поэтому он изготовлен из малоуглеродистой стали. Внутри корпуса закреплены полюсные сердечники 11, набранные из листов трансформаторной стали. На них надеты катушки 8 обмоток возбуждения. Обмотка возбуждения одним концом соединена с корпусом генератора, а другим — с зажимом, имеющим метку Ш. Винт-зажим М предназначен для соединения корпуса генератора с массой трактора.
На задней крышке 2 генератора установлены две щетки 9 и 13, прижимаемые к коллектору якоря пластинчатыми пружинами 12 и 15. Щетки, изготовленные из смеси графита (85%) и меди (15%), закреплены в самоустанавливающихся щеткодержателях 10 и 14. Положительная щетка 9 соединена с корпусом (массой) генератора проводом K1 а отрицательная щетка 13 изолирована от корпуса генератора и соединена проводом К2 с изолированным выводным зажимом Я. Зажимы Я и Ш генератора соединяются с соответствующими зажимами реле-регулятора, обозначенными так же. [Дизельные колесные тракторы. Гельман Б.М. и др. 1959г.]