2020-05-11
907
1. Основные неисправности системы и их признаки;
2. Диагностирование системы и ее элементов на автомобиле;
3. Диагностирование системы и ее элементов на контрольно-измерительных стендах
4. Диагностирование генераторов и регуляторов напряжения на контрольно-испытательных стендах
9.1 Основные неисправности системы и их признаки;
Генераторная установка состоит из электрогенератора и регулятора напряжения. Они, вместе с элементами контроля работоспособности и защиты от возможных аварийных режимов, образуют систему электроснабжения автомобиля.
Генераторная установка обеспечивает питанием электропотребители, включенные в бортовую сеть автомобиля, и заряжает его аккумуляторную батарею при работающем двигателе.
Даже на холостом ходу двигателя генератор должен развивать мощность, достаточную для электропитания наиболее важных потребителей. В мировой практике генераторные установки на холостом ходу двигателя развивают 40-50% от номинальной мощности.
|
|
|
Генераторы переменного тока рассчитаны, как правило, на то, чтобы при частоте вращения двигателя 2000 оборотов в минуту генерировать электроэнергию напряжением в пределах от 13,5 В до 15 В. При выполнении измерительных работ необходимо свериться с паспортными техническими характеристиками генератора, указанными производителем. Например, генераторы в большинстве автомобилей компании General Motors, по данным изготовителя обеспечивают зарядное напряжение 14,7±0,5 В (т.е. в диапазоне от 14,2 В до 15,2 В).
Напряжение в бортовой сети автомобиля должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и нагрузок.
Стабильность напряжения, обеспечиваемая работой регулятора, является непременным условием надежной работы аккумуляторной батареи и других электропотребителей.
Превышение напряжения сверх допустимых пределов служит причиной перезаряда аккумуляторной батареи с последующим выходом ее из строя, пониженное напряжение вызывает недозаряд батареи. Увеличение напряжения на 10% сверх номинального снижает срок службы ламп примерно на 50%.
Генераторные установки рассчитаны на номинальное напряжение 14 и 28 В.
Генераторные установки выполняются по однопроводной схеме, в которой с корпусом соединен отрицательный полюс системы. Отечественной нормативной документацией предусматривается изготовление установок и по двухпроводной схеме, но практически такое исполнение не реализуется.
Генераторная установка питает ботовую сеть автомобиля постоянным током. Однако известно, что механическую энергию можно преобразовать в электрическую только посредством переменного тока. Поэтому ранее автомобили снабжались выпрямителем-коллектором со щетками в генераторах постоянного тока, а теперь - полупроводниковым выпрямителем в повсеместно применяющихся автомобильных вентильных генераторах.
|
|
|
Для питания вспомогательных устройств, например, реле блокировки стартера, трансформаторно-выпрямительного блока систем на два уровня напряжения, тахометра и т.п., используется переменный ток, вырабатываемый генератором. В последнее время наблюдается тенденция использовать переменный ток и для управления работой регулятора напряжения самой генераторной установки.
Генераторная установка - достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и т.п.
Вопрос 2. Правила эксплуатации генераторов
Эксплуатация генераторов требует соблюдения некоторых правил, связанных с наличием у них полупроводниковых элементов.
1. Не допускается работа генераторной установки с отключенной аккумуляторной батареей. Даже кратковременное отключение аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля может привести к выходу регулятора напряжения из строя.
2. Не допускается подсоединение к бортовой сети автомобиля источников электроэнергии обратной полярности («плюс» на «массе»), что может, например, произойти при попытке запуска двигателя от посторонней аккумуляторной батареи.
3. Не допускаются любые проверки в схеме генераторной установки с подключением источников повышенного напряжения.
4. При проведении на автомобиле сварочных работ клемма «масса» сварочного аппарата должна быть соединена со свариваемой деталью. Провода, идущие к генератору и регулятору напряжения, следует отключить.
При нормальной работе генераторной установки при повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя амперметр на щитке приборов должен показывать заряд аккумуляторной батареи, вольтметр — напряжение 13-15 В (стрелка вольтметра находится в зеленой зоне), лампа контроля заряда аккумуляторной батареи должна погаснуть. Такую проверку, а также проверку усилия натяжного приводного ремня генератора следует проводить при каждом ТО-1. Натяжение ремня привода генератора необходимо контролировать потому что, слабо натянутый ремень проскальзывает при передаче вращающего момента от двигателя к генератору, при этом наблюдается усиленный износ ремня и приводных шкивов, генератор не берет на себя нагрузку, а чрезмерное натяжение ремня сокращает срок службы подшипников генератора.
Помимо всех этих операций, при ТО-2 следует очистить наружные поверхности генераторов и регуляторов напряжения от пыли и грязи и проверить крепление проводов на их выводах, подтянуть при необходимости гайку крепления шкива и стяжные шпильки, а также проверить надежность крепления генератора на двигателе. При установке зазор между кронштейном двигателя и посадочными плоскостями лап генератора не допускается. Болты крепления должны быть надежно затянуты и предохранены от самоотворачивания. После первых 50-60 тыс. км пробега автомобиля, а в дальнейшем через одно ТО-2, проверяется высота щеток, а также состояние контактных колец и подшипников. Для этого генератор снимают с двигателя, отворачивают винты крепления щеткодержателя, вынимают щеткодержатель из генератора, проверяют легкость перемещения щеток в щеткодержателе.
Затем щетки извлекают из щеткодержателя и замеряют их высоту. Там, где доступ к генератору это позволяет, снятие щеткодержателя можно производить без снятия генератора с двигателя. Щетки первоначального размера 6,5x6x13 мм, износившиеся до высоты 8 мм, и размера 5x8x18 мм, в свободном состоянии выступающие из щеткодержателя менее чем на 5 мм, подлежат замене. В случае заедания щетки в щеткодержателе при ее перемещении отверстие щеткодержателя следует протереть ветошью, смоченной в неэтилированном бензине. Если поверхность контактных колец содержит следы масла и грязи, их также следует протереть аналогичным образом. При окислении контактных колец из-за длительного хранения или перерыва в работе их зачищают мелкой шкуркой. Кольца, износ которых превышает 0,5 мм, протачивают. Состояние подшипников проверяют, вращая вал генератора от руки при снятых щетках. При нормальном состоянии подшипников вращение вала должно происходить плавно, без заеданий, шумов и щелчков.
|
|
|
Сезонное техническое обслуживание сводится в основном к переводу переключателя посезонной регулировки напряжения там, где он есть, например, на генераторе Г273В автомобилей КамАЗ весной - в летнее положение (положение «Л»), осенью - в зимнее (положение «3»). Этот перевод генератора Г273 производят отверткой, вставляемой в шлиц переключателя.
Вопрос 3. Проверка состояния элементов системы и их техническое обслуживание
Генераторная установка исправна, если она обеспечивает заряд аккумуляторной батареи, развивает напряжение, достаточное для питания и не опасное для потребителей, и работает без шума. Современные генераторные установки являются высоконадежными агрегатами, и часто за их отказ принимают отсутствие контакта или короткое замыкание в проводке автомобиля, срабатывание предохранителя, отказ амперметра и т.п.
Некачественное соединение между выводами генератора и регулятора напряжения приводит к изменению выходного напряжения системы электроснабжения. В частности, повышенное сопротивление на участке между выводами «масса» генератора и регулятора (у автомобилей ВАЗ оно не должно превышать 0,01 Ом) вызывает перезаряд аккумуляторной батареи из-за роста напряжения генераторной установки. На автомобилях ВАЗ с генератором Г221А и регулятором напряжения 121.3702 повышенное сопротивление участков цепи между генератором и регулятором вызывает мигание лампы контроля заряда на щитке приборов при работе двигателя на малых оборотах. Повышенное сопротивление может возникнуть из-за ослабления пружины держателя предохранителя в цепи регулятора напряжения, плохого контакта в выключателе зажигания или в штекерных соединениях, нарушения соединения регулятора с «массой» автомобиля.
|
|
|
Если амперметр при работающем двигателе автомобиля показывает малую силу тока или вообще на нуле, это еще не значит, что генераторная установка неисправна - аккумуляторная батарея может быть просто полностью заряжена. В этом случае нужно следить за показаниями амперметра сразу после пуска двигателя. Постепенное уменьшение зарядного тока характеризует исправную генераторную установку.
Определенную информацию о работоспособности генераторной установки, снабженной лампой контроля заряда аккумуляторной установки, можно получить по поведению этой лампы. Прежде всего, конечно, следует убедиться, что сама лампа и реле ее включения, а также все соединения схемы, в том числе контакты выключателя зажигания исправны. В этом случае, если лампа не горит при неработающем двигателе при включении включателя зажигания, причиной может являться замыкание обмотки статора на «массу» или замыкание минусовых диодов. После запуска и выхода двигателя на нормальный режим работы у исправной генераторной установки лампа должна погаснуть. Тем не менее, контрольная лампа не контролирует отказ регулятора напряжения, связанный с незакрыванием выходного транзистора, главным образом с коротким замыканием внутри выходного транзистора регулятора. В этом случае напряжение генераторной установки не регулируется и достигает недопустимо высоких значений, но лампа после запуска гаснет, как и у нормально работающей установки. Наиболее полную и правильную ин формацию о работоспособности генераторной установки может дать вольтметр с пределами измерений до 15-30 В (для генераторных установок дизелей с номинальным напряжением 28 В предел измерений вольтметра должен быть выше). При полностью заряженной аккумуляторной батарее, включенных фарах дальнего света и средних частотах вращения коленчатого вала двигателя напряжение генераторной установки между выводом «+» (вывод «30» у генераторов автомобилей ВАЗ) и «массой» должно быть в пределах 13,8…15 В (26…30 В у системы на напряжение 24 В). Низкое напряжение может быть вызвано отказом, как генератора, так и регулятора, высокое - только отказом регулятора или повышенным падением напряжения в цепи включения регулятора в бортовую сеть. Причиной низкого напряжения может быть слабое натяжение приводного ремня, которое следует проверить.
Более достоверную информацию о работоспособности генераторной установки можно получить при помощи осциллографа, который подсоединяется, как указано на рис 10.1
Рис. 10.1 Схема большинства современных генераторных установок и точки подключения щупов осциллографа:
G – генераторная установка
Ph1…Ph3 – фазные обмотки статора генератора
VD1-…VD3- (VD4-) – отрицательные диоды силового выпрямителя
VD1+…VD3+ (VD4+) – положительные диоды силового выпрямителя
VD1d+…VDd3+ (VD4d+) –диоды возбуждения
В+ – силовой вывод генераторной установки
Ех – обмотка возбуждения
VR – регулятор напряжения
Accu – аккумуляторная батарея
IgnSw – включатель зажигания
Н – индикатор заряда
D+ – вывод индикатора заряда
DF – вывод управления обмоткой возбуждения
R – нагрузка генератора (потребители)
① – точка подключения массового щупа осциллографа
② – точка подключения пробника осциллографического щупа
По форме полученных осциллограмм делается заключение о состоянии генераторной установки, и выявляются конкретные неисправности.
Соответствие генераторных установок предъявляемым к ним техническим требованиям и их исправность можно проверить на стенде, сняв генераторную установку с двигателя.
Рис. 10.1. Схема подключения генератора с вынесенным регулятором напряжения для проверки на стенде:
1 – тахометр; 2 – электродвигатель; 3 – генератор; 4, 8 – вольтметры; 5 – амперметр; 6, 10 – выключатели; 7 – реостат на 40 А; 9 – реостат на 5 А; 11 – аккумуляторная батарея
Для проверки генератора подключенного как показано на рис. 10.1 включите выключатель 10 и реостатом 9 отрегулируйте по вольтметру 8 напряжение 12,5 В.
Без нагрузки (включатель 6 выключен), когда генератор холодный, вольтметр 4 должен показывать 12,5 В при частоте вращения ротора не более 900 мин -1. Затем включите выключатель 6 и, увеличивая частоту вращения ротора генератора, увеличьте нагрузку. При нагрузке 28 А и напряжении 12,5 В (по вольтметру 4) частота вращения ротора должна быть не более 2100 мин -1. Во время этих испытаний поддерживайте реостатом напряжение на клемме «Ш» в пределах 12,5 В (по вольтметру 8).
Рис. 10.2 Схема подключения для проверки генератора с встроенным регулятором напряжения на стенде:
1 – генератор; 2 – вольтметр; 3 – амперметр; 4 – реостат; 5 – выключатель; 6 – аккумуляторная батарея
Проверка генератора подключенного как указано на рис. 10.2 проводится в следующей последовательности:
1. Установите генератор на стенд и соберите схему
2. Включите электродвигатель стенда, повышайте частоту вращения ротора до 5000 мин-1 и одновременно увеличивайте реостатом ток нагрузки, пока напряжение не достигнет 13 В.
3. Замерьте ток нагрузки. У исправного генератора он должен быть 52 А. Если замеренная величина тока меньше, неисправны обмотки статора или ротора, повреждены диоды выпрямительного блока или изношены контактные кольца и щетки.
4. Напряжение на выводе «+» генератора проверяют при температуре окружающей среды (25±10) °С и частоте вращения ротора 3500 мин-1. Аккумуляторная батарея стенда должна быть заряжена не ниже, чем на 75%. Установите реостатом 4 (см. рис. 10.2) ток отдачи 16 А и замерьте напряжение на выводе «+» генератора, которое должно быть 13,9–14,6 В.
Исправность регулятора напряжения можно проверить отдельно от генератора по схеме рис. 10.3.
Рис. 10.3. Схема для проверки регулятора напряжения:
1 – Источник питания; 2 – вывод "масса" регулятора; 3 – регулятор напряжения; 4 – вывод "Ш" регулятора; 5 – вывод "В" регулятора; 6 – контрольная лампа
Между щетками включите лампу 1–3 Вт, 12 В. К выводу "В", и к массе регулятора присоедините регулируемый источник питания сначала напряжением 12 в, а затем напряжением 15–16 В.
Если регулятор исправен, то в первом случае лампа должна гореть, а во втором — гаснуть.
Если лампа горит в обоих случаях, то в регуляторе пробой, а если не горит в обоих случаях, то или в регуляторе имеется обрыв, или нет контакта между щетками и выводами регулятора напряжения.
Для проверки элементов, полупроводниковых регуляторов напряжения и диодных выпрямителей - диодов, транзисторов, стабилитронов, резисторов и конденсаторов, следует их сначала отсоединить от схемы, отпаяв в месте их установки от печатной платы. Производить эти операции с полупроводниками следует осторожно, чтобы не вывести их из строя высокой температурой, рекомендуется при отпайке придерживать ножку полупроводника пинцетом. Неисправный резистор часто можно определить по следам почернения на корпусе. Проверку резистора производят измерением величины его сопротивления омметром. Конденсаторы проверяют омметром, включенным на шкалу МОм. У исправного конденсатора в момент подключения омметра к выводам должно происходить отклонение показаний в сторону уменьшения сопротивления. Затем показания возвращается обратно. Таким образом проверяется и помехоподавительный конденсатор 2,2 мкФ, устанавливаемый на некоторые типы генераторов.
Полупроводниковые диоды и стабилитроны также проверяются омметром. При этом концы омметра подсоединяются к их выводам. Если при пересоединении концов резко меняются значения показаний прибора, то диод исправен, в противном случае, когда сопротивление диода при обоих случаях подключения близко к нулю диод имеет пробой (наиболее частая неисправность), если при обоих подключениях сопротивление диода велико, то в нем обрыв. Проверка транзисторов аналогична проверке исправности диодов, т.к. их переходы эмиттер - база и коллектор - база имеют характеристики полупроводникового диода, т.е. пропускают ток только в одном направлении.
При проверке переходов эмиттер -база и коллектор - база измерительные концы омметра подсоединяются к соответствующим выводам транзистора, а затем меняются местами. Если после пересоединения концов показания омметра резко меняются, переход исправен. В противном случае транзистор следует заменить. Как правило, в регуляторах напряжения выходят из строя выходные транзисторы.
Более полная диагностика генератора может быть произведена только после его разборки.
Прежде всего, нужно снять с генератора регулятор, который в большинстве случаев образует с щеткодержателем единый блок. У большинства типов отечественных генераторов этот блок можно снять, отвернув два винта, крепящие кожух регулятора к крышке генератора. У генераторов компактной конструкции прежде всего следует снять пластмассовый защитный кожух, закрепленный на задней крышке. Регулятор напряжения, выполненный в металлостеклянном корпусе, снимается вместе с щеткодержателем. Щетки вместе с контактными пластинами извлекаются из щеткодержателя вместе с регулятором. Дальнейшая разборка генератора производится снятием гаек со стяжных болтов или выворачиванием этих болтов, если они ввернуты прямо в крышку. После этого статор вместе с крышкой со стороны контактных колец легко отделяются от крышки со стороны привода и ротора. Исправность катушки возбуждения проверяют омметром, подсоединенным к контактным кольцам.
Величины сопротивления обмоток должны обычно быть в пределах 3-5 Ом или 2-3 Ом в зависимости от того, на какой максимальный ток рассчитан регулятор напряжения. Малое сопротивление говорит о наличии межвиткового замыкания, большое - об обрыве обмотки, вызванном проворотом каркаса относительно полюсных половин или отпайкой концов обмотки от контактных колец, что можно обнаружить визуально. Омметром можно проверить обмотку и на наличие замыкания на стальные части ротора.
Диагностика обмотки статора проводится на приборах указанных на рисунках 9.3 и 9.4. Визуально изоляция провода не должна иметь следов подгорания и осыпания.
Таблица 10.1. Неисправности генераторных установок и способы их устранения
| Причина неисправности | Способ устранения |
| Генераторная установка не обеспечивает заряд аккумуляторной батареи | |
| Окисление выводов аккумуляторной батареи Отказ аккумуляторной батареи Нарушение проводки между элементами генераторной установки и потребителями | Зачистить и смазать выводы Заменить аккумуляторную батарею Проверить провода, подтянуть болтовые соединения, проверить надежность штекерных соединений |
| Срабатывание предохранителя в цепи регулятора напряжения | Установить и устранить причину срабатывания. Предохранитель заменить |
| Слабое натяжение приводного ремня | Подтянуть ремень |
| Неисправность генератора | При кратковременном замыкании выводов Ш и «+» регулятора напряжения генераторных установок в некоторых Ш и «−» амперметр не показывает резкого скачка силы зарядного тока, а вольтметр - напряжения. Генератор снять и отремонтировать |
| Неисправность регулятора напряжения | Если при выполнении операций предыдущего пункта наблюдается резкий скачок силы зарядного тока и напряжения - регулятор неисправен, его следует заменить или отремонтировать |
| Работа генераторной установки вызывает перезаряд аккумуляторной батареи | |
| Отказ элементов транзисторного регулятора напряжения | Регулятор отправить в ремонт или заменить |
| Повышенное падение напряжения в контактных соединениях цепи между регулятором напряжения и бортовой сетью | Проверить и при необходимости зачистить, подтянуть или заменить контактные соединения в выключателе зажигания, предохранителях, штекерных и винтовых соединениях этой цепи, в том числе соединяющих регулятор напряжения с «массой» |
