Тракторные генераторы
Генератор — электрическая машина, преобразующая механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию. Генератор служит для питания потребителей электрической энергией и зарядки аккумуляторной батареи при определенной частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Привод генератора осуществляется от коленчатого вала клиноременной передачей, имеющей постоянное передаточное число, поэтому частота вращения генератора находится в прямой зависимости от скоростного режима двигателя. А так как частота вращения коленчатого вала у тракторных двигателей может изменяться от минимальной до максимальной в отношении 1:3,5, а у автомобильных еще больше (без регуляторов до 1:8), то для поддержания на клеммах генератора напряжения в заданных пределах устанавливают регуляторы напряжения.
Поскольку тракторные генераторы работают в более тяжелых условиях, чем автомобильные (значительная запыленность окружающей среды, сильные вибрации и т.п.), их делают закрытыми: внутренняя их полость защищена глухими крышками; тепло отводится в основном через поверхности корпуса и крышек. Для лучшего охлаждения применяют вентиляторы внешнего обдува.
Автомобильные генераторы изготовляют в защищенном исполнении — поток воздуха, создаваемый вентилятором, проходит через внутреннее пространство корпуса и специальные окна в крышках, интенсивно охлаждая нагревающиеся части.
Генераторы характеризуются родом тока, напряжением, мощностью, начальной (без нагрузки), при которой достигается номинальное напряжение, и максимальной (под нагрузкой) частотами вращения.
На тракторах и автомобилях устанавливаются трехфазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением. Их магнитное поле и ротор вращаются с одной и той же частотой — синхронно. Основной магнитный поток создается обмоткой возбуждения, соединенной с аккумуляторной батареей, или обмотками статора (питаемой через выпрямитель). Возможен также режим работы генератора с предварительно намагниченной магнитной системой. Катушки статора образуют трехфазную обмотку, соединенную в звезду, реже в треугольник.
Различают генераторы контактного и бесконтактного типов.
В контактном генераторе ток возбуждения подводится к обмотке ротора через контактные кольца и щетки. В отличие от генераторов постоянного тока здесь не происходит искрения, так как кольца и щетки не выполняют функций коммутации тока. В бесконтактных генераторах нет контактных колец, щеток и вращающихся обмоток; они отличаются высокой надежностью и выдерживают тяжелые условия эксплуатации, но по габаритам и массе несколько больше генераторов контактного типа.
Для зарядки аккумуляторной батареи и питания некоторых потребителей необходим постоянный ток; часть же потребителей может работать как на постоянном, так и на переменном токе. В автотракторном электрооборудовании принято выпрямление генераторного тока, для чего предусмотрены выпрямители, обычно встроенные в генератор.
Генераторы переменного тока отличаются способностью заряжать аккумуляторную батарею на малой частоте вращения холостого хода двигателя. Относительно высокая частота вращения генератора в этом режиме позволяет ему развивать достаточную мощность, тем самым освобождая от работы аккумуляторную батарею. У генераторов же постоянного тока номинальная частота вращения якоря ограничена искрением под щетками; когда же двигатель работает на малой частоте вращения, напряжение генератора меньше напряжения аккумуляторной батареи, и вырабатываемый им ток поступает только в цепь возбуждения и обмотки реле-регулятора.
Установочная мощность генератора определяется в зависимости от тягового класса трактора или грузоподъемности автомобиля и составляет 200—1000 Вт.
Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением и контактным устройством. На автомобилях (ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ, МАЗ, КрАЗ и т. д.) и некоторых тракторах (например, К-701) применяют трехфазные синхронные генераторы переменного тока (Г250, Г271, Г272 и др.) с электромагнитным возбуждением и контактным устройством. Генераторы выполнены по единой схеме и отличаются в основном конструктивными особенностями и электрическими характеристиками. 
Рис. 1. Генератор Г272: 1, 12 — крышки; 2 — контактные кольца; 3 — щеткодержатель; 4 — пружина; 5 — щетки; 6 — полюсные наконечники; 7 — крыльчатка; 8 — шкив; 9 — вал; 10, 19 — шариковые подшипники; 11 — втулка; 13 — статор; 14 — обмотка возбуждения; 15 — катушка статора; 16 — зажим; 17 — концы обмотки возбуждения; 18 — выпрямительный блок.
Генератор Г272 автомобилей КамАЗ состоит из статора 13 (рис. 1), ротора, крышек 1 и 12, контактного устройства, выпрямительного блока 18, приводного шкива 8 и других элементов.
Сердечник статора собран из листов электротехнической стали в пакет с равномерно распределенными по окружности 18 зубцами и закреплен винтами между крышками 1 и 12 из алюминиевого сплава. На зубцах размещены восемнадцать обмоточных катушек 15, закрепленных в пазах статора текстолитовыми клиньями. Катушки намотаны проводом диаметром 1,16 мм (восемнадцать витков) и образуют три фазы, включенные звездой. В каждую фазу входят шесть последовательно соединенных катушек, концы которых присоединены к трем зажимам 16 выпрямительного блока 18.
Ротор состоит из вала 9, контактных колец 2, двух полюсных наконечников 6 втулки 11 и обмотки возбуждения 14. Полюсные наконечники стальные, шестиполюсные, северной (N) и южной (S) полярности. Расположение таково, что наконечники одной полярности перемещаются между наконечниками противоположной полярности. Между полюсными наконечниками находится втулка 11 обмотки возбуждения 14, содержащей 1490 витков провода диаметром 0,51 мм. Ротор вращается в шариковых подшипниках 19 и 10 (закрытого типа, не требующие смазки), установленных внешними обоймами в крышках генератора. Благодаря крыльчатке 7 на шкиве 8 и прорезям в крышках для охлаждения генератора создается проточная вентиляция.
Контактное устройство образовано двумя медными контактными кольцами 2, щеткодержателем 3, двумя графитовыми щетками 5. прижимаемыми пружинами 4 к контактным кольцам. К изолированным от вала кольцам припаяны концы 17 обмотки возбуждения 14. Одна (изолированная от массы) щетка соединена с зажимом Ш генератора, а вторая через корпус генератора — с массой.
В крышку 1 встроен полупроводниковый выпрямительный блок 18 из шести кремниевых диодов, соединенных в мостовую схему. На крышку со стороны выпрямителя выведены отрицательный и изолированный от массы положительный зажимы. К положительному зажиму присоединены контактной пластиной размещенные на изолированной от массы панели положительные зажимы диодов прямой полярности; отрицательный зажим замыкает на массу контактную пластину диодов обратной полярности.
Техническое обслуживание генератора Г272 (на примере автомобилей КамАЗ) заключается прежде всего в очистке его генератора от грязи, проверке натяжения приводного ремня, затяжке болтов крепления генератора и гайки крепления шкива (ТО-1). Во время ТО-2 проверяют затяжку стяжных болтов генератора и состояние контактных соединений проводов. Через 50 тыс. км пробега (25 тыс. км для нового автомобиля) снимают щеткодержатель 3, проверяют свободное перемещение щеток в направляющих отверстиях, осматривают и при необходимости зачищают контактные кольца 2, испытывают упругость пружин 4. Щетки заменяют, если их высота от опорной плоскости пружины меньше 8 мм.
Бесконтактные индукторные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением.
На ряде тракторов установлены закрытые бесконтактные трехфазные индукторные генераторы переменного тока типов Г304, Г305, Г306 со встроенными выпрямителями. Генераторы Г304 и Г305 унифицированы по основным деталям и отличаются в основном обмоточными данными. Характерная особенность этих генераторов — отсутствие щеточных контактов и вращающихся обмоток.
Генератор Г306, который относится к усовершенствованным бесконтактным генераторам переменного тока с электромагнитным возбуждением, состоит из статора 5 (рис. 2, а) с обмоткой 7, ротора 6, задней 3 и передней 9 крышек, обмотки возбуждения 8, выпрямительного блока 10 шкива 11 с крыльчаткой и лап крепления. 
Рис. 2. Генератор Г306: а — устройство: 1 — болт выводной клеммы; 2 — изоляционная колодка; 3 — задняя крышка; 4 — стяжной болт; 5 — статор; 6 — ротор; 7 — обмотка статора; 8 — обмотка возбуждения; 9 — передняя крышка; 10 — выпрямительный блок БПВ-30; 11 — шкив с крыльчаткой; 12, 15 — шариковые подшипники; 13 — втулка ротора; 14 — планка; 16 — задняя лапа; б — электрическая схема: ОВ — обмотка возбуждения генератора; ОС — обмотка статора генератора; ВП — выпрямитель: 1 — диоды прямой полярности; 2 — диоды обратной полярности; А — амперметр; ВМ — выключатель массы; В, Ш, М — выводные клеммы; Т — транзистор; Э — эмиттер; К — коллектор; Б — база; Д1 — запирающий диод; Дг — диод гасящего контура; Др — разделительный диод; РЗ — реле защиты; FЗy — удерживающая обмотка реле защиты; P3о — последовательная обмотка реле защиты; РЗв — встречная обмотка реле защиты; РН — регулятор напряжения; ППР — переключатель (винт) сезонной регулировки напряжения; PHО — обмотка регулятора напряжения; Rб — резистор базы транзистора; Rт — резистор температурной компенсации; Rу — ускоряющий резистор; Rд — добавочные резисторы.
Статор 5 набран из листов электротехнической стали, собранных в пакет. На девяти зубцах статора, равномерно распределенных по внутренней окружности, надеты девять катушек трехфазной обмотки. Катушки, выполненные из провода ПЭВ-2 диаметром 1,35 мм с эмалевой изоляцией и двойным покрытием имеют по двадцать восемь витков и закреплены на зубьях клиньями из стеклотекстолита. Каждая фаза обмотки состоит из трех последовательно включенных катушек. Фазы соединены в треугольник (рис. 2, б). Концы фаз обмотки статора ОС выведены к болтам 1 (рис.2, б) клемм переменного тока, помещенным на изоляционной колодке 2 задней крышки 3 и обозначенных знаком «
». К этим же клеммам присоединены выводы выпрямителя ВП.
На вал ротора насажена шестиконечная звездочка, набранная из листов электротехнической стали, которые соединены заклепками. Опорами ротора служат шариковые подшипники 12 и 15 закрытого типа. Передняя крышка 9 стальная, к ее торцу с внутренней стороны прикреплена болтами катушка обмотки возбуждения 8, навитая на стальной каркас. Обмотка выполнена из 500 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,74 мм. Начало обмотки соединено с массой генератора, а конец подведен к клемме Ш. помещенной на колодке 2 задней крышки 3. Крышка 3 в прикрепленная к ней лапа отлиты из алюминиевого сплава. На торцовой пасти крышки размешены клеммы с их обозначениями. К передней крышке приварены две лапы для крепления генератора и регулировки натяжения приводного ремня.
Выпрямитель ВП (рис. 2, б) состоит из корпуса и теплоотвода, выполненных из алюминиевого сплава, и шести полупроводниковых диодов прямой 1 и обратной 2 полярности. Диоды 1 запрессованы в теплоотвод и отмечены по донышку черной краской, а диоды 2 запрессованы в корпус и маркированы красной краской. Для улучшения охлаждения корпус выпрямителя оребрен. Выпрямитель собран по трехфазной мостовой схеме. Положительный полюс выпрямителя присоединен к клемме В на колодке 2 (рис. 2, а) генератора гибким проводом. Монтажные провода выпрямителя и катушки возбуждения подведены с внешней стороны генератора и защищены планками 14.
Магнитная цепь генератора замыкается вокруг обмотки возбуждения 8 по стальной крышке 9, каркасу обмотки возбуждения, воздушному зазору, статору 5 и крышке 9. При вращении ротора под каждым зубцом сердечника статора поочередно оказывается один из полюсов ротора, в результате чего магнитный поток, проходящий через зубцы статора, изменяется по величине и направлению. Когда зубец ротора 6 находится против зубца статора, магнитный поток в зубце статора наибольший, а при положении зубца статора против паза ротора магнитный поток в зубце статора наименьший. Пересечение обмоток статора пульсирующим потоком индуктирует в них переменную э.д.с.
Генераторы Г304 и Г305 по принципу работы не отличаются от генератора Г306, однако их схемы, конструкции и материалы не одинаковы. Генератор Г306 одностороннего возбуждения, а генераторы Г304 и Г305 — двухстороннего, так как имеют две катушки обмотки возбуждения, помещенные каждая в одну из стальных крышек и соединенные между собой параллельно. Масса и габариты генераторов Г304 и Г305 несколько больше, чем генератора Г306.
Описанные генераторы работают с реле-регуляторами типа РР362, РР362-Б.
При техническом обслуживании генераторов Г304, Г305 и Г306 необходимо следить за их чистотой, надежностью креплений, состоянием контактов, натяжением и исправностью приводного ремня.
[Гуревич А.М., Сорокин Е.М. Тракторы и автомобили. 1978г.]
Устройство генераторов для МТЗ, схема подключения и ремонт
Генератор на МТЗ-82 предназначен для подзарядки аккумулятора и поддержания работоспособности светотехники и приборов освещения. Агрегат установлен на блоке цилиндров и имеет ременной привод от вала силовой установки. При отказе оборудования батарея разряжается, что приводит к невозможности пуска двигателя (в случае использования электрического стартера).
Модели генераторов для МТЗ-82
В состав электрической системы входили несколько модификаций генераторов:
Генератор МТЗ и его устройство
Существуют два вида механизмов – постоянного и переменного токов. Генератор МТЗ первого типа состоит из:
В сердечниках с обмоткой вырабатывается сила. При движении техники магнитные потоки нарастают. Диод с полупроводником является выпрямителем. Постоянная выработка напряжения генератором трактора регулируется специальной автоматической системой.
Ток проводится только в одном направлении. Генераторы трактора второго типа способны работать без регуляторов напряжения. Для зарядки аккумулятора необходим выпрямитель.
Состоит генератор МТЗ переменного тока из следующих элементов:
В корпусе генератора трактора шесть сердечников. Элементы выполнены из железных пластин. Медная обмотка закрепляется на сердечнике. У каждой по 63 витка. Концы обмотки соединены с клеммами.
Есть у генератора МТЗ выключатель. К нему присоединен провод и клеммы. Для обеспечения нормальной работы генератора трактора необходимо подключать лампы подходящей мощности. У механизма предусмотрено три рабочих положения.
Конструкция и принцип работы
Агрегат крепится на боковой части картера двигателя на поворотном основании, верхняя точка фиксации позволяет регулировать натяжение приводного ремня. Крутящий момент передается от шкива, закрепленного на носке коленчатого вала при помощи сегментной шпонки. Ремень также вращает помпу жидкостной системы охлаждения, при обрыве привода или заклинивании ротора генератора дальнейшая эксплуатация трактора невозможна. В торцевых крышках корпуса выполнены фасонные каналы для подачи воздуха и стока воды, попадающей во внутренние полости изделия.
Электрическая машина состоит из статора, внутри которого установлен неподвижный пакет листов, отштампованных из электротехнической стали, на котором имеются медные обмотки. Катушки образуют фазы, внутри которых элементы замкнуты последовательно, сами фазы объединены по схеме треугольника. Внутри статора на шарикоподшипниках смонтирован вал ротора, на ось напрессован пакет пластин из стали. Опоры закреплены в съемных крышках. На носке вала предусмотрена штампованная крыльчатка, обеспечивающая охлаждение оборудования.
Шариковые подшипники оборудованы резиновыми защитными крышками, не позволяющими воде вымывать смазку. В конструкции оборудования предусмотрены катушки возбуждения, расположенные по торцам статора. В момент начала работы на обмотки подается напряжение от батареи, позволяющее вывести генератор в рабочий режим.
Смонтированный внутри кожуха установки блок выпрямителя оборудован металлическим корпусом, обеспечивающим охлаждение полупроводниковых диодов в процессе работы.
Если на тракторе отсутствует аккумулятор (дизель запускается при помощи бензинового стартера ПД-10), то необходимо перевести генератор из режима независимого возбуждения в состояние параллельного возбуждения. Для этого необходимо кратковременно (на 1 секунду) подключить к обмоткам возбуждения источник постоянного тока напряжением 12 В. Положительный кабель прикладывается к клемме Ш, а отрицательный — к выводу М. Процедура обеспечивает намагничивание деталей конструкции, что позволяет вывести генератор в рабочий режим без внешнего воздействия.
После запуска двигателя ротор начинает вращаться, наводя магнитное поле в выступах статора, которое изменяется от минимума до максимума в зависимости от положения подвижного ротора. Создаваемые пульсации позволяют наводить в обмотках статора переменный 3-фазный ток, который затем выпрямляется полупроводниковым блоком. Уровень напряжения корректируется отдельным реле, в котором предусмотрен переключатель сезонов работы (в зимнее время генерируемое напряжение выше, что обеспечивает подзарядку батареи с охлажденным электролитом).
Схема подключения генератора
Схема подключения генератора к бортовой сети трактора не зависит от модели оборудования.
В конструкции предусмотрены 3 или 4 выхода:
Описание процесса
Генератор крепится на двигателе, затем производится регулировка натяжения ремня, после чего затягивается верхний болт фиксации. Проводка подсоединяется к выводам, расположенным на задней части агрегата, в соответствии с электрической схемой трактора. При ошибочной коммутации генератор не заработает, при повороте ключа в замке должна загореться красная лампа отсутствия зарядки. После пуска мотора индикатор автоматически отключается, указывая на корректную работу системы зарядки батареи.
Проверка обмотки
Тест обмотки производится при выключенном моторе и отсоединенных от генератора кабелях. Для тестирования необходимы контрольная лампочка и заряженный аккумулятор на 12 В. Для проверки катушек возбуждения следует подать отрицательное питание на колодку М, а положительный штекер батареи замкнуть через лампу с разъемом Ш. При исправной катушке происходит падение силы тока в цепи, лампа горит тускло.
Полный накал указывает на пробой между обмотками и кожухом генератора, а отсутствие свечения сигнализирует об обрыве катушки.
Дополнительные тесты, позволяющие проверить обмотку статора и выпрямитель:
Признаки неисправности обмотки статора
Для начала, неплохо бы узнать, какие подключения применяются у этого устройства. Дело это простое: минусовой провод аккумуляторной батареи крепится к клемме “М” генератора, а плюсовой через контрольную лампу к клемме “Ш”.
Загораться при таком подключении лампа не будет, но… Если она умудрилась включиться, значит:
Характеристики генератора
Основные технические параметры генераторов приведены в таблице.
| Параметр | Г304-Д1 | Г309 | АТ 1150.04.1 |
| Мощность, Вт | 250 | 1000 | 1150 |
| Рабочее напряжение, В | 12 | 14 | 14 |
| Допустимая нагрузка, А | 29 | 70 | 82 |
| Частота вращения при номинальной мощности, об/мин | 3600 | 4500 | 3000 |
ТО устройства на МТЗ
В процессе эксплуатации на генераторе оседают частицы масла и пыль, которые следует удалять чистой ветошью. Если грязь набилась во внутренние полости оборудования, то узел необходимо снять для разборки и чистки ветошью, смоченной бензином. Не допускается образование слоя окислов на клеммах или разрушение изоляции проводов бортовой сети трактора.
При пуске мотора должна гаснуть контрольная лампа (на части тракторов допускается мигание индикатора на холостом режиме, при повышении частоты до 1400 об/мин лампочка отключается).
Не допускается эксплуатация оборудования с поврежденными шкивом или крыльчаткой вентилятора. Рекомендуется периодически проверять и регулировать натяжение ремня (стрела прогиба 30 мм при нагрузке 3 кг). Чрезмерно натянутый привод перегружает подшипники ротора. По причине износа элементов нарушается нормальный зазор между вращающимся узлом и статором. Трещины или надрывы на ремне приводят к проскальзыванию привода.
Техническое обслуживание устройства
Благодаря удачной конструкции подобных элементов они могут длительное время работать без необходимости осуществления ремонтных работ даже в сложных условиях, например, при наличии большого количества пыли, жары. Генератор демонстрирует стабильную работу даже на высоких оборотах, что свидетельствует о его надежности.
Но даже самое прочное устройство требует ухода и обслуживания, что позволит продлить срок его службы и избежать необходимости выполнять ремонт генератора МТЗ 80 своими руками. Следует проверять крепления элемента, а также степень натяжки его ремня. Прогиб не должен быть больше 3 см, при превышении подобных показателей ремень настоятельно рекомендуется подтянуть.
Необходимо регулярно проводить дефектовку изделия, что позволит своевременно выявить наличие трещин, а также других повреждений, способных нарушить корректную работу узла. Электрические соединения генератора следует регулярно очищать при окислении, предварительно отсоединив их от аккумуляторной батареи.
Обязательно почитайте: Технические характеристики трактора Бюллер 2375
Частые неполадки и их диагностика
Если после пуска мотора не гаснет контрольный индикатор, то необходимо проверить состояние и натяжение ремня. Затем следует осмотреть точки соединения проводки с клеммами на наличие окисления элементов. Если работоспособность не восстановилась, нужно проверить обмотки при помощи контрольной лампы. Дополнительное тестирование производится при помощи вольтметра на номинальном режиме работы дизеля. Напряжение на выходах не должно падать ниже 12,5 В при коммутации внешней нагрузки (например, фар головного света и габаритов).
Равномерный посторонний шум при работе оборудования возникает из-за ослабевания затяжки гайки шкива или износа шариковых подшипников. Для проверки необходимо снять ремень, рукой проверить плотность посадки шкива и прокрутить ротор. Металлические стуки или рывки указывают на износ опор и контакт между пластинами ротора и статора. При дальнейшей эксплуатации произойдет необратимое повреждение деталей.
Гайка затягивается ключом. Если в шкиве разбито посадочное отверстие, то необходимо установить новую деталь. Подшипники стягиваются с помощью винтового съемника, одновременно производится диагностика деталей генератора.
В статье описаны основные дефекты генераторов на МТЗ-82, просим читателей оставлять свои отзывы с описанием поломок и способов устранения неисправностей.
Установка тракторного генератора 100А — Г9721.3701
Проблема штатного генератора беспокоила давно: при включённом ближнем свете, электрическом вентиляторе охлаждения и вентиляторе салона, на ХХ вольтметр падал ниже 12V, показывал где то 11. Да ещё и стрелка дёргалась при поворотниках.
Собрался ее решить заменой генератора на более мощный. Ставить больше 100А не планировал, ибо не хотел возиться с многоручьевым ремнём и переставляться все шкивы.
Выбор пал на тракторный 100А — Г9721.3701. Почему тракторный — он с самовозбуждением, нет щёток, поэтому можно его топить и не морочиться с переносом наверх.
По посадочным почти совпадает, только немного ушки шире.
Завёл, па оборотах показывает почти 14. Здорово.
Потом проверка на ХХ и тут я расстроился : при выключенных потребителях чуть больше 12V, при включённых чуть меньше 12V.
Правда эти фото сделал после того, как обсох и пытался на стартере в горку доехать до заправки 100 метров.
Вопрос : что делаю не так? Или это из-за подсевшей батареи? Или может дополнительный провод на массу кинуть?
Кстати, при поворотниках стрелка все равно дёргается.
Обновление информации: возбуждение начинается с 1400 оборотов, диаметр шкива коленвала 145, генератора 72, соотношение 2,01. Значит буду поднимать обороты, если поможет — замена шкива на более маленький. Ну и кину массу ещё одну.
Обновление информации : через два года генератор заклинило. Обойма в которой находятся обмотки сделана из пластика, ее скукожило и сжало ротор. Толи не рассчитан на обороты и перегрелся, толи в целом ему жарко было.