Глава 18

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

§ 1. Общие сведения

Источником электрической энергии трактора (автомобиля, являет- ся энергетическая установка, состоящая из генератора с его вспомога- тельными устройствами и аккумуляторной батареи.

Генератор — электрическая машина, преобразующая механичес- кую энергию первичного двигателя в электрическую энергию. Генератор служит для питания потребителей электрической энергией и зарядки аккумуляторной батареи при определенной частоте вращения коленча- того вала двигателя.

Привод генератора осуществляется от коленчатого вала клиноре- .менной передачей, имеющей постоянное передаточное число, поэтому частота вращения генератора находится в прямой зависимости от ско- ростного 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 на- пряжения в заданных пределах устанавливают регуляторы напря- жения.

Поскольку тракторные генераторы работают в более тяжелых ус- ловиях, чем автомобильные (значительная запыленность окружающей среды, сильные вибрации и т.п.), их делают закрытыми: внутренняя их полость защищена глухими крышками; тепло отводится в основном че-

рез поверхности корпуса и крышек. Для лучшего охлаждения применя- ют вентиляторы внешнего обдува.

Автомобильные генераторы изготовляют в защищенном исполне- нии — поток воздуха, создаваемый вентилятором, проходит через внутреннее пространство корпуса и специальные окна в крышках, ин- тенсивно охлаждая нагревающиеся части.

Генераторы характеризуются родом тока, напряжением, мощностью, начальной (без нагрузки), при которой достигается номинальное напря- жение, и максимальной (под нагрузкой) частотами вращения.

На тракторах и автомобилях устанавливаются трехфазные син- хронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбужде- нием. Их магнитное поле и ротор вращаются с одной и той же часто- той — синхронно. Основной магнитный поток создается обмоткой воз- буждения, соединенной с аккумуляторной батареей, или обмотками статора (питаемой через выпрямитель). Возможен также режим ра- боты генератора с предварительно намагниченной магнитной системой. Катушки статора образуют трехфазную обмотку, соединенную в звезду, реже в треугольник.

Различают генераторы контактного и бесконтактного типов. В к о н- тактном генераторе ток возбуждения подводится к обмотке ро- тора через контактные кольца и щетки. В отличие от генераторов по- стоянного тока здесь не происходит искрения, так как кольца и щетки не выполняют функций коммутации тока. В бесконтактных ге- нераторах нет контактных колец, щеток и вращающихся обмоток; они отличаются высокой надежностью и выдерживают тяжелые усло- вия эксплуатации, но по габаритам и массе несколько больше генера- торов контактного типа.

Для зарядки аккумуляторной батареи и питания некоторых потре- бителей необходим постоянный ток; часть же потребителей может ра- ботать как на постоянном, так и на переменном токе. В автотракторном электрооборудовании принято выпрямление генераторного тока, для че- го 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 по- стоянного тока номинальная частота вращения якоря ограничена искрением под щетками; когда же двигатель работает на малой часто- те вращения, напряжение генератора меньше напряжения аккумуля- торной 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 со- ставляет 200—1000 Вт.

Регуляторы напряжения генераторов переменного тока делятся на контактно-транзисторные и бесконтактно-транзисторные. Генераторы переменного тока обладают свойством саморегулирования тока нагруз- ки, поэтому большинство полупроводниковых регуляторов напряжения не требует ограничителей тока в цепи генератор — аккумуляторная ба- тарея.

У контактно-транзисторных регуляторов напряжения воз- можное нарушение упругости пружин контактного устройства может вызвать разрегулировку. Полупроводниковые бесконтакт- ные регуляторы напряжения более совершенны. Они не имеют подверженных механическому износу подвижных деталей, виброустой- чивы, не требуют периодических регулировок, быстро действуют и обес- печивают высокую точность регулирования.

Аккумуляторная батарея предназначена для снабжения электро- энергией как электрического стартера при запуске двигателя, так и всех потребителей, когда двигатель остановлен или работает на малой частоте вращения. Если нагрузка во внешней цени превышает мощ- ность генератора, аккумуляторная батарея действует совместно с ге- нератором.

На тракторах и автомобилях преимущественное распространение получили кислотные (свинцовые) аккумуляторные батареи, у которых электролитом служит водный раствор серной кислоты. Э. д. с. аккуму- ляторной батареи равна сумме э. д. с. входящих в нее аккумуляторов. Промышленность выпускает батареи с номинальным напряжением 6 и 12 В.

Из всех потребителей, которые питает аккумуляторная батарея, наибольшую, хотя и кратковременную, мощность требует стартер. Но- минальное напряжение источников тока принято 12 и 24 В. Для улуч- шения технических показателей в отдельных конструкциях (К-701 и др.) для стартера используется напряжение 24 В, а для всех остальных потребителей 12 В. С этой целью применяют две батареи напряжением по 12 В, которые прн пуске двигателя автоматически соединяются по- следовательно (24 В) специальным электромагнитным прибором — пусковым переключателем, а после отключения стартера возвращаются к параллельному соединению (12 В).

Сейчас наблюдается тенденция перевода всей системы электрообо- рудования на напряжение 24 В. Повышение номинального напряжения источников тока с 12 до 24 В позволяет получать одну и ту же мощ- ность при меньшем в два раза токе. Значит, снижается нагрузка на аккумуляторную батарею, уменьшаются сечение проводов, размеры сердечников и магнитопроводов, отпадает необходимость в пусковом переключателе. Однако в этом случае требуется установка двух после- довательно соединенных батарей напряжением 12 В каждая.