Генераторы фирмы Bosch

Техника / Автомобили-техника / Устройство автомобиля - техника авто / Электрооборудование - техника авто
Alexsandrs
3 082
28-10-2017, 13:17
0

С конца 60-х годов фирма выпускает для установки на легковые автомобили генераторы серий К1 и NI. Генераторы этих серий выпускаются и сегодня. Конечно, за время столь долгого выпуска конструкция генераторов претерпела существенные изменения. Так, вынесенный отдельно регулятор напряжения был заменен на встроенный в генератор. Существенно уменьшилась масса генераторов, улучшились их выходные характеристики. В табл. 1 представлены основные параметры современных генераторов этих серий.
Таблица 1. Основные параметры генераторов К1, NI

По обозначению генератора, указанному на наклейке, расположенной на цилиндрической части задней крышки генератора, можно определить характерные точки его токоскоростной характеристики и номинальное напряжение. Обозначение соответствует первой графе табл. 1. После номинального напряжения дробью указаны силы тока по токоскоростной характеристике при частоте вращения 1500 и 6000 мин'. Рядом обычно изображается эмблема или марка автомобиля, для которого предназначен генератор: Mercedes, Volvo и т. п. Десятизначный номер модификации, например, 0120489975 отличает генераторы по присоединительным размерам, расположению выводов, параметрам и т. п. До середины 80-х годов фирма использовала несколько иной способ указания типа генератора с его электрическими параметрами. Например, Kl-14v 65А 25, где 65А - ток отдачи при 6000 мин-', а число 25 означает, что частота вращения генератора равна 2500 мин' при отдаче тока, равного 2/3 от тока при 6000 мин-'.
Генераторы одного и того же типа могут иметь несколько модификаций, которые отличаются отдельными конструктивными и электрическими параметрами (присоединительные размеры, включая приводной шкив и внешние выводы, способы защиты от загрязнения и повышенной температуры в подкапотном проостранстве, размеры подшипников, уровень регулируемого напряжения, защита от перенапряжений в бортовой сети). Модификацию отличает десятизначный номер, о чем говорилось выше.
Генераторы К1 и NI имеют одинаковую электрическую схему, которая приведена на рис.6а. Помимо "массы", генераторы имеют следующие внешние выводы с обозначением:
"В+"- силовой вывод для соединения с плюсовым проводом бортсети (батарея и нагрузка);
"D+"- вывод "+" от дополнительного выпрямителя обмотки возбуждения для соединения с лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки;
"+"- дополнительный вывод силового "+" для включения помехоподавительного конденсатора 2,2 мкФ;
"W"- вывод фазы обмотки статора.
Собственно генератор выполнен с электромагнитным возбуждением и контактными кольцами, с трехфазной двухполупериодной схемой выпрямления и тремя диодами дополнительного выпрямителя обмотки возбуждения. Для генераторов повышенной мощности используется дополнительное плечо с включением на нулевую точку обмотки статора. Обмотка возбуждения одним концом включена на вывод "D+", а другим через выходной транзистор на "массу". На эти же точки подсоединена и входная цепь регулятора напряжения. Контроль исправности генератора при эксплуатации автомобиля осуществляется с использованием контрольной лампы, мощность которой по рекомендации фирмы должна быть не менее 2 Вт, чтобы обеспечить возбуждение генератора на минимальной частоте вращения двигателя. Между выводом "D+" и "массой" внутри генератора обычно включается добавочное сопротивление 68 0м для обеспечения сигнализации (загорание лампы) обрыва цепи возбуждения в период движения автомобиля. Без этого сопротивления в случае указанного дефекта была
бы возможна разрядка аккумуляторной батареи из-за отсутствия сигнализации водителю о неисправном генераторе.

Рис. 14. Общий вид генераторов К1, NI фирмы Bosch
Конструкция генераторов рассчитана на сохранение работоспособности при максимальной частоте вращения 15000 мин-', изменении температуры окружающей среды от -40 до +80°С и вибрационных нагрузках до 30g (g—ускорение свободного падения). Средний срок службы 150 тыс. км пробега автомобиля. На рис. 14 представлен общий вид генераторов К 1, NI, а на рис. 15 их внутреннее устройство. Пакет железа статора, изготовленный навивкой стальной ленты на ребро, имеет 36 полузакрытых пазов с изоляционным покрытием, выполненным методом напыления. При значительном пробеге в условиях влажности и колебаний окружающей температуры может наблюдаться растрескивание и отслоение запыленной изоляции на торцах пакета статора, что способно привести к отказу генератора из-за замыканияна "массу" уложенной в пазы обмотки статора. Магнитная система ротора двенадцатиполюсная. Сопротивление обмотки возбуждения на разных типах генераторов различно, и находится в диапазоне 4,5...2,6 0м. Различные токоскоростные характеристики
(мощность) типов генераторов одной серии обеспечиваются изменением главным образом обмоточных данных статора и ротора (число витков и диаметр провода). Выпрямительный блок (рис. 16) состоит из двух расположенных в одной плоскости алюминиевых или медных теплоотводов толщиной 2,5...3 мм, в отверстия которых запрессованы силовые диоды соответствующей полярности, выполненные в цилиндрическом медном корпусе диаметром 12,77 мм (0,5дюйма). Каждый из этих диодов обычно рассчитан на выпрямленный ток не более 30 А. Поэтому в генераторах N 1 на ток более 90 А применяют блоки с удвоенным числом диодов (по 2 диода в параллель). Теплоотводы закреплены на пластмассовой монтажной плате с спрессованными в нее соединительными медными проводниками, к которым привариваются выводы силовых диодов и трех диодов дополнительного выпрямителя, закрепленных на плате, и припаиваются выводы фаз обмотки статора. Дополнительные диоды выполнены в пластмассовом корпусе, каждый из них рассчитан на ток около 2 А.

Рис.15. Внутреннее устройство генераторов К.1, NI фирмы Bosch: I - шкив; 2 - вентилятор; 3, 7 - передняя и задняя крышка; 4 - статор: 5
- обмотка возбуждения: 6 - выпрямительный блок: 8 - контактные кольца; 9 - резиновое кольцо; 10 - прижимная шайба; II -узел
"щеткодержатель-регулятор напряжения": 12-стяжной винт; 13-крепежная лапа
Положительные теплоотводы.как правило, покрываются изолирующей краской для исключения возможных замыканий на "массу" крышки при сильном загрязнении дорожной пылью с проводящими солевыми растворами. На выпрямительном блоке закреплены внешние выводы генератора: "В+"- винтовой или плоский штекер, в том числе сдвоенный; "D+"- плоский штекер, "+" для конденсатора - плоский штекер и "W"- обычно плоский штекер. Имеется также внутренний пружинящий плоский вывод "D+", который при установке щеткодержателя с регулятором напряжения прижимается к его соответствующему контакту и подает питание на цепь возбуждения и регулятор напряжения. Выпрямительный блок крепится несколькими винтами на внутренней торцевой поверхности крышки со стороны контактных колец, при этом "массовый" (от-рицательный) теплоотвод прижимается к приливам, чем обеспечивается электрический и тепловой контакт с крышкой. Внешние выводы выпрямительного блока выходят наружу через соответствующие окна и отверстия в торце крышки. В эксплуатации возможны случаи отказа выпрямительного блока из-за короткого замыкания или отрыва диодов, в том числе вследствие неправильной полярности подключения внешнего источника для запуска двигателя. В окно крышки со стороны контактных колец вставляется и крепится двумя винтами объединенный в неразъемную конструкцию узел "щеткодержатель - регулятор напряжения". Для снятия и установки этого узла разборка генератора не требуется, что является безусловным преимуществом конструкции.

Рис. 16. Выпрямительный блок генераторов К I, NI фирмы Bosch а - выпрямительный блок, б - диод выпрямитель-ного блока: 1 - положительный теплоотвод; 2,8 - выводы "В+" генератора; 3 - вывод "D+" генератора; 4 - вывод "+" для конденсатора; 5 - запрессованный диод; 6 - отрицательный теплоотвод: 7 - вывод "W" генератора; 9 - пружинный вывод " D+"
При хорошем доступе к генератору возможен съем и установка узла без снятия генератора с двигателя. Корпус щеткодержателя, выполнен из изоляционного материала с шинами для соединения внутренней схемы с регулятором, канатиками щеток, "массой" крышки, пружинным контактом выпрямительного блока и дополнительным остеклованным сопротивлением 68 0м. В двух каналах щеткодержателя размещены меднографитовые щетки с канатиками и нажимные пружины. Поперечное сечение щеток 5х8 мм.
В процессе эксплуатации щетки изнашиваются и при выступающей высоте менее 5 мм должны быть заменены новыми для исключения их зависания и отказа генератора. При значительном пробеге может отмечаться существенный износ контактных колец, наружный диаметр которых в исходном состоянии в зависимости от типа генератора и времени выпуска равен 32 или 28 мм. Наиболее интенсивный износ контактных колец и щеток наблюдается при их загрязнении.
Закрепленный металлическими заклепками на корпусе щеткодержателя регулятор напряжения выполнялся до 1980 г. с электрической схемой на дискретных элементах и в пластмассовом корпусе в форме параллелепипеда (тип ЕЕ), а в последующие годы - на гибридной интегральной схеме, размещенной в герметичном металлическом круглом корпусе (типа корпуса транзистора) с фланцем и жесткими выводами (тип EL4C). Корпус регулятора EL4C несет электрический потенциал, в связи с чем для исключения отказа при возможных
внешних замыканиях имеет прочное изоляционное покрытие черного цвета. В первые годы выпуска корпус защищался пластмассовой крышкой. Изоляционное покрытие наносится и на выводы регулятора, чтобы исключить влияние на его работоспособность возможных замыканий при загрязнении.
По присоединительным размерам узлы щеткодержателей с регуляторами типа ЕЕ и EL взаимозаменяемы. Следует иметь в виду, что щеткодержатели с регуляторами напряжения выпускаются в двух невзаимозаменяемых модификациях для генераторов с диаметром контактных колец 28 и 32 мм. Выбор модификации осуществляется изготовителем автомобиля и зависит от климатических температурных условий эксплуатации автомобиля, а также температурного режима под капотом в месте установки генератора и аккумуляторной батареи. Для районов с континентальным климатом предпочтение следует отдать второму варианту. Модификации регуляторов напряжения (в том числе по уровню напряжения настройки) различаются номерами, нанесенными краской на корпусе регулятора.
В опорах ротора фирма применяла шарикоподшипники с односторонними стальными защитными шайбами, а в последнее время с двухсторонним резиновым уплотнением. Для исключения проворота наружной обоймы подшипника в гнезде крышки со стороны контактных колец и износа посадочного места используются различные конструкции, такие как резиновое кольцо в канавке гнезда, облегающее наружное кольцо подшипника, волнистая стальная пружинная шайба, упирающаяся в торец наружного кольца, а в последнее время - пластмассовый стакан, в котором размещается наружное кольцо. Размеры подшипников, определяющие их работоспособность, могут на одном и том же типе генератора меняться в зависимости от величины нагрузки от приводного ремня и требований к надежности на автомобиле. Приводной шкив генератора стальной, штампованный, размеры его и число ручьев зависят от передаточного отношения привода и мощности, передаваемой ремнем с учетом схемы привода и мощности генератора. Со второй половины 80-х годов на ряд модификаций генераторов устанавливаются цельнокатаные стальные шкивы малого диаметра (до 50 мм) под поликлиновые ремни. Кроме того, не применяется шпонка под шкивом и вентилятором, крепление их на валу теперь обеспечивается затяжкой гайки с пружинной шайбой. Одновременно в торце вала со стороны привода выполнено шестигранное углубление под торцевой ключ, для разборки и сборки генератора (для затяжки и отворачивания гайки крепления шкива). Система вентиляции соответствует обычно рис.11,а и (б)—у автомобилей с повышенной подкапотной температурой или сильным загрязнением в месте установки генератора. Генератор устанавливается на кронштейне двигателя на одной (чаще всего) или двух лапах. На передней крышке имеется также ухо
под натяжную планку. На ряде двигателей с поликлиновым ремнем при зафиксированном положении генератора натяг ремня обеспечивается с помощью натяжного ролика.
Таблица 2. Основные параметры генераторов GC, КС и NC

В 90-х годах фирма Bosch начала для легковых автомобилей выпуск новой, более совершенной серии генераторов "компактной" конструкции с обозначением GC, КС и NC. В табл. 2 представлены основные параметры генераторов этой серии.
Генераторы рассчитаны на большее передаточное отношение привода и частоту вращения. Поэтому отдаваемый на оборотах холостого хода двигателя ток фирма указывает при частоте вращения генератора 1800 (вместо 1500) мин''.
По присоединительным размерам и электрической схеме включения генераторы новой серии в сборе взаимозаменяемы с соответствующими модификациями генераторов К1 и NI. Однако по основным узлам и деталям их конструкция иная.

Рис. 17. Внешний вид генераторов GC, КС и NC фирмы Bosch
Новая серия генераторов, общий вид которой представлен на рис. 17, а устройство на рис. 18 имеет следующие отличия и преимущества в сравнении с генераторами первой серии: вместо внешнего центробежного вентилятора большого диаметра на роторе внутри генератора установлены два вентилятора малого диаметра. Это снизило уровень шума, увеличило КПД и сделало генератор более компактным, что особенно важно при его размещении на современных автомобилях с большой плотностью компоновки оборудования в подкапотном пространстве. Последняя особенность нашла отражение в обозначении типов генераторов новой серии, С — слова "compact". Схема вентиляции (см. рис. II,в) двухпоточная, аксиальнорадиальная. Охлаждающий воздух входит в генератор с двух торцов и уже нагретый выбрасывается через вентиляционные щели на цилиндрической поверхности крышек.

Рис. 18. Устройство генераторов GC, КС и NC фирмы Bosch: 1 - шкив; 2, 6 - передняя и задняя крышки. 3 - вентиляторы; 4 - статор; 5 - стяжной винт; 7 - узел "щеткодержатель - регулятор напряжения"; 8 - защитный кожух; 9 - контактные кольца; 10 - выпрямительный блок; 11 - крепежная лапа; 12 - пластмассовый стаканчик
Контактные кольца вынесены на консольный конец вала с уменьшением их наружного диаметра до 15,5 мм, что повысило срок службы
щеток, самих колеи и облегчило защиту всего узла от загрязнения.
Выпрямительный блок с теплоотводами, размещенными друг над другом, выполнен на силовых стабилитронах вместо обычных диодов в том же корпусе, в связи с чем уровень перенапряжений на зажимах генератора и в сети автомобиля не превышает 40 В. Все элементы блока (а не только положительный теплоотвод) имеют надежное изоляционное покрытие от воздействия окружающей среды и возможных замыканий. Блок размещен на наружном торце крышки и закрыт пластмассовым защитным кожухом с вентиляционными щелями, которые
формируют направленный поток входящего воздуха. Для доступа к блоку достаточно снять этот кожух. Все электрические соединения на монтажной плате блока сварные, в том числе и выводы фаз обмотки статора. Соединение фаз в схему осуществляется в монтажной плате.
Схема регулятора напряжения выполнена в одном кристалле с "-" на корпусе, что снизило потери мощности в регуляторе и повысило его надежность. Возможно применение такого типа регулятора (обозначение EL14v) в сборе с соответствующими щеткодержателем и на генераторах Kl, NI. Однако, в связи с пониженной стойкостью нового регулятора к перенапряжениям на генераторах первой серии должны устанавливаться выпрямительные блоки на силовых стабилитронах.
Изменена система сопряжения статора с крышками (посадка на выступающие в центре пакета пластины), что уменьшило возможные перекосы подшипников. Однако, такая конструкция имеет и недостаток, в связи с тем, что пакет статора не сжимается по торцам крышками. При эксплуатации в условиях повышенной влажности и отрицательных температур проникшая между пластинами влага при замерзании вызывает местные расслоения пакета в осевом направлении, пазовая изоляция нарушается и происходит замыкание обмотки статора на "массу".
Увеличены допустимая температура окружающей среды с +80 до +90°С и максимальная частота вращения с 15000 до 18000 мин'.
Фирма Bosch выпускает также модификации генераторов для установки на автомобили взамен генераторов других фирм. При этом для обеспечения полной взаимозаменяемости электрическая схема генератора и отдельные элементы конструкции могут отличаться от рассмотренных выше. Так же поступают и другие изготовители.

Генераторы зарубежных автомобилей/Акимов А.В., Акимов С.В., Лейкин Л.П.— М.: Издательство
«За рулем», 1998. — 80 с., ил. ISBN 5-85907-093-40

Обсудить на форуме