История электротехники - Коллектив авторов

дальнейшем все генераторы выпускались только с таким соединением.

Генератор Г28 был последним трехщеточным генератором, выпущенным отечественной промышленностью, после него был осуществлен переход на систему с вибрационным регулятором напряжения (реле-регулятором). Аналогичный переход был закончен в США в 1937–1938 гг.

На отечественные тракторы генераторы постоянного тока устанавливались только с реле-регулятором. Сначала генераторы приобретались у фирмы «Бош» (трактор «Интернационал» — СТЗ-30), затем было освоено собственное производство генераторов серий ГБТ, ГАУ с пристроенным реле-регулятором.

Рост требуемой от генератора мощности, а также развитие электроники привели к коренным изменениям в конструкции генераторной установки.

Во-первых, изменение коснулось номинального напряжения бортовой сети и соответственно генераторной установки. Из-за чрезмерного возрастания тока номинальное напряжение бортовой сети 6 В, распространенное в США, Англии и СССР, начиная с 1945 г. уступает место системе номинальным напряжением 12 В. В настоящее время генераторные установки автомобилей выпускаются на номинальное напряжение 14 В, а дизелей — на 28 В.

Во-вторых, развитие электроники позволило заменить генераторы постоянного тока вентильными генераторами и электронными регуляторами напряжения.

Вентильный автомобильный генератор представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину с вращающейся системой возбуждения и неподвижным якорем (статором), обмотка которого питает потребителей через выпрямитель. В России генератор такого типа впервые появился на автобусе ЗИС-155 в 1954 г., причем селеновый выпрямитель располагался вне генератора. В США генераторы аналогичного устройства устанавливались на армейских автомобилях во время второй мировой войны.

С 1960 г., когда на автомобилях «Крайслер» появились генераторы со встроенным выпрямителем на кремниевых диодах, применение вентильных генераторов начало расширяться, и в настоящее время на автомобили устанавливаются только генераторы такого типа. Производство отечественного генератора Г250 со встроенным кремниевым выпрямителем, заменившего на автомобилях генераторы постоянного тока, было освоено на Куйбышевском заводе автотракторного электрооборудования в 1967 г.

Современные генераторные установки имеют дополнительный выпрямитель обмотки возбуждения и дополнительное плечо силового выпрямителя, соединенное с нулевой точкой обмотки статора, позволяющее увеличить мощность генератора за счет мощности высших гармонических составляющих, содержащихся в фазном напряжении.

Принцип работы электронного регулятора напряжения аналогичен вибрационному. Переход от вибрационного к чисто электронному регулятору на отечественных автомобилях и тракторах осуществлялся через промежуточную конструкцию контактно-транзисторного регулятора (РР362, 1967 г.), в котором управление транзистором осуществлялось вибрационным реле и был сохранен дополнительный резистор. Большинство зарубежных фирм миновало этот этап, а электронные регуляторы в основном развивались в сторону удешевления технологии их изготовления: сначала они выполнялись на навесных элементах, затем по гибридной технологии (впервые такой генератор использовала фирма «Дженерал моторc» в 1966 г., в России регуляторы такого типа Я112, Я120 широко распространены), и наконец вся схема выполнялась на монокристалле кремния. При выполнении регулятора на монокристалле или полевых транзисторах силовые диоды выпрямителя заменяются стабилитронами для защиты схемы от перенапряжений. В регуляторах стала применяться широкоимпульсная модуляция.

Со второй половины 90-х годов на отечественных автомобилях стали устанавливаться генераторы компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости. Последние оснащаются приводом на повышенное передаточное отношение и имеют высокие коэффициенты использования.

Для тяжелых условий эксплуатации предназначены бесщеточные генераторы. На автомобилях довольно широко применяются генераторы с клювообразным ротором, у которых одна полюсная половина несет на себе другую, приваренную к ней по клювам немагнитным материалом (фирма США «Делько Реми» и германская «Бош»).

В России на тракторах используются исключительно индукторные генераторы. Впервые индукторный генератор был применен в 1966 г. для двигателей воздушного охлаждения (генератор Г302), массовый генератор Г304 начал выпускаться с 1968 г. С 1985 г. тракторные генераторы переведены на смешанное магнитоэлектромагнитное возбуждение (генератор 46.3701).

На некоторых типах автомобилей находят применение двухуровневые системы напряжения (ЗИЛ-4331, ЗИЛ-133ГЛ, ЗИЛ-5310). Второй уровень напряжения достигается трансформацией и выпрямлением переменного напряжения обмотки статора.

8.3.3. СИСТЕМЫ ПУСКА

В систему пуска традиционно включают аккумуляторную батарею, электростартер, аппаратуру управления пуском и устройства, облегчающие пуск ДВС.

Применение аккумуляторной батареи на автомобиле в широких масштабах началось после 1911 г. с введением электропуска. Аккумулятор заменил на автомобилях сухие гальванические элементы. На автомобилях устанавливается свинцовая аккумуляторная батарея.

Батарея без долива воды за весь срок службы впервые была установлена на автомобиле «Понтиак» в 1971 г. Необслуживаемая батарея 6СТ-55АЗН отечественного производства устанавливается на автомобилях ВАЗ-2108.

Можно отметить, что почти за 70 лет эксплуатации легковых автомобилей заметного роста емкости их аккумуляторных батарей не произошло.

Альтернативой кислотной батареи является щелочная. На заре развития автомобиля у нее было много сторонников, особенно во Франции, но высокое внутреннее сопротивление этой батареи в то время не позволило ее применить на автомобилях. Серийное производство таких батарей появилось только в последнее время.

Первый электростартерный пуск появился на автомобилях «Кадиллак» в 1912 г. Он осуществлялся от стартер-генератора фирмы «Делько». В 1916 г. на автомобиле «Паккард» стартер и генератор были разделены, и в дальнейшем стартер сформировался в виде отдельной электрической машины, состоящей из электродвигателя постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения, механизмов привода и управления. В последнее время электромагнитное возбуждение заменяется возбуждением от постоянных магнитов. В современных стартерах перемещение шестерни выполняется электромагнитным тяговым реле, расположенным на корпусе стартера или встроенным внутрь его. Отсоединение вала якоря после пуска от ДВС осуществляется роликовой муфтой свободного хода или храповым механизмом.

В последние годы стартеры традиционной конструкции замещаются стартерами со встроенным промежуточным редуктором (планетарным или классическим).

8.3.4. СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Впервые головной электрический свет на автомобиле появился в 1898 г.

Изобретение в 1913 г. газонаполненной электрической лампы со спиральной нитью, обладающей высокой габаритной яркостью, открыло дорогу применению фар с электрическим источником света. Но только с 1925 г. практически все автомобили стали выпускаться с электрическим освещением.

Головные фары автомобиля должны хорошо освещать дорогу на возможно большем расстоянии, но не ослеплять встречного водителя. Первая задача решена применением прожекторного способа образования светового луча — помещением нити накала лампы в фокус параболоидного отражателя. Решение второй задачи прошло множество этапов, пока в 1924 г. в Европе не была изобретена фара с двухнитевой лампой, существующая с некоторыми усовершенствованиями и поныне. Нить дальнего света лампы европейской фары помещена в фокус отражателя, а ближнего света выдвинута вперед и чуть выше световой оси. При переходе на ближний свет лучи падают только перед автомобилем. Под нитью расположен экран, не позволяющий лучам с нижней части отражателя попадать в глаза водителя встречного автомобиля. В США двухнитевая лампа появилась чуть позже, чем в Европе, в ней экран отсутствует, а нить ближнего света расположена выше и левее нити дальнего света. С 1939 г. в США лампа заменена лампой-фарой.

До 1968 г. в. СССР применялась американская система фар, позднее — европейская.

С начала 60-х годов в Европе сначала в дополнительных фарах (противотуманных, прожекторах) появились галогенные однонитевые лампы HI, H3. Фирма «Сев-Маршал» (Франция) утверждает, что она первая применила фары с галогенной лампой на автомобильных гонках 1962 г. С середины 60-х годов галогенные лампы стали применяться в четырехфарных системах. С 1971 г. фирмы «Филипс» и «Осрам» начали выпуск фар с двухнитевой лампой Н4. Отечественные унифицированные фары ФГ152 для грузовых автомобилей (лампа H1) и легковых 11.3743 (лампа Н3) освоены производством в 70-х годах. В последнее время в фарах появился дневной свет.