Щеточный аппарат генератора для чего

Щеточный аппарат генератора для чего

Щётки генератора: что это такое

Очень важной составляющей автомобиля являются щётки генератора, что это такое знают немногие. Поэтому в статье мы обсудим, что они из себя представляют, почему они важны, как понять, что они функционируют неправильно. Начнём с их строения и предназначения в автомобильной системе.

Для чего нужны щётки в генераторе

Перед тем, как рассмотреть, для чего нужны щётки в генераторе, будет правильным разобрать другой вопрос. Он состоит в том, для чего нужен генератор в машине, какие у него функции. Те, кто думают, что главный в автомобиле аккумулятор, упускают из виду один очень важный момент. Основной «электростанцией» авто служит генератор. Он преобразует энергию вращения в электрическую.

Благодаря такому взаимодействию аккумулятора и генератора, все электрические составляющие машины способны функционировать. Генератор состоит из нескольких частей: корпуса, шкива, двух крышек, ротора и статора. Но именно благодаря щёткам, этот механизм работает. Почему?

Щётки генератора отвечают за подвод и отвод тока. Если они выходят из строя, то пропадает напряжение в сети и авто перестаёт работать. Вот так маленькая, на первый взгляд, деталь прямым образом влияет на работу всей автомобильной системы.

Что делают щётки генератора

Мы уже затронули тему о том, что делают щётки генератора и почему они важны. Они служат каналом получения и передачи тока от и к генератору. Благодаря этим маленьким и простым деталям машина может двигаться. Поэтому необходимо делать не только ремонт стартеров и генераторов автомобиля, но и регулярно проверять работу системы в целом.

Щётки изготавливаются из графита с одинаковыми характеристиками. Для механизмов, предназначенных работать в тяжёлых условиях, делают исключение и пропитывают специальным составом, чтобы они дольше не выходили из строя.

Ваш автомобиль стал спонтанно включаться и выключаться, начались проблемы с внутренним и внешним освещением, пропадает напряжение или быстро разряжается аккумулятор? Скорее всего дело в изношенности щёток генератора, так как в плановое ТО их осмотр и замена не включаются. И очень зря. Необходимость замены выявить очень просто – достаточно визуально оценить высоту детали. Если она менее 5 мм, требуется замена запчасти.

Срок работы щёток генератора может быть разным и зависит от интенсивности эксплуатации автомобиля. Обязательно проверять их нужно каждые 50 тысяч километров. Если Вы ездите очень мало, то срок проверки будет один раз в 4 года. Так как проверка не требует снятия генератора, это не займёт много времени и сил. В любом случае, для этого так же можно обратиться в соответствующий автосервис.

За что отвечают щётки генератора

Если описать то, за что отвечают щётки генератора в двух словах, то они поддерживают напряжение в сети. Основой работы генератора является электромагнитная индукция. В нём заложены 2 типа обмоток – возбуждающая и статорная.

Управляющий ток с возбуждающей обмотки посредством щёток передаётся на обмотку ротора. Таким образом контролируется и поддерживается напряжение в сети. Большинство автосервисов предоставляют услуги и ремонт стартеров в Люберцах, цена которого будет зависеть и от работы генераторных щёток.

Поэтому при малейшем подозрении об их изношенности, лучше сразу обратиться к специалистам, что бы в итоге ремонт не «влетел в копеечку». Замену щёток производят двумя способами: со снятием генератора и без него. При этом стоит придерживаться простой схемы.

После того, как откинут минус, производится демонтаж регулятора. Гнездо держателя и остальные детали тщательно очищают от загрязнений. После установки новых щёток, может потребоваться не большая притирка графитовых наконечников к коллектору.

После замены детали, всё собирается в обратном порядке, после чего к аккумулятору присоединяют убранные до этого провода. Не стоит пугаться небольших сбоев в работе электроприборов. Это связано с притиркой новых щёток и быстро прекратиться.

Как понять, что щётки генератора стёрлись

Если Вы не знаете, как понять, что щётки генератора стёрлись, достаточно сделать несколько простых действий. От аккумулятора отсоединяют минусовой провод, снимают регулятор напряжения и оценивают, на сколько графитовые части выдаются.

Если высота составляет меньше 5 миллиметров, их срочно нужно заменить. Установить новые детали можно в сервисе, который делает ремонт генераторов в Люберцах 24 часа, если вдруг Вы захотите сделать это в срочном порядке.

Следует помнить, что регулярное техническое обслуживание и диагностика возможных неисправностей, продлит срок службы Вашего автомобиля. Даже такая простая деталь, как щётка генератора, нуждается в регулярном уходе и замене. От этого зависит безопасность на дороге и нормальная работа машины.

Щетки – слабое место генератора. Есть бесщеточные варианты, но их мало используют. Почему?

Если автомобильный генератор выходит из строя, то самой распространенной причиной является износ щеточного узла. Однако давным-давно изобретены бесщеточные генераторы – почему же они до сих пор не вытеснили своих якобы менее продвинутых «конкурентов»?

Самая распространенная и массовая на сегодня конструкция автомобильного генератора – с использованием графитовых щеток, подающих напряжение на обмотку ротора (так называемую «катушку возбуждения») через пару вращающихся скользящих контактов в виде медных колец на валу ротора. Подобное решение применяется на большинстве автомобилей за редким исключением, ибо оно отработано и за десятилетия подтвердило свою практичность.

В такой конструкции крайне просто и эффективно реализовано поддержание стабильного напряжения в бортсети автомобиля на любых оборотах двигателя и, соответственно, генератора – электронный блок стабилизации напряжения (который по старинке принято именовать «реле-регулятором») отслеживает уровень напряжения на выходе и уменьшает или увеличивает ток в катушке возбуждения. Как только напряжение проседает, ток увеличивается. Как только оно приближается к верхнему пределу 14,2 вольта – уменьшается. Этот процесс идет быстро и непрерывно, и в результате мы имеем стабильное напряжение и на холостых оборотах, и на высокой скорости.

Щеточный узел – сухой и слабо защищенный от песка и влаги. А все, что открыто и трется без смазки, постепенно изнашивается и отказывает. Именно щеточный узел является наиболее частым источником выходов генератора из строя. Тем более что он обычно еще и неразборно совмещен с электронным блоком стабилизации напряжения («реле-регулятором»).

Однако в последние годы слово «БЕСщеточный» (или его аналог «бесколлекторный») на слуху у «широких народных масс» (с) – оно стало известно даже относительно далеким от техники людям. В самых разных сферах быта активно пропагандируются бесщеточные электромоторы – сегодня на них летают квадрокоптеры, крутятся шуруповерты, косят газоны триммеры и работают прочие механизмы и гаджеты. Даже откровенным гуманитариям уже успешно внушили, что «щетки – это плохо: они изнашиваются, отказывают, греются и вызывают потери тока». Почему же в автомобильном генераторе щеточный узел до сих пор не исчез, тогда как в последнее время от него все чаще отказываются даже в моторчиках дешевых детских игрушек?!

Может быть, потому, что на бесколлекторные (или же бесщеточные – как больше нравится) технологии массово переводятся электромоторы, а мы-то ведем речь про генератор? Нет, дело не в этом. Тут как раз никаких препятствий нет. Электромотор и электрогенератор – чрезвычайно похожие по своей сути электрические машины, вдобавок зачастую обратимые: мотор способен вырабатывать ток, если его вращать принудительно, а генератор может выполнять роль мотора, если на него опять же подать ток извне.

Использовать бесщеточный генератор в автомобиле можно, это давно реализовано и практикуется. Однако выпускаются подобные генераторы весьма ограничено и массовыми почему-то не стали… Почему?

Сделать автомобильный генератор бесщеточным в принципе не так сложно. Для чего, собственно, нужны щетки? Чтобы подать через них питание 12 вольт на катушку возбуждения внутри вращающегося ротора. После чего сегментный ротор с катушкой, на которую подан постоянный ток от аккумулятора, становится многополюсным электромагнитом и порождает возникновение тока в неподвижной обмотке – в статоре.

Убрать скользящий щеточный контакт в автомобильном генераторе возможно за счет особой конструкции ротора. Для этого ротор делают удлиненным, а катушку возбуждения выполняют в виде внешнего кольца и неподвижно закрепляют на статоре. Ведь для работы генератора ротор должен стать магнитом, а как намагничивать ротор – катушкой внутри, или катушкой снаружи – непринципиально…

Первые бесщеточные генераторы с неподвижной катушкой возбуждения встречались на автомобилях и полвека назад, и даже раньше. Как правило, ставили их на коммерческий транспорт (дальнобойные грузовики) и сельскохозяйственные и строительные машины (комбайны, трактора, бульдозеры и т. п.). Первым была важна увеличенная надежность и уменьшенная вероятность отказов на длинных перегонах пути, а вторым – защита от постоянно сопровождающих их при работе абразивной пыли и влаги, способных быстро убивать щеточный узел, проникая в генератор через вентиляционные щели. В принципе, в ограниченных объемах используются они в подобных машинах и по сей день.

Однако, согласитесь: генератор, не боящийся воды и пыли, с увеличенным сроком службы благодаря отказу от трущихся насухую деталей – это весьма недурственно! Причем  неплохо для любого генератора, а не только для установленного на грузовике или комбайне! Почему же технология не распространилась на массовый легковой сегмент? Причин тут несколько.

• Технология производства бесщеточных генераторов более многоэтапна, и генераторы в конечном итоге существенно дороже.

• При сопоставимых технологиях производства (без дорогостоящих инноваций) бесщеточный генератор в итоге получается крупнее и тяжелее щеточного с теми же характеристиками.

• Большинство грузовых и сельскохозяйственных «бесщеточников» имели относительно узкий диапазон рабочих оборотов, на которых они эффективны, и на холостом ходу и просто на пониженных передачах толком не заряжали аккумулятор.

• Современные «бесщеточники» существенно усложнились, дабы сохранить компактность, одновременно получив возможность выдавать большие токи с малых оборотов и не бояться оборотов высоких. Вдобавок к неподвижной обмотке возбуждения в конструкцию добавились постоянные магниты, позволяющие увеличить токоотдачу на малых оборотах, специальные размагничивающие обмотки, нейтрализующие действие постоянных магнитов на высоких оборотах, многофазные статоры, усложненные диодные мосты.

Все это и ряд других факторов ограничивали и продолжают ограничивать распространение таких генераторов. А после эволюционной оптимизации генераторов со щетками (ставших мощнее, компактнее, линейнее и т. п.) преимущества «бесщеточников» оказались еще менее выраженными. Несмотря на явно изнашивающиеся пары трения медь-графит, реально щеточные генераторы ходят весьма долго и их не принято считать потенциально проблемным узлом автомобиля, требующим инновационных вмешательств.

Впрочем, в ряде случаев бесщеточные генераторы имеют актуальность не только на фурах и тракторах. К примеру, щеточного узла нет на некоторых генераторах ряда дизельных кроссоверов BMW и Mercedes. В их моторах применяются генераторы повышенной мощности (180-190 ампер) с водяным охлаждением, которые прикручиваются своей задней крышкой к крышке водяной рубашки двигателя с соответствующим отверстием, как бы «затыкая его своим задом», и, таким образом, частично омываются антифризом. В конструкции мощных водоохлаждаемых генераторов щетки сильно затрудняют компоновку и обслуживание, поэтому от них иногда отказываются. Также серийно встречаются такие генераторы в некоторых комплектациях серьезных рамных внедорожников типа Nissan Patrol. А уазисты любят внедрять в свои тюнингованные «котлеты» не боящиеся купания в болоте 110-амперные бесщеточные генераторы от автобусов ПАЗ. Ну а алтайский завод тракторного электрооборудования еще с советских времен (и, кажется, по сей день!) производит небольшими тиражами бесщеточный генератор для моделей ВАЗ классического (01-07) и раннего переднеприводного (08-099) семейств.

Тем не менее в конечном итоге все решает экономика и отчасти инжиниринг. На сегодняшний день в массовом потребительском автопроме надежность простейшего щеточного генератора принята за образец баланса цены, живучести и ремонтопригодности. И отходят от этого канона лишь в относительно редких случаях, когда проектирование технически сложного, продвинутого и достаточно дорогого автомобиля неизбежно требует усложненных и недешевых решений…

Неисправности щеток генератора: найти и устранить

• Где находятся щётки генератора и для чего они нужны
• Признаки неисправности
• Как проверить щетки
• Как избежать серьезных поломок
• Факторы, сокращающие ресурс генератора
• Ремонт или замена?

Одна из проблем с электрикой автомобиля подразумевает износ щеток генератора. Если преобразователь тока выходит из строя, то многие водители спешат его выбросить и покупают новый. Однако часто проблема кроется в истирании угольков — достаточно их заменить, и деталь снова заработает.

Где находятся щётки генератора и для чего они нужны

Щетки применяются в любом электрическом двигателе, каковым является и автомобильный генератор. Они расположены под крышкой устройства, непосредственно соприкасаются с вращающимся коллектором преобразователя (ламелями) на роторе. Ламели — это медные контакты в виде колец, которых на преобразователе всего два.

Как и было написано, графитовые угольки расположены под крышкой — задней, которая на установленном преобразователе смотрит в сторону двигателя. Чтобы вытащить их, не нужно целиком демонтировать генератор с машины, щеточный узел держится на одном болте и подключен к регулятору напряжения. Однако на некоторых автомобилях снимать устройство придется, так как конструкция там не позволяет поступить иначе.

Признаки неисправности

Ниже приведены явные признаки неисправности щеток генератора, указывающие на время их замены:

• без повода отключаются электроприборы в машине — при движении автомобиля неожиданно гаснут фары, стопы, отключается автомагнитола;
• оптика работает тускло, часто мигает;
• постоянно горит лампочка АКБ на панели приборов — мерцающая пиктограмма укажет на недостаточное получение батареей тока;
• резко снижается бортовой ток автомобиля, двигатель трудно заводится;
• аккумулятор быстро садится, даже после продолжительной езды;
• свистит ремень — в этом случае надо проверить натяжение, так как если генератор не будет вращаться с должной скоростью, то и АКБ нормально заряжаться не будет.

Рекомендуется проверять устройство преобразования тока каждые 40-50 тыс. км пробега машины. Именно на этом отрезке времени щетки преобразователя обычно изнашиваются. Устройство становится не в состоянии заряжать АКБ, отчего та быстро садится.

Еще одним признаком, указывающим на проблему с генератором, является запах гари и в некоторых случаях — появление дымка из-под капота. Это свидетельствует об отслоении дорожек и кусков резины от приводного ремня. Такое происходит по причине подклинивания какого-то навесного оборудования — возможно обводных роликов. Преобразователь с неисправным ремнем не сможет нормально работать.

Как проверить щетки

Самый просто способ — проверить предохранитель, отвечающий за генератор. При неисправности, замените его. Потом желательно осмотреть целостность ремня, проводки и корпуса преобразователя. Если все в порядке, то надо переходить к контролю щеток.

Чтобы проверить, стерлись щетки генератора или нет, надо измерить их остаточную длину. Если элементы короче 5 мм, то их надо заменять. Контроль угольков обязан проводиться при плановом осмотре электрики автомобиля.

Однако этот способ даст лишь поверхностное представление о состоянии щеток. Да и на многих автомобилях графитовые элементы совмещены с регулятором напряжения, а поэтому заодно проверяется и эта деталь. Как правило, для проверки используют мультиметр — но сойдет и обычная 12-вольтовая лампочка. Она соединяется с угольками, а на массу и плюс регулятора напряжения подается ток в 12 вольт. Индикатор должен гореть, а при увеличении напряжения (15 В и выше) — тухнуть.

Другой способ, уже с использованием тестера (мультиметра). Включить бортовое напряжение, мотор не заводить — напряжение должно быть в пределах 12 В. После этого на заведенном двигателе замерить напряжение на клеммах аккумулятора и выводах генератора. Ток должен находиться в пределах 13-14,7 вольта. Если заметны колебания в большую сторону, то идет перезаряд (скорее всего, неисправен регулятор). А если отклонение в меньшую сторону, что-то со щетками или поступлением тока.

Если конструкция автомобиля не предусматривает проверку и замену щеток на месте, придется сначала демонтировать устройство преобразования тока. Например, так устроено большинство модификаций Киа Рио.

Ниже подробная инструкция по снятию генератора, когда защита двигателя не затрагивается:

1. Поднять капот машины.
2. Скинуть клеммы с АКБ, чтобы не было замыкания.
3. Открутить верхний болт кронштейна на котором крепится генератор.
4. Отпустить нижний болт крепления. Не нужно его целиком выворачивать, надо лишь снизить усилие на натяжитель ремня.
5. Ослабить натяжение и скинуть ремень.
6. Скинуть фишку напряжения.
7. Потянуть генератор на себя, открутить провод и снять устройство.
8. Разобрать заднюю крышку, головкой на 8 выворачивая гайки.
9. Головкой на 7 отвернуть гайки крепления щеточного узла.
10. Вытянуть и снять таблетку с графитовыми элементами в сборе.

Дальше нужно осмотреть состояние щеток. Если они требуют замены, то нужно снять их из узла и поставить новые. Можно также целиком заменить таблетку, но стоить это будет дороже. При умении обращаться с паяльником, расходы удастся заметно снизить и сэкономить. Задача простая — отпаять обратные концы угольков, чтобы детали выпали из своих посадочных отверстий.

В процессе установки новых щеток, не забудьте вдеть сначала пружинки. Под каждый уголек предусмотрена пружина, которая держит элементы внутри гнезд таблетки. Их тоже желательно заменить новыми — идут в комплекте.

Как избежать серьезных поломок

Чтобы не попасть на замену всего генератора и более тяжелый ремонт автомобиля, щетки надо вовремя заменять. Неисправный преобразователь не будет питать аккумулятор, из-за чего увеличится зарядный ток устройства. Это повлечет за собой другие, более тяжелые последствия — к примеру, разрушение диодного моста.

Помните, что генератор имеет самую большую скорость вращения из всех узлов автомобиля — его обороты даже превышают частоту оборотов силового агрегата. Они составляют примерно 10-14 тыс. об/мин, что в 2-3 раз больше, чем у ДВС. Поэтому срок службы электродвигателя и ниже в два раза.

Условно поломки генератора делят на механические и электрические. В первом случае косвенным признаком неисправности становится повышенная шумность работы устройства, что характеризует поломку подшипников в передней крышке. В случае электрического повреждения наблюдается отсутствие напряжения АКБ, низкий ток или превышение заряда.

Факторы, сокращающие ресурс генератора

Заметно сократить ресурс генератора могут:

• резкие перепады температуры и постоянная эксплуатация машины — в подкапотном пространстве в этом случае образуется вредный конденсат;
• плохое качество изготовления комплектующих — поэтому при замене генератора и его деталей, не стоит экономить на оригинальных расходниках;
• проливы различных технических жидкостей (антифриза, масла для ГУР) — агрессивные жидкости легко разъедают щетки преобразователя, а также соединяясь с пылью, образуют токопроводящую среду и приводят к замыканиям;
• внешние факторы — реагенты, грязь, влага;
• износ отдельных компонентов — не только щетки, но и ремень, подшипники, шкив и т. д.

Регулятор напряжения и диодный мост имеют сравнительно солидный запас прочности.

Распространенной причиной неисправности преобразователя 24/12 вольт в машине является банальный износ и коррозия. Щетки тоже повреждаются чаще всего именно из-за длительной эксплуатации автомобиля.

Ремонт или замена?

Безусловно, ремонт обходится дешевле замены, особенно, если стерлись щетки. Эти расходники стоят недорого, замена проводится легко, без использования специального оборудования. Также устройство проще восстановить, если разрушены подшипники.

Техническое обслуживание генератора надо проводить в срок, а на любой признак (вой, гул, тусклое свечение лампы аккумулятора) быстро реагировать. В противном случае в скором времени придется менять уже преобразователь, так как после внутреннего замыкания и поломок трудно изнашиваемых деталей, ремонт нецелесообразен.

Генераторы синхронные или асинхронные (щеточные или бесщеточные)

Отсутствие централизованного энергоснабжения или довольно частые перебои в электросети явление частое. Решение здесь одно – приобретение миниэлектростанции. Автономный источник энергии поможет сохранить нервы владельцу загородного дома и приобрести уверенность частному предпринимателю. Традиционный подход к покупке заключается в подборе техники, согласно ее техническим характеристикам. А именно, расчет мощности, выбор топлива, обзор дополнительных опций. Это правильное решение. Но есть некоторые особенности генераторных установок, с которыми следует ознакомиться подробнее. Более подробная информация о всех нюансах при выборе генератора предоставлена в статье: » Как правильно подобрать генератор для дома «.

Содержание статьи:

• Конструктивные особенности альтернатора;
• Плюсы и минусы синхронного альтернатора;
• Плюсы и минусы асинхронного альтернатора;

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АЛЬТЕРНАТОРА

Конструкция электростанции открытого типа внутри каркасной рамы или закрытого типа внутри кожуха состоит из альтернатора и двигателя внутреннего сгорания. Механическую энергию работающего двигателя альтернатор преобразовывает в электрическую энергию, которая и служит основным источником питания. Вращающийся ротор альтернатора воздействует магнитным полем на неподвижный статор, в результате, чего возникает электродвижущая сила на его обмотках. Различают 2 вида альтернаторов: синхронный и асинхронный.

У синхронного генератора есть жесткая связь между обмотками статора и частотой вращения ротора. Ротор начинает вращаться под действием механической энергии с синхронной скоростью. Ток в обмотку поступает через угольные щетки, которые находятся в непосредственном контакте со статором. Отсюда и произошло название щеточный альтернатор. Обмотки присутствуют как на статоре, так и на роторе.

В асинхронном альтернаторе передача магнитного поля происходит без плотного контакта. Ротор вращается в одном магнитном поле со статором, с некоторым его опережением. Щетки в этой конструкции не используются, поэтому альтернатор называется бесщёточным. Его упрощенный конструктив (без обмоток ротора и отсутствие угольных щеток) позволил существенно снизить цену на генератор в целом.

СИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР

В качестве материала для обмотки используют два вида проволоки медная и алюминиевая. И та, и другая имеют высокую электропроводимость, хотя у меди она значительно выше. Грамотными потребителями ценится именно медная обмотка. Медь медленно нагревается и быстро отдает тепло, что сказывается на общем тепловом балансе генератора. В отличие от алюминия, медная обмотка обладает большей износоустойчивостью. Если для кратковременных включений можно приобретать генератор с алюминиевой обмоткой, то для продолжительных работ и для использования генератора, как основной источник питания следует остановить внимание на медных обмотках, которые предлагают ведущие мировые бренды, в том числе, Elemax, Matari Hyundai и другие. Некоторые торговые марки идут на всевозможные ухищрения, чтобы обмануть доверчивого покупателя. Например, имитируют цвет меди, красят обмотку. При покупке, необходимо задавать подробные вопросы, в том числе о том, из какого материала обмотка.

Угольные щетки, которые служат скользящим соединением, являются также главным элементом конструкции. От их качества и свойств обмоток зависит стабильность выходного напряжения. Благодаря щеточному узлу, альтернатор может игнорировать кратковременные всплески напряжения и выдавать более чистый ток в узких границах 230 В. Высокая точность колебаний составляет до 5%. Во время непосредственного контакта неизбежно повышается температура обмотки генератора, для чего необходимо усиленное охлаждение. Чаще всего, такие генераторы изготавливают в открытом исполнении, чтобы обеспечить лучший приток воздуха. Открытая конструкция способствует загрязнению важных узлов генератора, но производители и здесь на высоте постоянно совершенствуют защитные системы и повышают класс защиты. Более качественный блок может состоять из медно-графитовых щеток, которые более устойчивы к повышению температуры и более долговечны.

Удержанием напряжения с точными параметрами занимается стабилизатор напряжения – AVR. Такая опция присутствует только в синхронных генераторах. Именно поэтому, к ним безопасно подключать чувствительную аппаратуру, газовые котлы, медицинское оборудование, ноутбуки, компьютеры и многое другое.

Итак, преимущества щеточного альтернатора:

• высокое качество выходного напряжения;
• возможность подключения автоматического регулятора напряжения;
• лучшая стабильность работы и устойчивость к кратковременным нагрузкам.

Отрицательные стороны:

• необходимость регулярной замены щеточного узла;
• постоянная очистка всех механизмов;
• низкий класс защиты;
• высокая стоимость.

Варианты использования:

• загородный дом, который наполнен дорогостоящим оборудованием, различной бытовой техникой. Функция AVR поможет сохранить работоспособность компьютера, видеоплеера, телевизора и других электроприборов;
• медицинские лаборатории и мобильные станции, офисы, начиненные компьютерным оборудованием, принтерами, факсами и др.

АСИНХРОННЫЙ АЛЬТЕРНАТОР

Работа альтернатора происходит без щеточного узла, отсутствие которого серьезно упрощает конструкцию и обслуживание. Отсутствие обмоток исключает их перегрев и аварийный выход из строя генератора. И, конечно же, существенно уменьшает габариты генераторной установки и ее общий вес. У бесщеточных генераторов очень высокий класс защиты, куда входит даже защита от падающей воды и от проникновения мелких фракций. К этому типу генераторов можно подключать сварочные аппараты, так как они не боятся коротких замыканий. Правда, пусковых токов они не переносят. У них бывают довольно сильные перепады выходного напряжения, что говорит о нестабильности работы. Как альтернативный вариант, для улучшения качества выходного тока можно приобрести стартовый усилитель, который добавит уверенности в сохранности дорогостоящей аппаратуры либо дополнительный блок автоматического регулятора напряжения. Уровень исполнения и класс двигателя также играют решающую роль в повышении качества напряжения, а именно, его способность поддерживать постоянные обороты при изменении нагрузки.

Достоинства бесщеточного альтернатора:

• компактные размеры, вес и, как следствие, лучшая мобильность;
• небольшая стоимость, за счет упрощенной конструкции;
• минимальное техническое обслуживание;
• возможность подключения сварочного аппарата.

Минусы:

• большие колебания выходного напряжения, до 10%;
• слабая способность к сглаживанию пусковых токов.

Область применения:

• строительные площадки с большим количеством мусора и повышенной влажностью окружающего воздуха;
• выездные пикники, охота, рыбалка, все, что входит в понятие активного отдыха;
• объекты со сварочными работами.

Самородов Ю.Н.
Парадоксальные свойства скользящего контакта в ЩКА

Библиотечка электротехника
Приложение к журналу «Энергетик»
Основана в июне 1998 г.
Выпуск 6 (174)

Главный редактор журнала «Энергетик» А. Ф. ДЬЯКОВ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
И. И. Батюк (зам. председателя), К. М. Антипов, Г. А Безчастнов, А. Н. Жулев, В. А. Забегалов, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев, Н. В. Лисицын, В. И. Пуляев, А. И. Таджибаев

Самородов Ю. Н. Парадоксальные свойства скользящего контакта в ЩКА. — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2013. — 56 с.

Изложены результаты исследований рабочих поверхностей контактных колец и щеток щеточно-контактного аппарата турбогенераторов. Установлено, что коэффициент трения шеток о кольцо уменьшается в результате давления паров железа, возникающих в микроплазменных каналах множественных пробоев оксидной пленки («политуры»). Показано, что одной из основных причин повышенного износа шеток и колец являются дуговые и искровые разряды, поэтому какие-либо разряды между ними недопустимы. Приведены результаты микроскопического анализа «зеркала» дорожек минусового кольца и продуктов электроэрозионного износа колец.

Для персонала электрических цехов электростанций, специалистов генерирующих компаний и ремонтных организаций.

Москва
© НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик»
2013

Содержание книги
Парадоксальные свойства скользящего контакта в ЩКА

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Нарушения в работе скользящего контакта

ГЛАВА ВТОРАЯ. Структура скользящего контакта контактных колец и процессы в нем
2.1. Структура
2.2. Уменьшение коэффициента трения

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Методы, образцы и результаты исследований

Выводы и рекомендации
Список литературы

Предисловие

Однажды автор был приглашен на электростанцию для определения причины практически полного износа дорожек контактного кольца отрицательной полярности (минусового) ротора турбогенератора типа ТВФ-110-2Е. Его осмотр не дал никакой информации, поэтому кольцо было снято с ротора и передано для лабораторных исследований во ВНИИЭ. Старший мастер по генераторам электростанции назвал марку стали кольца — 38ХВ и марку электрощеток — ЭГ4.

В лаборатории сразу же был проведен микрорентгеноспек-тральный анализ состава стали, который показал отсутствие в ней вольфрама, придающего стали износостойкость. Поэтому автор сделал неверный вывод о низкой стойкости кольца к истиранию из-за незнания парадоксальных свойств скользящего контакта. Неверный — потому, что очень мягкий электрографит щеток марки ЭГ4 никак не мог механически истереть хромистую сталь высокой твердости, в состав которой в качестве второго легирующего элемента был введен не вольфрам, а молибден; иными словами, кольцо было изготовлено из износостойкой стали 38ХМА. Подобную ошибку допускают и комиссии по расследованию технологических нарушений в работе турбогенераторов, нередко записывая в своих актах, что причиной повреждения контактного кольца является низкая стойкость металла к истиранию.

Так, например, в процессе работы турбогенератора типа ТВФ-120-2 одной из ТЭЦ в щеточно-контактном аппарате (ЩКА) было обнаружено облако графитовой пыли, возникли вибрация щеток, искрение и последовательное разрушение щеток на крайних к возбудителю дорожках контактного кольца [1]. Машина была аварийно остановлена. В акте расследования технологического нарушения наиболее вероятной причиной его возникновения комиссией была названа выработка дорожки на длине 120—180 мм глубиной 0,65 мм с двух противоположных сторон контактного кольца, что якобы указывает на неоднородность структуры металла контактных колец из-за низкого качества изготовления. Турбогенератор был изготовлен в 1970 г., а авария произошла в 2002 г. Комиссия не привела никаких доказательств низкого качества стали, поскольку не проводила металловедческой экспертизы, не исследовала ни структуру металла, ни его качественный состав, ни условия работы ЩКА. Возникает вопрос: как, не установив точную причину аварии, комиссия смогла разработать мероприятия по предупреждению в будущем подобных технологических нарушений?

Через некоторое время к автору обратилась другая крупная электростанция с просьбой объяснить причину многократного возникновения сильного искрения и «кругового огня» на минусовых кольцах нового турбогенератора мощностью 500 МВт, несмотря на оперативно принимаемые меры (проточка, «переполю-совка», уплотнение ЩКА и т.п.). Марка стали минусового и плюсового колец — 38ХНЗМА. Твердость контактных колец по Бринеллю: внутреннего — 220 НВ, наружного — 280 НВ при допускаемом разбросе значений 230 — 300 НВ. Тип электрощеток: ЭГ2АФ1 — на минусовом кольце, 61 ЮМ — на плюсовом.

Искрение на минусовом кольце появилось в январе 2010 г. и наблюдалось постоянно, несмотря на принимаемые меры (продувка, очистка кольца, замена щеток). Спустя 1,5 мес произошло аварийное отключение из-за сильного искрения на минусовом (внутреннем) кольце. Были произведены шлифовка контактных колец, смена полярности (наружное кольцо стало минусовым, внутреннее — плюсовым), замена щеток типа ЭГ-2АФ1 на щетки типа 61 ЮМ. Поскольку до этого в ЩКА попадало масло из подшипника, то были приняты меры по предотвращению замасливания колец.

Затем произошло второе аварийное отключение генератора через 10 дней после первого из-за сильного искрения также на минусовом (в данном случае уже на наружном) кольце. Снова были произведены шлифовка контактных колец и смена полярности (наружное кольцо вновь стало плюсовым, внутреннее — минусовым). Для предотвращения возможного попадания масла в ЩКА было смонтировано уплотнение ЩКА новой конструкции со стороны подшипника, модернизирован маслоуловитель, установлены матерчатые фильтры на входе воздуха в ЩКА.

Однако принятые меры не дали результата и через 9 дней после второго произошло третье аварийное отключение из-за кругового огня снова на минусовом контактном кольце. Его вибрация перед отключением составляла 298 — 320 мкм. Износ щеток на кольце был повышенным: они приходили в негодность через 2 ч после установки. После останова турбогенератора была вновь осуществлена шлифовка внутреннего кольца. В результате из-за неоднократных шлифовок его диаметр недопустимо уменьшился.

Неоднократно проверялась исправность тиристоров. Замечаний не было. Производился переход с рабочего возбуждения на резервное (электромашинный возбудитель), но искрение не устранялось. Через 7 мес после проведенных ремонтов вновь возникло сильное искрение, из-за чего в очередной раз пришлось останавливать генератор.

Изучая на лабораторном столе демонтированное натурное минусовое кольцо, снятое с ротора турбогенератора типа ТВФ-110-2Е, и фотографии рабочих поверхностей дорожек колец турбогенератора 500 МВт, автор задался несколькими вопросами:

1) почему возникающая на кольце оксидная пленка (ржавчина тоже является оксидом железа) резко снижает коэффициент трения кольца о щетки?

2) почему стальное кольцо высокой твердости может так интенсивно изнашиваться при трении о весьма мягкие электрографитированные щетки, имеющие к тому же прекрасные «смазочные» свойства?

3) какой физико-химический механизм вызывает более интенсивное изнашивание минусовых колец по сравнению с плюсовыми кольцами?

4) почему контактные кольца повреждаются в работе, если на их рабочую поверхность попадает турбинное масло?

5) почему, как утверждается в некоторых публикациях, через щетку проходит не постоянный, а импульсный ток?

В предлагаемой вниманию читателя брошюре изложены результаты исследований, проведенных для получения ответов на поставленные вопросы. В процессе исследований автор основательно ознакомился с докторскими диссертациями В. В. Плохова и В. Н. Забоина, кандидатской диссертацией Н. В. Андреевой, основополагающими трудами Р. Хольма, П. С. Лившица, В. Ю. Авруха, В. Гейнриха, публикациями Г. А. Безчастного, В. Н. Лирина, И. Н. Попова, Г. В. Ростика, а также ряда других исследователей, рекламными материалами зарубежных фирм Schunk и Carbone Lorraine.

По мнению автора, слабое знание персоналом, обслуживающим ЩКА электрических машин, парадоксальных свойств скользящего контакта нередко приводит к возникновению аварийных ситуаций.

Согласно статистическому исследованию, выполненному автором [1], за период 2001 — 2005 г. произошло 20 технологических нарушений в работе только контактных колец роторов турбогенераторов, что составило 3,5 % суммарного числа нарушений (576 событий) в работе 1475 турбогенераторов всех типов. Их основными причинами согласно актам расследований явились следующие дефекты: ослабление посадки кольца на изоляционную втулку; загрязнение изоляционной втулки; низкая стойкость металла кольца к истиранию (что не верно; скорее всего, непринятие мер по устранению возникшего искрения); повышенная вибрация хвостовика вала ротора.

Основными причинами 74 нарушений в работе ЩКА (без учета нарушений в работе контактных колец) явились неправильные действия персонала (8,2 %); дефекты восьми сборочных единиц (91,8 %), в том числе щеток (38,4 %); щеткодержателей (17,8 %); загрязнение ЩКА (11 %); попадание постороннего предмета в ЩКА (9,6%).

Суммарные нарушения в работе колец и ЩКА приводили к следующим основным наиболее типичным последствиям: искрение — 37,8 %; «круговой огонь» — 35,1 %; короткое замыкание — 5,4 %; переход генератора в асинхронный режим — 4,1 %; остальное — 17,6 %.

Для получения ответов на перечисленные выше вопросы относительно парадоксальных свойств скользящего контакта, в 2010 — 2012 г. в лабораторных условиях автором были проведены микроскопические исследования рабочей поверхности дорожек вышеупомянутого минусового кольца из стали 38ХМА, а также щеток, демонтированных из ЩКА турбогенераторов типов ТВФ-63-2, ТВФ110-2Е, ТВФ-120-2 и ТВМ-500-2. Были отобраны и исследованы продукты износа контактных колец из вентиляционных камер ЩКА турбогенераторов, работающих на двух московских ТЭЦ. Исследованы дефекты рабочих поверхностей щеток, электрофизические свойства турбинного масла ТП-22с (из-за его попадания в ЩКА возникают нарушения в работе скользящего контакта), смоделированы повреждения щеток и кольца искровыми разрядами. Результаты этих исследований изложены в данной брошюре.

Особое внимание уделено уникальным свойствам оксидного слоя на рабочей поверхности контактных колец, в просторечье называемого «политурой». Настоящая политура — это 10 — 20 %-ный спиртовой раствор природной смолы (обычно шеллака); при нанесении на деревянные изделия образует прозрачное покрытие с зеркальным блеском. Поскольку оксидный слой на рабочей металлической поверхности контактного кольца (а также и коллектора машин постоянного тока) имеет глянцевый вид и внешне несколько похож на лаковое покрытие деревянных поверхностей, то он когда-то и был назван «политурой».

Цель исследования свойств «политуры» контактных колец состояла в разработке рекомендаций персоналу, обслуживающему ЩКА турбогенераторов и сталкивающемуся с затруднениями, возникающими при определении причины нарушения в работе скользящего контакта. При этом автор особо подчеркивает, что весьма важные вопросы обеспечения надежности работы контактных колец и щеточного аппарата (режимные, конструктивные, технологические и т. п.) в брошюре не рассматриваются, поскольку они достаточно полно изложены в [2].

Автор благодарит Г. А. Безчастнова (ООО «ЭФ-КОНТЭЛ») за ценные рекомендации по уточнению результатов исследований, И. Н. Попова (НПФ «ЭЛИСА») за неоценимую помощь в обосновании полученных результатов, Г. В. Ростика (ООО «ЛЭР-ЭЛЕК-ТРОСЕРВИС») за ознакомление автора с неизвестными ему публикациями и, особенно, с редчайшей книгой В. Гейнриха (W. Heinrich) «Проблема скользящего контакта в электромашиностроении. Пособие для изучения вопроса о снятии тока с коллекторов и контактных колец электрических машин», изданной в Германии в 1929 г. и в СССР в переводе в 1935 г.

Альтернатор генератора: синхронный (щеточный) или асинхронный (бесщеточный) — принцип работы и особенности

Выбор генератора всегда был не самым простым вопросом и не так уж редко даже те, кто не понаслышке был знаком с такого рода оборудованием сталкивался с проблемами при выборе и уж что говорить о неподготовленном потребителе.

Существует множество аспектов при выборе генератора для лома или же для промышленного применения, все эти аспекты необходимо знать и в равной степени уделять им внимание для формирования верного выбора агрегата, чтобы он мог полностью удовлетворить Вас своей работой.

Сегодня мы будет говорить о том, чтобы верно подобрать генератор исходя от того, какой тип альтернатора на него установлен, для того, чтобы выбранный Вами бензиновый генератор обеспечивал Вас стабильным напряжением и не имел сбоев в своей работе. На первый взгляд вопрос очень сложный, но все не так страшно как кажется, выбор будет колебаться между всего двумя видами генераторов, синхронный, то есть щеточный, или асинхронный, бесщеточный альтернатор. Сегодня чаще всего покупаются модели именно с синхронным альтернатором, и почему Вы поймете далее. Надеемся, что сможем как можно лучше посвятить Вас в этот вопрос данной статьей.

Все об альтернаторе

Для начала стоит сказать немного о самом названии, в самом начале, когда технология, служащая для выработки электрического тока так и называлась, альтернатор, позже его стали называть генератор, весь, и альтернатор и двигатель и другие его части в сборе, это название проще и отражает саму суть работы такого агрегата – преобразование одного вида энергии в другой.

Что же касается самого альтернатора, то можно с полной уверенностью сказать что именно он является самой важной частью в любом генераторе, ведь именно от отвечает за самую важную работу этого агрегата, а именно преобразование кинетической работы, продуцируемой вращением вала двигателя в электрический ток переменного типа. Состоит альтернатор из подвижной и неподвижной части, как и любой электродвигатель, из статора и ротора.

Вращение в альтернаторе производится за счет электродвижущей силы, а для возникновения оной необходимо возбудить магнитное поле на обмотке. В этом плане между альтернаторами разнице нет, разница лишь в том, в какой способ электромагнитное поле передается на а обмотку статора, а именно на синхронные и асинхронные. В конструктивном плане разница в том, что синхронный альтернатор имеет обмотку на роторе, в то время как асинхронный не имеет ее и способы передачи соответственно у них разные.

Если не углубляться в теорию и рассмотреть строение альтернаторов, то коротко говоря у синхронного альтернатора более сложное строение за счет наличия и щеток, и обмоток на роторе и статоре, а асинхронный по конструкции более простой по конструкции. Считается, что последний менее надежен и менее вынослив, но это еще не делает его хуже, чем первый, все зависит от того, в каких условиях применяется генератор, есть множество факторов, которые могут поменять их местами или уровнять.

Достоинства синхронного альтернатора

Есть разница между тем, какой обмоткой будет обладать Ваш альтернатор, если же Вы хотите купить дизельный генератор для редких включений, и Вы не намерены подавать на него слишком большую нагрузку, то есть смысл сэкономить деньги и купить алюминиевый тип, если же работать генератор будет часто и должен будет выдерживать достаточно высокую нагрузку, то стоит подумать о медной обмотке. Альтернатор с медной обмоткой будет давать максимально качественный ток на выходе. Важная часть синхронного альтернатора – это щетки, именно они отвечают за снятие тока со статора на ротор. Главное преимущество такого альтернатора – это возможность выдерживать пиковые нагрузки и кратковременные перепады и выдавать качественное электричество на выходе, что и делает его столь востребованным. Также стоит отметить, что только с таким генератором будет совместима система AVR. Синхронный генератор будет более правильным выбором для работы в бытовых условиях, для запитки дома или другого объекта с чувствительной к перепадам технике. Стоит отметить и высокую стоимость такого оборудования, такой генератор будет стоить дороже генератора с асинхронным альтернатором.

Недостатки синхронного альтернатора

Главным недостатком синхронного альтернатора можно назвать то, что он требует достаточно тщательного технического обслуживания. Щетки необходимо периодически заменять, график замены напрямую зависит от того, какие щетки установлены на альтернатор, угольные изнашиваются быстрее, медно-графитовые изнашиваются дольше. Помимо того, что у щеточного узла есть такой расходный материал как щетки, требующие периодической замены, сам альтернатор греется из-за трения щеток о ротор, и поэтому требует наличия охлаждения и тут есть побочный эффект.

Для охлаждения двигателя применяется вентилятор, который всасывает воздух и охлаждает обмотку, а вместе с воздухом он тянет и пыль, грязь и даже влагу. Более дорогие модели имеют достаточно высокий класс защиты для того, чтобы оградить альтернатор от влаги и пыли, но полностью защититься невозможно.

Преимущества асинхронного альтернатора

Преимущество асинхронного альтернатора заключается в том, что он имеет более простую конструкцию, а с этим и стоимость его меньше. Для движения подвижной части не требуется щетки для снятия электричества, достаточно магнитного поля и конденсаторов. Стоит отметить высокую степень защиты и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании. Так как такой альтернатор нагревается намного меньше синхронного, отпадает необходимость в охлаждении, благодаря чему его конструкция более уплотненная, что позволило предотвратить попадание пыли, грязи и влаги внутрь альтернатора. Это делает его долговечным и надежным. Вес и физические размеры асинхронного альтернатора также намного меньше, чем у синхронного, так что и сам инверторный генератор компактнее. Также ощутимым преимуществом такого генератора будет в том, что его альтернатору не страшны короткие замыкания, что делает его хорошим вариантом для работы со сварочным оборудованием.

Недостатки асинхронного альтернатора

Помимо положительных сторон у него также есть и отрицательные стороны, которые заключаются в том, что выходящее напряжение не самого высокого качества, оно может скакать, а так как этот тип альтернатора несовместим с работой AVR, это может существенно отразится на его работе в бытовых условиях, например для запитки дома. Стоит отметить, что низкий уровень качества тока и скачки напряжения на выходе у асинхронного генератора вызвано тем, что он плохо переносит стартовые пиковые нагрузки от аппретуры, подключаемой к нему, и это может вызвать плачевные последствия для техники, очень чувствительной к перепадам напряжения, например компьютеры, телефоны и другая электроника.

Помните, что не все асинхронные генераторы имеют очень большие скачки напряжения на выходе, хороший проверенный бренд всегда будет устанавливать на свой генератор только самый надежный двигатель, который будет поддерживать постоянное число оборотов при скачках нагрузки, обеспечивая минимальные отклонения от нормы в работе генератора.

Подведение итогов, какой альтернатор выбрать: синхронный или асинхронный

При выборе между синхронным и асинхронным альтернатором стоит отталкиваться от того, в каких условиях будет применяться генератор и какие цели будут перед ним стоять и уже от этого отталкиваться при выборе.

Для того чтобы обеспечить свой дом или дачу стабильным электричеством, без перепадов и резких скачков, то стоит конечно же купить генератор синхронный, или щеточный, так как он будет давать на выходе ровное напряжение и качественный ток, что очень важно при подключении чувствительной аппретуры. Также такой генератор пригоден для работы с медицинским оборудованием, лабораторным или офисным оборудованием. Для всех этих целей старайтесь покупать модели с функцией AVR.

Если же главная цель генератора – это строительные работы на открытом воздухе, где большая загрязненность, пыль и влага, то стоит купить генератор с асинхронным альтернатором, который имеет большую устойчивость ко всем этим факторам. К тому же он пригоден для работы со сварочным оборудованием, так как исключен риск короткого замыкания при работе такого оборудования.

Так же у нас на сайте Вы сможете найти большой выбор Бензиновый генератор AGT или Бензиновый генератор Iron Angel

Источник: nevinka-info.ru