Генератор ГАЗ-3306, 3309, 4301: сердце электрической системы дизельных «ГАЗонов»
В дизельных и бензиновых модификациях грузовиков ГАЗ электрическая система построена по одной схеме, но с применением различных генераторов, рассчитанных на разные режимы работы. О генераторах дизельных «ГАЗонов», их моделях, устройстве и применимости, а также об эксплуатации и обслуживании читайте в данной статье.
Генераторы дизельных грузовиков ГАЗ
Электрические системы грузовых автомобилей ГАЗ с дизельными и бензиновыми двигателями имеют минимальные отличия, которые связаны с особенностями силового агрегата. Главных отличий два: в дизельных версиях грузовиков нет электрической системы зажигания, а также используется иной по параметрам электрогенератор.
Применение разных моделей генераторов на дизельных и бензиновых грузовиках обусловлено особенностям этих силовых установок. Бензиновые моторы в среднем работают на более высоких оборотах, чем дизельные, и если на них использовать одинаковые генераторы, то в бензиновой версии напряжение в сети будет всегда выше. Так что для дизелей существуют специальные генераторы, имеющие две ключевых особенности:
• Обеспечивают номинальное напряжение на пониженных оборотах;
• Оборудуются регулятором напряжения, рассчитанным на особенности работы низкооборотистых дизельных двигателей.
На сегодняшний день Горьковский автозавод выпускает только одну «гражданскую» модель среднетоннажного автомобиля с дизельным двигателем — ГАЗ-3309 (в различных модификациях), и две полноприводных модели ГАЗ-3308 «Садко» и ГАЗ-33086 «Земляк». Ранее выпускалось еще несколько дизельных моделей: ГАЗ-3306 (легкая модификация грузоподъемностью 3 тонны, производился с 1993 по 1995 годы) и ГАЗ-4301 (более тяжелая модификация грузоподъемностью 5 тонн, производился с 1984 по 1995 годы). Также в начале 1990-х годов ГАЗ совместно с САЗ (Саранский автомобильный завод) выпустил дизельные самосвалы ГАЗ-4509 и специальные автомобили ГАЗ-4501 (все на базе ГАЗ-4301).
Во всех этих моделях применялись и применяются одинаковые генераторы, номенклатура которых в настоящее время не слишком широка.
Типы и применимость электрогенераторов грузовиков ГАЗ
В дизельных модификациях автомобилей ГАЗ (впрочем, как и в бензиновых) используются трехфазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением. Генераторы штатно комплектуются выпрямительным блоком и компактным регулятором напряжения на транзисторах. Все «газовские» генераторы вырабатывают ток номинальным напряжением 28 вольт и силой от 35 до 90 ампер.
Несмотря на то, что номинальное напряжение тока, вырабатываемого генератором, составляет 28 В, в бортовой сети номинальное напряжение редко превышает 24-26 В. Дело в том, что часть тока генератора направляется на обмотку возбуждения (что необходимо для его работы, об этом более подробно будет сказано ниже), да и во время работы напряжение может снижаться до 26 В и менее. Поэтому в бортовой сети напряжение колеблется около отметки 24 В.
На сегодняшний день дизельные среднетоннажные грузовые автомобили ГАЗ оснащаются несколькими типами генераторов, имеющих различные характеристики:
• Генераторы серии 51.3701-01 — напряжение 28 В, сила тока на выходе 35 А;
• Генераторы серии 5101.3701-01 — модернизированная версия предыдущего генератора, имеет те же параметры;
• Генераторы серии 6552.3701 — наиболее мощные генераторы на напряжение 28 В, выдающие ток до 90 А;
• Генераторы серии ГГ273В1-3.03 (ГГ273В1-3.04) — напряжение 28 В, сила тока на выходе 45 А;
• Генераторы 1342.3771 — аналоги генераторов серии ГГ273В1-3.03;
• Генераторы AAN5752 иностранного производства, выдают выпрямленный ток напряжением 28 В и силой 35 А.
Каждый из указанных генераторов может иметь большое количество модификаций, которые отличаются типом установленного выпрямительного блока и регулятора напряжения. Также многие генераторы могут оснащаться шкивами различных диаметров.
Сегодня наибольшее распространение на отечественном рынке получили генераторы отечественного производства от ОАО «ЗиТ» (Завод имени Тарасова, он же КЗАТЭ или КАТЭК, Калуга). Довольно широкое распространение получили также и генераторы белорусского производителя ОАО «Радиоволна» (Гродно), что связано с использованием на ГАЗ-3306, 3308, 3309 и 4301 дизельных двигателей Минского моторного завода (ММЗ).
Штатно на актуальные модели ГАЗ-3308, 33086 и 3309 устанавливаются генераторы 51.3701-01 и ГГ273В1-3.03, на модель ГАЗ-33098 — генераторы AAN5752. Однако большинство генераторов взаимозаменяемы, главное — подобрать новый генератор с соответствующим током и диаметром шкива.
Устройство и работа генератора
Синхронные трехфазные генераторы переменного тока имеют довольно простое устройство. Их основу составляет пара «ротор-статор», помещенная в цилиндрический корпус. Статор состоит из сердечника, собранного из металлических пластин, в пазах которых укладываются обмотки (всего три группы, которые и вырабатывают трехфазный ток). Статор, как нетрудно понять, во время работы генератора остается неподвижным, он расположен на внутренней стенке корпуса генератора, а выводы его обмоток выведены на специальные клеммы.
Ротор генератора состоит из двух половин — чашеобразных сердечников, в каждом из которых предусмотрено по шесть клювообразных полюсов. Сердечники расположены на общем валу, «клювами» друг к другу — благодаря такому положению сердечников внутри ротора образуется полость, в ней находится еще один сердечник, на котором располагается обмотка возбуждения. Выводы обмотки выведены на коллекторный узел, расположенный на заднем конце вала. Коллекторный узел состоит из контактных колец, расположенных на валу, и щёток, расположенных на корпусе. Щетки с помощью пружин прижимаются к кольцам, обеспечивая контакт между ними при вращении вала.
Также в генераторе расположен выпрямительный блок, который преобразует трехфазный переменный ток в ток постоянный. Блок состоит из нескольких выпрямительных диодов, рассчитанных на высокий ток. Выпрямительный блок одновременно выполняет функции реле обратного тока, не допуская подачу тока на генератор при неработающем двигателе, а также в первоначальный момент запуска двигателя, когда напряжение на выходе генератора ниже напряжения на аккумуляторной батарее.
Наконец, в современных генераторах устанавливается интегральный регулятор напряжения (собранный на полупроводниковых приборах — в сущности, это специализированная сильноточная микросхема), который обеспечивает постоянство напряжения на выходе генератора при различных режимах работы двигателя. На ранних моделях грузовиков, а также на их предшественниках (ГАЗ-53, ГАЗ-66 и других) использовались более сложные реле-регуляторы, расположенные вне генератора.
Работает генератор просто. Его ротор — это электромагнит, который при вращении индуцирует ток в обмотках статора. Так как в роторе шесть полюсов, то при его вращении в обмотках статора возникает трехфазный переменный ток, который сначала направляется в выпрямительный блок, а затем в регулятор напряжения. В итоге, с выходных клемм генератора снимается постоянный ток напряжением 28 вольт и силой от 35 до 90 ампер.
Синхронный генератор переменного тока описанной конструкции имеют одну особенность: для его запуска на обмотку возбуждения необходимо подать некоторый ток от внешнего источника. Только при наличии тока в обмотке ротор станет работать как электромагнит, индуцирующий ток в неподвижном статоре. В первый момент времени при запуске двигателя ток на возбуждающую обмотку подается от аккумуляторной батареи, а при выходе генератора на нормальный режим работы необходимый ток отбирается от статора — генератор, как говорят, переходит в режим самовозбуждения, и больше не нуждается в постороннем источнике тока.
Генератор во время работы значительно нагревается, поэтому на валу в его передней части установлен вентилятор. Лопатки вентилятора устроены таким образом, что при вращении они захватывают воздух с периферии и отправляют его на обдув корпуса генератора.
Устанавливается генератор с левой стороны двигателя, монтаж производится с помощью специального кронштейна. Привод генератора осуществляется от коленчатого вала с помощью клиноременной передачи. Обычно для привода генератора и вентилятора используется общий ремень, часто ремень дублируется, что повышает надежность всей системы.
Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию генераторов
Эксплуатация генератора не имеет сложностей. Если генератор исправен, то при включении «массы» должна загореться контрольная лампа на приборной панели, которая гаснет после выхода двигателя на нормальный режим работы (когда он держит холостые обороты и прогревается). Сразу после пуска двигателя стрелка вольтметра должна находиться в зеленой зоне, а стрелка амперметра с течением времени стремиться к нулевой отметке — это значит, что генератор выдает нормальный ток (об этом свидетельствуют показания вольтметра), а аккумулятор постепенно приобретает полный заряд (об этом говорит амперметр, показывающий зарядный ток).
Автомобильные генераторы дизельных автомобилей имеют одну особенность эксплуатации — в зависимости от времени года в них необходимо производить посезонную регулировку напряжения. Эта процедура проводится с помощью винта, расположенного на задней или верхней крышке генератора (расположение зависит от модели генератора). При температурах выше +2°C (при переходе на летнюю эксплуатацию автомобиля) винт регулировки необходимо вывернуть до упора, а при температурах ниже -2°C (при переходе на зимнюю эксплуатацию автомобиля — винт, напротив, необходимо ввернуть до упора. По умолчанию на новых генераторах винт вывернут, то есть, установлен в режим летней эксплуатации.
Во избежание поломок не допускается отсоединение провода от клеммы «+» генератора при запуске двигателя — в этом случае может произойти пробой выпрямительных диодов, что потребует замены всего выпрямительного блока.
Для продления срока службы генератора необходимо проводить несложное регламентное техническое обслуживание. Так, при ТО-1 проверяется крепление генератора, надежность контакта в клеммах, очистка от грязи и т.д. При каждом ТО-2 генератор необходимо снять и разобрать, с помощью сжатого воздуха продуть и очистить (мыть генератор недопустимо!). Затем нужно проверить подшипники, а также щетки, пружины и контактные кольца на предмет их износа. Высота щеток должна быть не менее 5 мм, пружины должны плотно прижимать щетки, а диаметр контактного кольца должен быть не ниже указанного в паспорте генератора (например, для генераторов 51.3701-01 и 5101.3701-01 диаметр кольца должен быть не менее 31,2 мм). При чрезмерном износе этих деталей или поломке пружин их необходимо заменить.
Во время работы генератора могут возникать различные неисправности. Наиболее часто из строя выходит регулятор напряжения — в этом случае напряжение на выходе изменяется в зависимости от оборотов двигателя. Проблема решается заменой регулятора напряжения, который сегодня имеет довольно низкую цену. Также возможна замена и выпрямительного блока.
Однако такие частые неисправности, как обрыв или, напротив, короткое замыкание обмоток статора или ротора, устранить самостоятельно практически невозможно — в этом случае проще и дешевое установить новый генератор.
При регулярном обслуживании генератор автомобиля ГАЗ с дизельным двигателем будет надежно работать на протяжении многих лет, обеспечивая функционирование бортовой сети и делая саму эксплуатацию грузовика возможной.
