Электрическая энергия на тракторах МТЗ и ЮМЗ  используется для пуска двигателя, освещения, сигнализации, контроля работы отдельных систем, питания вспомогательного оборудования.

В качестве источников тока служат генераторные установки (основной источник) и аккумуляторные батареи (резервный источник). Источники тока и потребители соединены между собой параллельно. Соединение выполнено одним проводом, который является "плюсовым" (+), другим проводником являются металлические части трактора ("масса").

Аккумуляторная батарея. На тракторах используется свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, состоящие из последовательно соединенных аккумуляторов с номинальным напряжением 2 В каждый, В настоящее время применяются батареи с номинальным напряжением 12 В различной емкости. Бак 1 (рис. 5.1) разделен перегородками на секции по количеству аккумуляторов в батарее. В каждой секции на опорных призматических ребрах 12 установлены блоки пластин, состоящие из полублока отрицательных 8 и полублока положительных 10 пластин. Пластины отлиты из сплава свинца и сурьмы в форме решетки. Ячейки решетки заполнены активной массой: у положительных пластин - из двуокиси свинца (коричневый цвет), у отрицательных - из чистого губчатого свинца (серый цвет).

Пластины одинаковой полярности приварены к бареткам 9, служащим также для отвода тока. Пластины полублоков разделены сепараторами 11, изготовленными из изоляционного и кислотоустойчивого материала. Секции бака заполнены электролитом (25-35% раствор химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде).

В крышке 4 выполнены отверстия для вывода клемм (штырей) полублоков и для заливки электролита и контроля его уровня. Как правило, отверстие для заливки электролита закрывается пробкой с вентиляционным отверстием, через которое выходят газы, выделяющиеся при работе батареи. В некоторых крышках вентиляционные отверстия выполнены в виде штуцера 6. В этом случае пробка вентиляционного отверстия не имеется и при заливке электролита устанавливается на штуцер 6, что позволяет автоматически устанавливать требуемый уровень электролита, так как в залинвой горловине имеется направляющая вставка, опущенная на заданную глубину. Аккумулятор в батарею соединены перемычками 5.

От крайних, аккумуляторов батареи выведены клеммы, к которым подсоединяются потребители электроэнергия.

При разрядке аккумулятора активная масса положительных и отрицательных пластин, взаимодействуя с электролитом, превращается в сернокислый свинец. При этом уменьшается концентрация и плотность электролита, напряжение аккумулятора (изменение плотности электролита в процессе разрядки на 0,01 г/см³ соответствует, приблизительно, снижению емкости аккумулятора на 6%).

При зарядке аккумулятора, когда он подключен к источнику постоянного тока, происходит обратная химическая реакция - сернокислый свинец положительных пластин постепенно преобразуется в двуокись свинца, сернокислый свинец отрицательных пластин - в чистый губчатый свинец (плотность электролита увеличивается).

Процессы зарядки и разрядки аккумулятора обратимы, поэтому его можно многократно заряжать и разряжать.

Генераторная установка - это комплект, состоящий из генератора переменного тока, выпрямителя и реле-регулятора или регулятора напряжения. Рассматриваемые тракторы оборудованы бесконтактными генераторами типа Г304, Г306, 13.3701, 46.3701 и 544.3701 со встроенными выпрямителями, рассчитанными на работу с контактно-транзисторным реле-регулятором РРЗ62-Б, бесконтактным реле-регулятором РРЗ62-Б1 или со встроенным интегральным регулятором напряжения типа Я112Б.

Генератор переменного тока Г304 устанавливался на тракторах ЮМЗ-6 и МТЗ- 80,МТЗ-82 до 1976 года. Генератор состоит из статора 1 (рис. 5.2), крышек 3 и 9 ротора 2 и выпрямителя с выводом 10. Статор собран из тонких листов электромеханической стали, изолированных одна от другой лаком, что уменьшает нагревание статора вихревыми токами. Он имеет девять полюсов с катушками обмотки. Каждая фаза обмотки состоит из трех катушек, концы которых соединены с выпрямителем. На задней крышке 9 находятся две колодки: одна с зажимами постоянного тока, обозначенная буквами "Ш" (шунт); "В" (выпрямитель), "М" (масса), другая - с зажимом "-" (переменный ток).

Ротор 2 набран из листов электротехнической стали в виде шестилучевой звезды и напрессован на вал, который вращается в двух шариковых подшипниках 6, передней 3 и задней 9 крышек. Катушка возбуждения 4 представляет собой втулки с обмотками из медной проволоки, напрессованными на вал. Начало каждой обмотки припаяно к втулке, а концы выведены к клемме "Ш".

Выпрямительный блок состоит из ребристого алюминиевого корпуса, закрепленного на передней крышке генератора. В корпусе находятся три полупроводниковых диода обратной полярности, которые соединены с "массой", а три диода прямой проводимости изолированы от нее. Выводы диодов прямой и обратной полярности попарно соединены в фазы и выведены на клеммы. Положительный полюс выпрямителя выведен из диодов прямой полярности на клемму "В" а отрицательный - на "массу".

Генераторы переменного тока Г306 и 13.3701. Генератор Г306 устанавливался на тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82 начиная с 1976 г., а генератор 13.3701 - на тракторах ЮМЗ-6КМ и ЮМ3-6КЛ. Генератор переменного тока Г306 состоит из статора 5 (рис. 5.3) с катушками трехфазной обмотки, ротора, передней 9 и задней 3 крышек выпрямительного блока 11 и шкива 12 с крыльчаткой.

Ротор (индуктор) выполненный в виде шестилучевой звезды 6, установлен на валу 15 и вращается в подшипниках 14 и 18, которые в процессе работы не обслуживаются.

Передняя крышка 9 стальная с лапами для крепления генератора и натяжения приводного ремня. В ее цилиндрической части выполнено два дренажных отверстия (для слива конденсата и воды, которая может попасть в генератор). К торцам крышки болтами 10 прикреплены катушка возбуждения 7 и выпрямительный блок 11.

К задней крышке 3 прикреплена лапа крепления генератора и колодка 2.

Выпрямительный блок состоит из алюминиевого корпуса и теплоотвода, а также шести полупроводниковых диодов (вентилей). В корпус запрессовано три диода обратной полярности (маркированы черной краской) и в теплоотвод запрессовано три диода прямой полярности (маркированы красной краской). Изолированный от корпуса теплоотвод присоединен к выводной клемме монтажным проводом.

В шкиве 12 с крыльчаткой осевого вентилятора выполнено три резьбовых отверстия для облегчения его демонтажа.

Генераторы типов Г304 и Г306 имеющие в конце маркировки различные буквенные обозначения различаются между собой в основном шкивами, что позволяет использовать их на двигателях, характеризующихся различной частотой вращения коленчатого вала.

Генератор переменного тока 13.3701 изготовлен на базе генератора Г306 и не имеет особых отличий от него по конструкции, электрическим параметрам, габаритам и размерам. Для лучшего самовозбуждения втулка ротора изготовлена из стали 40 и закалена. В связи с применением интегрального регулятора Я112Б, конденсатора входного фильтра, дополнительного выпрямительного устройства и резистора подпитки, которые размещены в едином блоке (ВПВ13-3), несколько изменена конструкция задней крышки. Кроме того, оба конца обмотки возбуждения в этом генераторе изолированы от "массы".

Генератор переменного тока 46.3 701 устанавливается на тракторах ЮМЗ-6КМ, ЮМЗ-6КЛ, МТЗ-100 и МТЗ-102. Генератор выполнен со встроенным регулятором напряжения, представляет собой однополюсную индукторную трехфазную машину. Он имеет помимо основного дополнительный выпрямитель (вывод "Д") с помощью которого предотвращается разряд батареи на обмотку возбуждения генератора на стоянках, а также подсоединяется реле блокировки генератора. Самовозбуждение обеспечивается постоянными магнитами.

Ротор 7 (рис. 5.4) состоит из вала с расположенным на нем шестилучевым пакетом-звездочкой из листовой стали, втулкой - магнитопроводом 2, шкивом 12 и центробежным вентилятором 10. В специальном алюминиевом каркасе с шестью клювообразными выступами, размещены и залиты между зубцами пакетов ротора магниты.

Статор 8 представляет собой пакет с девятью зубцами, на которых расположены катушки (по три в фазе).

Передняя крышка 14 имеет крепежный фланец и натяжную лапу. В задней крышке 1 установлен выпрямительный блок с дополнительными диодами. Пластмассовая сетчатая крышка 3 защищает внутреннюю полость от попадания крупных посторонних предметов. В полости между крышками 1 и 3 расположен блок интегрального регулятора 5, а в крышках имеются окна для забора и выброса охлаждающегося воздуха.

Генератор переменного тока 544.3701 устанавливается на тракторах типа МТЗ-80 и МТЗ-82. Он представляет собой открытую бесконтактную трехфазную одноименно-полюсную индукторную электрическую машину с односторонним электромагнитным возбуждением и встроенным полупроводниковым выпрямителем.

Ротор генератора приводится во вращение ременной передачей от шкива коленчатого вала дизеля. Ротор представляет собой вал с напрессованной шестилучевой звездой, шихтованной из электротехнической стали. На выходной конец ротора насажен шкив с крыльчаткой для охлаждения блока выпрямителя и генератора.

Вал ротора вращается в двух шарикоподшипниках закрытой конструкции с постоянной смазкой. Шарикоподшипники установлены в крышках, имеющих окна для забора и выброса охлаждающего воздуха. На задней крышке генератора расположены выводные клеммы "+", "Ш" и "Д". Внутри передней крышки установлена обмотка возбуждения генератора. Начало обмотки возбуждения соединено с корпусом катушки, а конец выведен проводом на клемму "Ш".

Между передней и задней крышками расположен статор, шихтованный из листов электротехнической стали, имеющий девять зубьев с катушками трехфазной обмотки. Катушки в фазе соединены последовательно, а фазы соединены в треугольник. Концы фаз выведены к попарно соединенным диодам прямой и обратной полярности блока полупроводниковых вентилей (три диода с красной меткой выведены на клемму "+", три диода с черной меткой соединены с корпусом). Три дополнительных диода прямой полярности (красная метка) выведены на дополнительную клемму "Д", которая соединяется с реле блокировки стартера (только у тракторов с прямым стартерным пуском). Клеммы "+", "Ш" и массовый провод соединяются с одноименными клеммами реле-регулятора.

Принцип действия перечисленных генераторов подобен (за некоторым отличием, касающимся генераторов 13.3701, 46.3701 и 544.3701) и заключается в следующем. При включении аккумуляторной батареи в цепь обмотки возбуждения генератора поступает постоянный ток (во время работы двигателя обмотка питается от генератора через регулятор напряжения), где создается магнитное поле, намагничивающее зубцы ротора и статора.

При вращении ротора в сердечнике каждой катушки статора периодически изменяется от минимального до максимального значения магнитный поток, который индуктирует ЭДС, в результате чего в фазах статора возникает переменный электрический ток.

Для получения постоянного тока используется выпрямительный блок, состоящий из шести вентилей: плечо с вентилями прямой полярности соединено с выводной клеммой "В" (+), а с вентилями обратной полярности - с "массой" (-).

Упомянутые выше отличия в принципе действия генераторов 13.3701, 46.3701 и 544.3701 касаются дополнительного выпрямительного устройства на кремниевых вентилях для питания обмотки возбуждения генератора от его фазных обмоток, что применено с целью исключения разряда батареи на обмотку возбуждения генератора при включенной "массе" и неработающем двигателе. В остальном принцип действия генераторов аналогичен описанному выше.

Работа потребителей электрической энергии и нормальный режим зарядки аккумуляторной батареи обеспечивается нужным уровнем напряжения, что достигается реле-регуляторами РРЗ62-Б, РРЗ62-Б1 или интегральным регулятором напряжения. Я112Б.

Реле-регулятор РРЗ62-Б фактически является регулятором напряжения, т.к. функцию реле обратного тока выполняет выпрямитель, а самоограничение тока генератора обеспечено подбором количества витков обмотки (индуктивным сопротивлением статорной обмотки).

По выполняемым функциям реле-регулятор состоит из следующих устройств: регулирования напряжения; защиты транзистора от возможных коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения; переключателя сезонной регулировки напряжения - ППР.

Устройство для регулирования напряжения (рис. 5.5) состоит из транзистора Т, электромагнитного реле РН, полупроводниковых диодов Д1 и Дг, сопротивлений Ry, Ra, Rт и Rб.

Устройство защиты транзистора от возможных коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения содержит реле защиты РЗ и разделительный диод др.

Реле защиты имеет три обмотки - основную РЗо, вспомогательную РЗв, включенную "встречно" основной и удерживающую РЗу.

Переключатель сезонной регулировки ППР предназначен для изменения регулируемого напряжения в пределах 0,8-1,2 В и состоит из дополнительной обмотки, намотанной поверх основной обмотки регулятора напряжения, и контактного устройства.

Конец дополнительной обмотки через изоляционную колодку присоединен к контактному диску.

Переключение осуществляется контактным винтом 5 (рис. 5.6,б) с диском, вворачиванием его до упора (положение «З» - зима) или выворачиванием до упора (положение "Л" - лето). В первом случае соединение основной обмотки с корпусом происходит через дополнительную обмотку и напряжение повышается. У реле-регуляторов РРЗ62-Б более поздних выпусков переключателем ППР вместо дополнительной обмотки подключается дополнительный резистор.

Регулятор напряжения действует следующим образом. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя (генератора) не велика, и напряжение генератора еще не достигло величины регулируемого значения, а электромагнитное усилие, создаваемое обмоткой регулятора РНо, недостаточно для преодоления усилия противодействующей пружины, то контакты РН разомкнуты. База "Б" транзистора через сопротивление Rб соединяется с "массой" (с "минусом") в этом случае транзистор и через обмотку возбуждения генератора будет идти ток возбуждения по цепи: клемма "В" - диод Д1- переход эмиттер-коллектор транзистора - основная обмотка РЗо реле защиты - клемма "Ш" - обмотка возбуждения генератора (ОВГ) - "масса". При достижении генератором напряжения соответствующего регулируемому, ток обмотки РНо возрастает до значения, при котором контакты РН замыкаются. База "Б" транзистора соединяется контактами РН с "плюсом", в этом случае транзистор "запирается" и ток в ОВГ будет проходить по цепи: клемма- диод Д1 - сопротивления Rу и Rд - основная обмотка РЗо реле защиты - клемма «Ш»- ОВГ - "масса".

Включение в цепь ОВГ сопротивлений Rу и Rд приведет к снижению тока возбуждения генератора. При этом напряжение генератора уменьшается, контакты РН размыкаются, транзистор "открывается" и описанный выше процесс повторяется.

Частота замыкания - размыкания контактов PH составляет 30-40 периодов в секунду.

В момент замыкания контактов РН происходит резкое уменьшение тока в цепи ОВГ, поэтому в ОВГ будет индуктироваться ЭДС самоиндукции. Для предохранения транзистора от опасных перенапряжений, вызываемых током самоиндукции, в схему реле-регулятора включен диод Дг, составляющий вместе с основной обмоткой РЗо контур гашения тока самоиндукции.

Реле защиты транзистора действует следующим образом. При замыкании в цепи обмотки возбуждения "на массу", ток, протекающий через основную (сериесную) обмотку РЗо, увеличивается. Кроме того, при коротком замыкании шунтируется вспомогательная обмотка РЗв, прохождение тока через нее прекращается, и так как она включена "встреч но" основной обмотке исчезает ее размагничивающее действие по отношению к магнитному потоку, создаваемому основной обмоткой. Это обстоятельство, наряду с повышением значения тока, проходящего через обмотку РЗо, вызывает скачкообразное увеличение электромагнитной силы реле, и контакты РЗ реле замыкаются. На базу транзистор подается через разделительный диод Др положительный потенциал, следовательно, транзистор «запирается», и ток короткого замыкания отключается. Контакты реле защиты будут замкнуты до тех ног (удерживаются в замкнутом состоянии обмоткой РЗу, получающей питание через замкнутые контакты реле защиты от клеммы «В»), пока не будет устранено короткое замыкание в цепи обмотки возбуждения или выключен выключатель "массы".

Реле-регулятор РРЗ62-Б1 бесконтактного типа работает совместно с генератором 544.3701, который устанавливается на тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82. Реле-регулятор содержит быстродействующую электронную защиту от короткого замыкания, имеет защиту от "переполюсовки" питания и защиту при обрыве "массы". Выполнен без применения контактных устройств и поэтому обладает более стабильными характеристиками, чем РРЗ62-Б.

Технические характеристики аналогичны РРЗ62-Б.

В отличие от реле-регулятора РРЗ62-Б в бесконтактном реле-регуляторе может регулироваться только уровень напряжения, соответствующий сезону эксплуатации трактора, что осущёствляется с помощью переключателя сезонной регулировки (ППР).

Переключение осуществляют контактным винтом с диском, расположенным в верхней части реле-регулятора, вкручиванием винта до упора (положение "зима") или выкручиванием до упора (положение "лето").

С целью повышения надежности работы генераторных установок, упрощения конструкции и снижения стоимости, на рассматриваемых тракторах применены генераторные установки 13.3701 и 46.370 1, которые работают с интегральными регуляторами напряжения.

Генераторная установка 13.370 1 (рис. 5.7) с трехфазным генератором Г306 дополнительно оборудована:

- переключателем сезонной. регулировки (ПНР), с помощью которого можно устанавливать два уровня регулируемого напряжения (13,6±0,28 В для положения «Л» и выше на 0,8-1,2 В при положении «З»);

- дополнительным выпрямительным устройством на трех кремниевых вентилях для питания обмотки возбуждения генератора от его фазных обмоток (исключается разрядка батареи              на обмотки возбуждения генератора при включенной     "массе" и неработающем двигателе);

- резистором Rп для лучшего самовозбуждения генератора.            

Эти устройства, а также регулятор Я112Б и конденсатор входного фильтра Сф (типа К50-ЗА) размещены в едином блоке БПВ13-3 на задней крышке генератора, закрытом стальной крышкой.

Интегральный регулятор напряжения типа Я112Б имеет четыре вывода с клеммами "Б", "Д", "Ш" и "С" и вывод "-", которым служит основание регулятора, а также ориентирующий выступ, использование которого исключает неправильную установку регулятора.

Клемму "Б" регулятора подсоединяют к выводу "+" генератора, «Д» - к выводу "Д" генератора, «Ш» - к обмотке возбуждения, а клемму "С" - к конденсатору Сф и резистору узла сезонной регулировки напряжения.

Генераторная установка включается в схему электрооборудования выводными клеммами (плюс силового выпрямительного устройства) и (плюс дополнительного выпрямителя), а корпус (минус генератора) соединяется с корпусом ("массой") трактора. К выводной клемме "Д" подсоединяется реле блокировки РБ1 стартера.

Стартер - это электрический двигатель с механизмом привода и включателем, используемым для пуска дизеля или пускового двигателя.

Электрический двигатель стартера представляет собой четырехполюсную электрическую машину постоянного тока с последовательной обмоткой возбуждения. Вал 1, якоря 4 (рис. 5.8) вращается в трех подшипниках скольжения, запрессованных в крышках 10, 18 и среднем опорном диске 12. К коллектору 7 при помощи пружины прижимают щетки 8, установленные в щеткодержателях на крышке 10.

На валу якоря установлен привод. Муфта привода 2 передает вращающий момент только в одном направлении: к коленвалу двигателя, обеспечивая автоматическое расцепление валов стартера в двигателя после пуска. Электромагнитное тяговое реле 13 предназначено для ввода шестерни привода в зацепление с венцом маховика двигателя и подключения стартера к аккумуляторной батарее.

При включении стартера тяговое реле через рычаг 16 перемещает привод по винтовым шлицам вала и вводит шестерню 17 в зацепление с венцом маховика, а после этого включает электрическую цепь питания стартера. После отключения тягового реле под действием возвратной пружины 15 шестерня привода 7 выйдет из зацепления с венцом маховика, главные контакты реле разомкнутся и стартер отключится.

Отличительными особенностями других типов стартеров, используемых на рассматриваемых тракторах (включая и стартеры для пусковых двигателей) есть габаритные размеры, масса, мощность и конструкция коллекторно-щеточного узла.

Дополнительные электромагнитные реле стартера. Для обеспечения своевременного автоматического отключения стартера после пуска двигателя (особенно при прямом запуске дизеля стартером) в для исключения возможности включения стартера при работающем двигателе в цепь стартера включены два дополнительных реле: промежуточное РС502 в блокировочное РБ1.

Реле РС502 представляет собой электромагнитное с нормально разомкнутыми контактами, а реле РБ1, на которое воздействует ток генератора электромагнитное реле с нормально замкнутыми контактами и выпрямительным мостом из четырех диодов марки Д226Д.

При включении стартера посредством установки выключателя ВК316-Б в положение запуска двигателя напряжение от аккумуляторной батареи через включатель подается на обмотку реле РС502, включенную на "массу" через контакты реле РБ1. Реле РС502 срабатывает, контакты его замыкаются, и через них подается питание на тяговое реле стартера. Стартер включается и вращает коленчатый вал двигателя. С увеличением частоты вращения коленвала двигателя увеличивается напряжение, подводимое от генератора к выпрямителю реле РБ1, и соответственно выпрямленное напряжение, приложенное к обмотке указанного реле.

При достижении генератором напряжения 9 – 10 В, что соответствует 650-750 мин^-1 коленчатого вала двигателя, реле блокировки срабатывает, размыкая свои контакты при этом обесточивается реле РС502, контакты его под действием пружины размыкаются и отключают стартер. В течении всего времени работы двигателя на всем диапазоне его рабочих оборотов контакты реле блокировки разомкнуты, ввиду чего включить стартер при работающем двигателе невозможно.

С целью сокращения времени пуска двигателя при снижении температуры окружающего воздуха на двигателях типа Д-240 применяют электрофакельные подогреватели воздуха (см. п. 2.1.6). После запуска двигателя, одновременно с автоматическим отключением стартера, отключается катушка электромагнита, клапан закрывается, и подача топлива на спираль прекращается. Спираль отключается при переводе ключа в исходное выключенное положение.

Схемы подключения стартеров с учетом описанных выше дополнительных реле и подогревателя представлены на рис. 5.10 и 5.11.

Обмотку тягового реле стартера пусковых двигателей подключают к аккумуляторной батарее непосредственно выключателем 9 или через дополнительное реле РС502.

Для запуска дизелей рассматриваемых тракторов семейств ЮМЗ и МТЗ используются пусковые карбюраторные двигатели с автономной системой образования электрической искры на электродах свечи зажигания от магнето (см. п. 2.6.1). Безопасность запуска дизеля определяется наличием и исправностью блокирующих устройств.

Блокирующие устройства запуска дизеля. Для исключения возможности запуска дизеля при включенной передаче на рассматриваемых тракторах, оборудованных системой запуска, с помощью пускового двигателя устанавливаются специальные блокирующие устройства, отключающие магнето путем замыкания на массу первичной обмотки трансформатора магнето.

Блокирующее устройство трактора МТЗ-80Л состоит из рамки 2 (рис. 5.12), управляемой рычагом 1. валика рамки 3, электрического выключателя 4 типа ВК-403, установленного в крышке КП,

регулировочных прокладок 5 и электропроводки соединяющей выключатель с магнето.

Включатель ВК-403 нормально разомкнут и при установке рычага управления КП 1 в нейтральное положение рамка 2 и валик рамки 3 устанавливаются так, что шарик включателя 4 попадает в лунку, выполненную на валике. В этом случае воздействия на контакты выключателя 4 нет, и они останутся разомкнуты и запуск дизеля будет возможен. При всех других положениях рычага 1 контакты выключателя замыкаются, соединяя первичную обмотку магнето с "массой" и тем самым, препятствуют запуску двигателя. Аналогичные устройства устанавливают и на тракторах ЮМЗ.

Блокирующее устройство запуска дизеля имеющего прямой запуск стартером прерывает электрическую связь между реле РС502 и тяговым реле стартера при отклонении положения рычага управления КП от нейтрального (пример: тракторы МТЗ- 100 и МТЗ- 102).

Наличие и подключение остальных потребителей электрической энергии видно из схем электрооборудования (рис. 5.9, 5.13, 5.14).

Основные данные об электрическом оборудовании тракторов приведены в табл. 34.