Как починить электростанцию? Репортаж о семинаре Briggs&Stratton

Любому производителю сложной техники постоянно приходится решать вопросы, связанные с производством и реализацией, — это неудивительно. Однако для успешной работы важно ещё и обеспечить техническое обслуживание и ремонт изделий. А для этого нужна организация сервисных центров, поставка комплектующих и запасных частей и подготовка персонала, т. е. его обучение и обеспечение необходимой документацией и оборудованием.

Семинары, посвящённые различным видам продукции Briggs&Stratton, проводятся московским представительством компании несколько раз в месяц. Их продолжительность составляет от одного до трёх дней, обучение бесплатно, запись проводится по заявкам. Ведущий семинаров — Виктор Данилов, региональный менеджер по техническому сервису компании в России и СНГ.

Тема этого репортажа с двухдневного семинара — щёточные генераторы BSPP (Briggs&Stratton Power Products), их устройство, обслуживание, диагностика, разборка и сборка. «Целевая аудитория» — прежде всего, работники сервисных служб, но часть неисправностей генераторов может быть решена и силами «любителей» при наличии необходимого минимума инструмента, оборудования и технических знаний.

ТЕОРИЯ

Семинар начался, как и положено, с азов. Закон Ома, формулы определения мощности, сопротивления при различных типах подключения нагрузки, теория индукции — всё это не выходит за рамки курса средней школы. Мало провести измерения — нужно ещё иметь представление о том, «откуда взялись» и что означают полученные данные. Для диагностики требуются разные измерительные приборы и, конечно, умение ими пользоваться.

Основные элементы любой портативной электростанции (ПЭС) — двигатель внутреннего сгорания и альтернатор, который чаще всего в обиходе называют генератором. Так же обычно называют и сами станции в сборе, благо догадаться по смыслу, о чём идёт речь, можно почти всегда. Фактически любой альтернатор представляет собой «кусок проволоки», точнее, несколько обмоток, намотанных на статор и ротор, и небольшую электронную схему. Движущихся деталей минимум, ломаться особенно нечему. Если обратиться к статистике сервис-центров, подавляющее большинство неисправностей ПЭС связано именно с двигателями, на долю альтернаторов приходится сравнительно небольшой процент.

В основном поломки альтернатора связаны с перегрузкой либо неправильными условиями эксплуатации или хранения. Тут следует сделать ещё одно уточнение. Поскольку семинар специализированный, предполагается, что участники знакомы с тонкостями обслуживания двигателей — эти темы рассматриваются на других семинарах. Под брендом Briggs&Stratton поставляются генераторы с синхронными щёточными альтернаторами и автоматической регулировкой выходного напряжения (AVR). Соответственно, и рассматривались преимущественно именно такие модели.

Инверторные генераторы, тоже выпускаемые Briggs&Stratton, — тема отдельного семинара. Впрочем, многие тонкости регулировки и ремонта пригодны для альтернаторов любого типа.

Основные элементы альтернатора — неподвижный статор и вращающийся ротор. В зависимости от типа эти узлы могут выглядеть немного по-разному. На статоре находятся одна или три (если речь о трёхфазной модели) силовые обмотки, меньшая по размерам обмотка возбуждения и, иногда, небольшая обмотка 12 В. Силовые обмотки статора подключаются к розеткам. Роторы более разнообразны по конструкции. У асинхронных генераторов обмоток ротора нет, в некоторых роторах синхронных бесщёточных генераторов можно найти небольшую диодную сборку (параллельно подключённые диод и варистор, а иногда ещё и конденсатор шумо-подавления). Также в электрической схеме альтернаторов разных видов могут находиться конденсаторы, трансформаторы, электронные блоки… Ну а отличить щёточный генератор от бесщёточного достаточно просто, стоит снять защитную крышку и увидеть кольца ротора со щётками.

Принципиальная электрическая схема однофазного щёточного синхронного альтернатора, применяемого на генераторах Briggs&Stratton, довольно проста. Обмотка возбуждения (слева), ротор и силовая обмотка подключены к регулятору напряжения (AVR). EMS Filter — блок шумоподавления. По схеме можно отметить и ещё несколько интересных моментов. Силовые обмотки статора подключены «на 230 В».

Чтобы перевести генератор на «американские» 115 В и 60 Гц (или обратно), требуется переподключить обмотки и поднять номинальную частоту вращения двигателя под нагрузкой с 3000 до 3600 об/мин. Блок AVR отрегулирован на заводе, хотя с помощью винта на нём можно регулировать выходное напряжение в небольших пределах. В случае выхода из строя AVR не ремонтируется, единственная деталь, которую в нём можно заменить, — предохранитель.

ПОЛНАЯ РАЗБОРКА ГЕНЕРАТОРА

Большинство неисправностей генератора, а также некоторые поломки можно диагностировать и исправить, не разбирая его целиком, но первый «подопытный» генератор предназначался именно для полной разборки. Однако в начале работы понадобились другие «инструменты» — обычная ручка и бумага. Сначала надо идентифицировать мотор: найти 19 или 20 цифр и букв (модель, тип и код двигателя). На моторах Briggs&Stratton они расположены либо на клапанной крышке, либо на шильдике.

Затем ищем артикул альтернатора. Эти данные пригодятся позже, при заказе запчастей. После этого можно приступит к разборке: снять топливный бак, если он мешает, торцевую крышку альтернатора, отвернуть болты крепления корпуса статора к раме и двигателю, записать цвета проводов, отсоединить электрические контакты и щётки. И сам статор при известной аккуратности можно снять, оставив ротор на валу двигателя.

Вал ротора полый, сам ротор крепится к валу двигателя сквозным болтом. Если болт не открутится «с рывка», придётся снять механизм ручного стартёра на двигателе и добраться до маховика. Удерживая маховик специальным стопором, можно легко ослабить болт.

Самая большая проблема, возникающая при разборке, — отсоединение ротора от коленвала. Практически на всех генераторах эти валы крепятся на конусном соединении. Так обеспечивается соосность, к тому же отпадает необходимость во втором подшипнике на валу альтернатора.

Но разобрать такое соединение не так-то просто: оно обычно «прикипает». Сначала можно попробовать простой метод: болт крепления отвернуть на два оборота и нанести по нему резкий удар молотком. Если это не помогает, будет нужен специальный съёмник. Вообще говоря, компания Briggs&Stratton предлагает такие съёмники для ремонтных организаций, но, если требуется, их можно сделать и самостоятельно. Комплект состоит из метчика под внутренний диаметр отверстия вала ротора, соответствующего ему болта и шпильки со шлицом длиной на несколько сантиметров меньше длины болта крепления ротора. В валу ротора нарезается резьба, вместо крепёжного болта с помощью отвёртки вкручивается шпилька. Болт при вворачивании упирается в шпильку и «сдёргивает» ротор с коленвала.

Полная разборка альтернатора требуется далеко не всегда. Если проблема в контактах или электронной схеме, снимать статор и ротор незачем.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Для определения неисправного узла и проведения ремонта первым делом требуется диагностирование. Кроме отвёрток и ключей, на этой стадии нужно специальное оборудование: тестер, тахометр, аккумуляторная батарея 12 В, возможно, потребуется и паяльник. Поскольку и эта часть семинара проводилась в аудитории, генератор не запускался, но для простоты изложения приведём типовой алгоритм диагностирования. Основное правило — систематичность и поиск отказа «от простого к сложному». Первое, что требуется, — отрегулировать обороты двигателя.

На холостом ходу частота вращения должна составлять 3150 об/мин (частота тока не более 53 Гц) (у генераторов в отличие от другой техники рычаг управления фиксируется в определённом положении). После этой регулировки следует проверить напряжение — на исправном генераторе оно должно составлять не более 235 В (под нагрузкой частота вращения, частота тока и напряжение падают). Если напряжения нет или оно очень низко, придётся переходить к разборке. Достаточно снять крышку альтернатора, чтобы получить доступ ко всем нужным контактам, также можно увидеть механические повреждения, сгоревшие обмотки и другие элементы.

Причинами отсутствия выходного напряжения на силовой обмотке бывает её неисправность или размагниченность ротора. Если выходное напряжение составляет 9–27 В, неисправность может заключаться в AVR, его предохранителе, роторе или обмотке возбуждения. Если проблема заключается в неустойчивости напряжения или его падении под нагрузкой, виноваты могут быть обмотка возбуждения, щётки или AVR. Сначала есть смысл проверить состояние щёток, розеток, их соединение с силовой обмоткой, предохранитель AVR и устройство защитного отключения. Если с этими элементами всё в порядке, следует измерить сопротивление обмоток (сопротивление ротора измеряется на контактных кольцах, остальных обмоток — на их выводах). Для каждого альтернатора существуют таблицы, в которых указаны сопротивления разных обмоток. Чтобы определить обрыв или замыкание обмоток на массу, таблицы не нужны.

В некоторых случаях после длительного хранения или короткого замыкания ротор может размагнититься — все узлы и цепи окажутся исправны, но ток вырабатываться не будет. Ротор можно снова намагнитить. Ниже указана последовательность действий для щёточных генераторов с AVR, для иных типов альтернаторов намагниченность восстанавливается иначе. Сначала от AVR нужно отсоединить провода обмотки возбуждения и ротора.

К проводам щёток подключить аккумулятор 12 В, при этом важно соблюсти полярность. После запуска двигателя на выходах силовой обмотки (розетке) должно появиться напряжение порядка 120–180 В, а на обмотке возбуждения — 200–250 В.

По той же схеме определяется неисправность AVR. Если после сборки напряжение восстановится, то проблема была в размагниченности ротора, в противном случае требуется замена AVR.

Альтернативный способ восстановления намагниченности проще. Ротор способен восстановить намагниченность, если попробовать на несколько секунд увеличить частоту вращения двигателя (достаточно поднять обороты до 3600/мин). Но этот способ срабатывает не всегда.

ПРОВЕРКА ГЕНЕРАТОРА «В ДЕЙСТВИИ»

Заключительная часть семинара проходила в другом помещении, оборудованном вытяжкой. Там показывали основные способы измерений параметров и их регулировки «на ходу»: регулирование оборотов двигателя, снятие показаний, проверка под нагрузкой. В роли нагрузочного устройства проще всего использовать обычный электрический бытовой обогреватель (или тепловую пушку): у них часто предусмотрено несколько режимов нагрузки, параметры стабильны, а мощности достаточно для эффективной проверки генератора на разных режимах. Определение параметров работы генератора под нагрузкой — важная часть диагностирования, этот тест нужно проводить и перед ремонтом, и после него. Под номинальной нагрузкой напряжение не должно падать ниже 225 В, а частота тока не должна быть ниже 50 Гц.

На этом семинар как таковой, закончился. Помимо необходимой для работы документации, его участникам были выданы сертификаты, подтверждающие прохождение курса.

Статья опубликована в выпуске журнала «Инструменты» ОСЕНЬ-ЗИМА 2012 (№11’2012)