Автомобильные генераторы переменного тока (стр. 2 из 3)

На современных генераторах для питания обмотки возбуждения применяется отдельный выпрямитель. Он состоит из трех дополнительных маломощных диодов (типа Д 223 А с номинальным током 2 А) и трех диодов, общих с силовым выпрямителем. Принцип действия выпрямителя для питания обмотки возбуждения такой же, как и у силового выпрямителя. Применение диодов с меньшим падением напряжения в прямом направлении позволяет повысить ток отдачи генератора. Кроме того, подключение обмотки возбуждения к дополнительному выпрямителю препятствует протеканию через нее тока разрядки аккумуляторной батареи при неработающем двигателе.

В выпрямительных блоках генераторов последних конструкций, например, в компактных генераторах Bosch, вместо обычных силовых диодов используются стабилитроны. Применение силовых стабилитронов позволяет ограничить пики напряжения генератора.

Для соединения фазных обмоток по схеме «звезда» справедливы следующие соотношения:

где U_л и U_ф - соответственно линейное и фазное напряжение;I_л I_ф соответственно линейная и фазная сила тока.

К выпрямителю подается линейное напряжение генератора. Выпрямленное напряжение U_{d -} пульсирует с частотой f_n, В 6 раз большей частоты переменного напряжения генератора, т. е. f_n = 6pn= 6pn/60 = 0,1 pn.

Минимальное значение выпрямленного напряжения равно 1,5 U_Фmax, а максимальное 1,73 U_Фmах. Пульсация выпрямленного напряжения при соединении обмоток генератора по схеме «звезда»

= (1,73-1,5) U_Фmах= 0,23 U_Фmах,

где U_Фmах - амплитудное значение фазного напряжения (рис. 1.4.6.)

Среднее значение выпрямленного напряжения (период пульсации Т/6)

где Т - период времени; (J) - угловая частота.

Следовательно, пульсация выпрямленного напряжения

Например, при среднем значении выпрямленного напряжения 14 В пульсация равна 1,95 В. При этом максимальное значение выпрямленного напряжения 14,65 В, а минимальное 12,7 В.

Ток при подключении к выпрямителю активной нагрузки где - R_H сопротивление нагрузки.

Форма выпрямленного тока имеет такой же вид, как и выпрямленного напряжения, т. е. выпрямленный ток будет пульсирующим с амплитудой

I_dтax = И_dтах / R_H

Среднее значение выпрямленного тока 6 Tl_r2

I_d =

I_dmax cos tdt = 0,955I_dmax

Действующее значение фазного тока

I_ф =

= O,775I_dmax

или

I_ф = 0,815I_d.

При рассмотрении соотношений напряжений и токов генератора переменного тока со встроенным выпрямителем следует учитывать, что диоды выпрямителя не являются идеальными ключами и что форма кривой напряжения отлична от синусоиды. Поэтому в реальных условиях значения выпрямленного тока и напряжения будут отличаться от теоретических.

Характеристики генераторов переменного тока

Внешняя характеристика, т. е. зависимость напряжения генератора от тока И_Г (/г) при n = const, может определяться при самовозбуждении и независимом возбуждении.

Снижение напряжения при увеличении нагрузки происходит из-за падения напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора, размагничивающего действия реакции якоря, уменьшающей магнитный поток в воздушном зазоре. Из семейства внешних характеристик определяется максимальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.

Рис. 3. Характеристики генератора переменного тока: а - скоростная регулировочная; б - токоскоростная

Скоростная регулировочная характеристика Iв(n) (рис. 3а) обычно определяется при нескольких значениях тока нагрузки. Минимальное значение тока возбуждения определяется при токе нагрузки генератора, равном нулю, и максимальной частоте вращения. Скоростные регулировочные характеристики позволяют определить диапазон изменения тока возбуждения с изменением нагрузки при постоянном напряжении.

Токоскоростная характеристика Iг(n) (рис. 3б) имеет важное значение при разработке и выборе генератора.

Все современные автомобильные генераторы обладают свойством самоограничения максимального тока. Это связано с тем, что с увеличением частоты вращения ротора генератора, а следовательно, с увеличением частоты индуцированного в обмотке статора переменного тока увеличивается индуктивное сопротивление обмотки статора генератора, пропорциональное квадрату числа витков в фазе. Вследствие этого с увеличением частоты вращения ток генератора увеличивается медленнее, асимптотически стремясь к некоторому предельному значению. При замыкании внешней цепи на сопротивление нагрузки индуцированная в обмотке статора электродвижущая сила вызывает ток

(1.2)

где R_a, и X_L - соответственно активное и индуктивное сопротивление обмотки статора.

С увеличением частоты вращения индуктивная составляющая возрастает и становится значительно больше активной составляющей, следовательно, последней можно пренебречь. При этом ток будет постоянным, не зависящим от частоты вращения, а определяемым пара метрами обмоток генератора и магнитным потоком:

Бесконтактные генераторы с электромагнитным возбуждением

К бесконтактным генераторам с электромагнитным возбуждением относятся индукторные генераторы и генераторы с укороченными клювами. Работает генератор следующим образом.

Обмотка возбуждения 1, по которой протекает постоянный ток, создает в магнитной системе поток (показан пунктиром), который при вращении ротора изменяется по величине без изменения знака. Этот поток замыкается, проходя через воздушный зазор между втулкой 2 и валом 3, ротор 5, зубцы которого выполнены в виде звездочки, воздушный зазор между ротором и статором, магнитопровод статора 6 и крышку 4.

Изменение магнитного потока в якоре при вращении ротора происходит за счет изменения магнитного сопротивления воздушного зазора между зубцами статора и ротора. Магнитный поток Ф у индукторных генераторов пульсирующий (рис. 1.8). Магнитный поток в воздушном зазоре периодически изменяется от Ф_mах, когда оси зубцов ротора и статора совпадают, до Ф_miп, когда оси зубцов ротора и статора смещены на угол 180 электрических градусов. Таким образом, магнитный поток имеет среднюю постоянную

Ф_ср = 0,5(Ф_mах + Ф_miП)

И переменную составляющую с амплитудой

Ф_пер = 0,5(Ф_mах - Ф_miП)·

Если принять изменение переменной составляющей магнитного потока в зубце по синусоидальному закону

Действующее значение ЭДС холостого хода

Е_о = 2,22 fz_s w_K (Ф_mах -Ф_miП) = 4,44fZsWкФ_пер'

3убец и впадина ротора (индуктора) генератора образуют пару полюсов, поэтому частота тока якоря в индукторе генератора

f=znl60,

где z- число зубцов ротора.

В генераторах с укороченными полюсами бесконтактность достигается за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения 4 с помощью немагнитной обоймы 1. Полюсы 2 клювообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части ротора. В процессе вращения ротора магнитный поток возбуждения пересекает витки обмотки статора 3, индуцируя в них ЭДС. ЭТИ генераторы просты по конструкции, технологичны. Роторы имеют малое рассеяние. К недостаткам можно отнести несколько большую, чем у контактных генераторов, массу при той же мощности. Также следует отметить трудность крепления обмотки возбуждения и обеспечения жесткости и механической прочности ее крепления.

Электрооборудование автомобилей. Система электросна6жения

Разные полюсы и контактные кольца В. Обмотка возбуждения изолирована от полюсов пластмассовым каркасом. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам. Для предотвращения проворачивания и междувиткового замыкания обмотка пропитана лаком, а ротор в сборе для снижения вибрации сбалансирован в двух плоскостях. Обмотка имеет следующие параметры: число витков 420, диаметр медного провода 0,8 мм и сопротивление обмотки в холодном состоянии 2,6 Ом.

Крышки генератора 4 и 14 литые, выполнены из алюминиевого сплава. В крышках установлены шарикоподшипники 5 и 16, причём в канавке крышки со стороны контактных колец для предотвращения проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника установлено резиновое кольцо 6. Крышки имеют вентиляционные окна. Со стороны при вода крышка имеет стальной болт 13 крепления натяжной планки генератора и армированную стальную втулку в крепежной лапе генератора. В крепежной лапе со стороны контактных колец вставлена резиновая армированная втулка 1, позволяющая выбирать осевой зазор при креплении генератора на двигателе. На крышке со стороны контактных колец расположены щеткодержатель 7 с двумя щетками, конструктивно объединенный с интегральным регулятором напряжения, выпрямительный блок стремя дополнительными диодами для питания обмотки возбуждения помехоподавительный конденсатор 3 емкостью 2,2 мкФ подсоединенный к генератору с помощью флажкового штекера.