ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 51
Скачиваний: 0
1.2.2. Принцип действия генераторов переменного тока
Упрощенная схема устройства автомобильного генератора переменного тока с клювообразным ротором представлена на рис. 1.2.
Рис. 1.2.Автомобильный генераторпеременного токас клювообразным ротором -
В крышке 4 со стороны контактных колец установлены пластмассовый щеткодержатель 8 с двумя прямоугольными медно-графитовыми щетками 6 и выпрямительный блок 1. При помощи крыльчатки 15 создается притяжная вентиляция для охлаждения генератора. Привод генератора осуществляется при помощи шкива 13.
Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении замка зажигания на обмотку возбуждения 2 подается напряжение аккумуляторной батареи, которое вызывает появление тока возбуждения. Ток возбуждения, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитный поток, рабочая часть которого распределяется по клювообразным полюсам одной полярности (например, N). Выходя из полюсов, магнитный поток пересекает воздушный зазор, проходит по зубцам и спинке статора 10, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюсы другой полярности (соответственно, S) и замыкается через втулку и вал.
При вращении ротора 3 под каждым зубцом статора 10 проходит попеременно то положительный (N), то отрицательный (S) полюс, т. е. магнитный поток, пересекающий обмотку статора 11, изменяется по величине и направлению (рис. 1.3). При этом в обмотках фазы будет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС, действующее значение которой
Eф = 4,44fwФkоб (1.1)
где f - частота; w - число витков обмотки одной фазы; kоб - обмоточный коэффициент; Ф - магнитный поток.
Частота f = рn/60, где р - число пар полюсов; n- частота вращения.
Значение обмоточного коэффициента kоб зависит от числа пазов статора, приходящихся на полюс и фазу
q = Z/2pm, где Z - число пазов; т - число фаз.
Рис. 1.3. Изменение во времени магнитного потока в генераторе переменного тока с клювообразным ротором
Для отечественных генераторов характерны следующие параметры:
|
Z |
18 |
36 |
72 |
|
kоб |
0,866 |
1 |
0,966 |
|
q |
0,5 |
1,0 |
2 |
В фазах обмотки статора синхронного генератора индуцируется ЭДС, описываемая зависимостью (1.1), которую можно переписать в более простом виде:
Е = СеnФ, где Се= 4,44pwФkоб /60 - постоянный коэффициент. (1.2)
Характер изменения ЭДС в проводниках обмотки статора зависит от кривой распределения магнитной индукции в зазоре, которая определяется формой полюса. Форму полюса делают такой, чтобы форма ЭДС приближалась к синусоиде.
В автомобильных генераторах наибольшее применение нашли трехфазные мостовые двухполупериодные схемы выпрямления. В этих схемах наиболее благоприятное соотношение между выпрямленной мощностью Pd и мощностью генератора Рг (теоретически Рг = 1,045 Рd).
Трехфазная мостовая схема выпрямления обеспечивает относительно небольшие пульсации выпрямленного напряжения, что является одним из важных требований к автомобильным генераторам в связи с широким применением электроники на автомобиле.
Работает мостовая трехфазная схема выпрямления следующим образом. Предположим, что обмотки статора генератора соединены по схеме «звезда» (рис. 1.4, а). В каждый данный момент времени работает тот диод первой группы, у которого анодный вывод в это время имеет наибольший положительный потенциал относительно нейтральной точки N генератора, а вместе с ним - диод второй группы, у которого катодный вывод имеет наибольший по абсолютному значению отрицательный потенциал относительно этой же точки. Частота пульсации выпрямленного напряжения при такой схеме выпрямления равна удвоенному числу фаз генератора, т. е. шесть пульсаций за период (рис. 1.4, б).
Рис. 1.4. Мостовая трехфазная схема выпрямления: а - электрическая схема;
б- осциллограммы фазных и выпрямленного напряжений
Для повышения мощности генератора в выпрямителе могут использоваться диоды, подключенные к нейтрали трехфазной обмотки статора, соединенного по схеме «звезда». Этот эффект достигается тем, что в реальных условиях форма напряжения, вырабатываемого генератором, отлична от синусоиды и потенциал нейтральной точки периодически отличается от нуля.
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 (см. рис. 1.11). 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:
Uл = √3∙Uф; /л = /ф,
где Uл и Uф - соответственно линейное и фазное напряжение; /л, /ф -соответственно линейная и фазная сила тока.
К выпрямителю подается линейное напряжение генератора. Выпрямленное напряжение Ud пульсирует с частотой fn, в 6 раз большей частоты переменного напряжения генератора т.е. fn = 6f = 6pn/60 = 0,1pn.
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.
1.2.3. Характеристики генераторов переменного тока (три)
1. Внешняя характеристика, т. е. зависимость напряжения генератора от тока Uг(/г) при n = const, может определяться при самовозбуждении и независимом возбуждении. Аналитическое выражение зависимости напряжения от тока для фазных величин имеет следующий вид:
U = 4,44fwФkоб - Z0*I , где Z0 - полное сопротивление генератора. (1.1)
Снижение напряжения при увеличении нагрузки (рис. 1.5) происходит из-за падения напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора, размагничивающего действия реакции якоря, уменьшающей манитный поток в воздушном зазоре, из-за падения напряжения в цепи выпрямителя, а в случае самовозбуждения прибавляется падение напряжения на обмотке возбуждения. Из семейства внешних характеристик определяется максимальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.
Рис. 1.5.Внешняяхарктеристика генератора переменного тока: а – с самовозбуждением;
б – с независимым возбуждением. -Uг = f(/г) приn = const.
Рис. 1.6. Характеристики генератора переменного тока:
а - скоростная регулировочная, Iв = f(n), /г = const, Uг = const;
б – токоскоростная, Iг = f(n), Uг = const.
2 (a). Скоростная регулировочная характеристика Iв(n) (рис. 1.6, а) 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.