Файл: Реферат Элекротехника(профессор).doc

3 (б). Токоскоростная характеристика I_г(n) (рис. 1.6, б) имеет важное значение при разработке и выборе генератора.

Все современные автомобильные генераторы обладают свойст­вом самоограничения максимального тока (рис. 1.5). 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.

1.2.4. Бесконтактные генераторы с электромагнитным возбуждением

К бесконтактным генераторам с электромагнитным возбуждением относятся: 1) индукторные генераторы; 2) и генераторы с укороченными клювами. Упрощенная схема устройства индукторного генератора представлена на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Индукторный генератор

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_min, 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_min) и переменную составляющую с амплитудой Ф_пер = 0,5(Ф_mах - Ф_min).

---

Рис. 1.8. Изменение магнитного по­тока в индукторном генераторе

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

где - ω = 2πf угловая частота, то ЭДС холостого хода, наводимая в обмотке якоря, определится выражением

е₀ = ωw_кz_s 0,5(Ф_mах – Ф_min)соs ωt,

где w_к - число витков в катушке; z_s - число последовательно вклю­ченных катушек фазы якоря.

Действующее значение ЭДС холостого хода Е₀ = 2,22fw_кz_s 0,5(Ф_mах – Ф_min)соs ωt =4,44fw_кz_sФ_пер.

Зубец и впадина ротора (индуктора) генератора образуют пару полюсов, поэтому частота тока якоря в индукторе генератора f = Zn/60, где Z - число зубцов ротора.

Рис. 1.9. Генератор с укороченными полюсами –

(полюсы 2 кпювообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части рото­ра)

В генераторах с укороченными полюсами бесконтактность дости­гается за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения 4 (рис. 1.9) с помощью немагнитной обоймы 1. Полюсы 2 кпювообразной 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.

---

1.3. Конструкция Автомобильных Генераторов Переменного Тока

Типичным генератором переменного тока с контактными коль­цами является генератор 37.3701 (рис. 1.10), устанавливаемый на автомобилях ВАЗ-2108 и их модификациях. По габаритным, при­соединительным и установочным размерам он взаимозаменяем с генераторами Г221 и Г222, но конструктивно от них отличен. Гене­ратор имеет мощность 750 Вт и рассчитан на номинальное напря­жение 14 В и номинальный ток 55 А. Ресурс не менее 125 000 км пробега автомобиля, масса без шкива 4,4 кг.

Рис. 1.10. Генератор 37.3701

Генератор состоит из статора 11 (рис. 1.10), ротора 10, крышки 14 со стороны привода, крышки 4 со стороны контактных колец с выпрямительным блоком 2 и шкива с вентилятором 17.

Пакет статора набран из пластин электротехнической стали толщиной 1 мм, соединенных при помощи сварки в четырех точках. Трехфазная обмотка 18 статора расположена в пазах полузакрытой формы. Обмотка трехплоскостная, двухслойная, с числом пазов на полюс и фазу, равным 1, q = 1. Фазовые обмотки соединены в двойную «звезду». Число витков в фазе 54. Диаметр провода фазы 0,95 мм, сопротивление фазы в холодном состоянии 0,155 Ом.

Ротор включает в себя вал 9, обмотку возбуждения 12, клювообразные полюсы и контактные кольца 8. 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 привода 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: 1) щет­кодержатель 7 с двумя щетками, конструктивно объединенный с интегральным регулятором напряжения, 2) выпрямительный блок с тремя дополнительными диодами для питания обмотки возбужде­ния; 3) помехоподавительный конденсатор 3 емкостью 2,2 мкФ под­соединенный к генератору с помощью флажкового штекера.

---

Интегральный регулятор напряжения и конденсатор имеют гер­метичное исполнение. Протяжная вентиляция генератора осущест­вляется центробежным вентилятором 17, насаженным через сег­ментную шпонку 15 на вал ротора.

Электрическая схема генератора 37.3701 показана на рис. 1.11.

Показатели использования материалов генератора 37.3701 улучшены по сравнению с генераторами Г221 (14 В, 590 Вт) и Г222 (14 В, 660 Вт) за счет совершенствования электромагнитной систе­мы и увеличения тока возбуждения, что позволило получить тре­буемое повышение мощности практически без увеличения массы и основных размеров генератора.

Рис 1.11. Электрическая схема генератора 37.3701

Для оценки использования материалов генераторов применяют коэффициент использования (максимальный)

К_max = P_г.mах/G_г, где P_г.mах - максимальная мощность генератора, Вт; G_г - масса ге­нератора (без шкива), кг.

Максимальная мощность генератора переменного тока P_г.mах = U_н /I_г.mах,

где U_н - номинальное выпрям­ленное напряжение (14 или 28 В); I_г.mах - максимальный ток на­грузки генератора.

Учитывая, что масса элек­трических машин зависит не от их мощности, а от момента (т.е. мощности, деленной на частоту вращения), пользо­ваться коэффициентом К_mах можно только для сравнения технического уровня генераторов с одинаковой или близкой частотой вращения. Для более объектив­ной оценки технического уровня генератора с точки зрения исполь­зования материалов применяется удельный коэффициент исполь­зования, учитывающий различную частоту вращения, K_уд = U_нl_рас/(G_гn_max),

где l_рас - расчетный ток, соответствующий 70...75 % от /_r.max; n_рac - час­тота вращения, соответствующая l_рас. Параметры l_рас и n_рac можно определить, проводя из начала координат касательную к токоскоростной характеристике (см. рис. 1.6, б). Точка касания определяет расчетные значения l_рас и n_рac.

---

На практике в случаях, когда токоскоростная характеристика не­известна и определить значения l_рас и n_рac невозможно, пользуются удельным коэффициентом использования по холостому ходу

K_х = U_нl_г/(G_maxn_x), где n_x - начальная частота вращения при холостом ходе.

Сравнительная оценка генераторов Г221, Г222 и 37.3701 по этим показателям приведена в табл. 1.1.

Генератор 2102.3701 (рис. 1.12) относится к семейству индуктор­ных генераторов и предназначен для установки на автомобилях КамАЗ и «Урал». Генератор представляет собой одноименнополюсную семифазную индукторную машину с односторонним электромаг­нитным возбуждением и встроенным кремниевым выпрямителем

Таблица 1.1

Тип генератора	Кmах, Вт/кг	Куд, Вт . мин/кг.10-3	Кх, Вт.мин/кг.10-3
Г221	140	37,0	121,7
Г222	179	51,9	153,0
37.3701	189	58,0	189,0
19.3771	182	57,4	182,0
94.3701	233	66,4	212,1

Рис. 1.12. Генератор 2102.3701

---