Краткая справочная информация

Перед началом работы проводится инструктаж по технике безопасности под роспись в журнале. Основные правила ТБ приведены п приложении.

 

Программа работы:

1. Изучить краткие теоретические сведения.

2. Проанализировать схему электропроводки автомобиля, определить в ней роль и место трехфазного генератора, выпрямительного моста и регулятора напряжения.

3. Идентифицировать на демонстрационных материалах составные части генератора и определить их назначение.

4. Подготовить отчет согласно приведенных ниже требований.

5. Подготовиться к защите работы в форме собеседования с преподавателем.

 

 

Содержание отчета:

Отчет готовится группой студентов (при желании возможно каждым) в форме брошюры из листов формата А4. Рисунки по конструкции стартера выдаются преподавателем.

Отчет должен содержать:

1. Титульный лист.

2. Цель и программу работы.

3. Краткое описание назначения и особенностей применения составных частей генератора.

4. Формулировку в общем виде принципа регулирования напряжения.

5. Библиографический список использованной дополнительной литературы (если использовалась)

Работа подписывается всеми членами группы.

 

 

Краткая справочная информация

В бортовой сети автомобиля трехфазный синхронный генератор переменного тока работает совместно с выпрямительным мостом и регулятором напряжения (см. рис.1).

 

 

Рис. 1. Схема включения генератора в бортовую сеть автомобиля

 

При выключенном зажигании обмотка ротора обесточена и его вращение не наводит ЭДС в обмотках статора. После замыкания контактов замка зажигания ток от плюсового зажима аккумуляторной батареи, через контакты замка зажигания, контрольную лампу заряда аккумуляторной батареи, обмотку возбуждения и выходной транзистор регулятора напряжения замыкается на массу. Ток в обмотке возбуждения, расположенной на роторе, создает магнитное поле и в обмотках статора наводится ЭДС. На выводе трех дополнительных диодов при увеличении частоты вращения ротора генератора нарастает напряжение и разность потенциалов между его плюсовым выводом от силовых диодов, который подключен непосредственно к плюсу батареи, и выводом от дополнительных диодов уменьшается. Напряжение на контрольной лампе стремится к нулю, и она гаснет. Этим самым контролируется работа генератора. В дальнейшем питание обмотки ротора осуществляется от обмотки статора через три дополнительных диода, т.е. генератор работает в режиме самовозбуждения.

Для выпрямления трехфазного тока применяется мост из 6 диодов. При различных скоростях вращения выходное напряжение поддерживается постоянным посредством регулирования тока возбуждения. Если напряжение на выходе генератора становится больше напряжения настройки регулятора, ток в обмотке возбуждения снижается, магнитный поток в воздушном зазоре уменьшается и, соответственно, уменьшается ЭДС в обмотке статора и напряжение на выходе генератора.

Напряжение настройки регулятора напряжения выбирается исходя из величины номинального напряжения сети автомобиля и имеющихся потребителей электроэнергии. Его величина для двенадцативольтовой системы колеблется от 14,1 В до 14,75 В. Превышение напряжения настройки регулятора над величиной номинального напряжения сети автомобиля выбрано для компенсации падения напряжения в проводах, чтобы для нормальной работы напряжение у потребителей электроэнергии не снижалось ниже 12 В.

Основной характеристикой автомобильных генераторов является токоскоростная характеристика, представляющая собой зависимость выпрямленного тока на выходе генератора от скорости вращения ротора в режиме короткого замыкания. Чем выше частота вращения генератора, тем выше индуктивное сопротивление его обмотки статора. Поэтому скорость нарастания тока, отдаваемого генератором, с ростом частоты вращения ротора и, соответственно, индуктивного сопротивления обмотки статора уменьшается и генератор приобретает свойство самоограничения силы тока. Таким образом, увеличение частоты вращения генератора не приведет к сгоранию обмотки статора и выходу его из строя.

Современный трехфазный генератор с когтеобразными полюсами (рис. 2) состоит из следующих узлов:

- статора, выполненного в виде пакета листовой стали, с вложенной в его пазы трехфазной обмоткой;

- ротора с когтеобразными полюсами, обмоткой возбуждения и контактными кольцами;

- выпрямительного блока;

- щеткодержателя футлярного типа с навесным регулятором напряжения;

- крышек со стороны привода и со стороны контактных колец;

- шкива.

Статор генератора состоит из пакета статора, набранного из стальных пластин, толщиной 0,5 мм или 1,0 мм каждая. Пластины соединены между собой по наружной поверхности сваркой. Внутренняя поверхность пакета имеет трапецеидальные пазы, равномерно расположенные по окружности, в которые уложена трехфазная катушечная обмотка, обычно соединенная в звезду. Каждая фаза состоит из шести непрерывно намотанных катушек. Статор является якорем синхронного генератора.

Ротор генератора состоит из втулки и примыкающих к ней когтеобразных (клювообразных) полюсных половин и образуют 12–полюсную магнитную систему. Втулка и полюсные половины закрепляются посредством прессовой посадки на валу ротора, имеющего накатку. Обмотка возбуждения намотана рядами на пластмассовый каркас и закреплена на втулке. Выводы обмотки возбуждения припаяны к медным контактным кольцам, изолированным друг от друга. На современных генераторах (компакт–генераторы) к полюсным половинам ротора с двух сторон привариваются центробежные вентиляторы, которые всасывают воздух с торцов генератора и выбрасывают его через радиальные отверстия в крышках, охлаждая лобовые части обмотки статора и выпрямительный блок с регулятором напряжения.

Статор и ротор генератора для повышения механической и электрической прочности и улучшения теплопроводности пропитывают изолирующим лаком.

Крышки генератора выполняются из алюминиевого сплава. В них установлены шарикоподшипники. На крышке со стороны контактных колец расположен щеткодержатель с встроенным полупроводниковым регулятором напряжения и выпрямительный блок, содержащий обычно две пластины (положительную и отрицательную) с запрессованными в них диодами. В положительную пластину запрессованы три диода прямой полярности (корпус диода является катодом, вывод анодом). В отрицательной пластине запрессованы диоды обратной полярности (корпус диода является анодом, вывод катодом). Пластины являются токоведущим элементами. Одновременно они используются в качестве теплоотвода для силовых диодов. Три дополнительных диода, так как они имеют малые размеры и служат только для питания обмотки возбуждения, потребляющей незначительный ток (не более 5 А) закрепляются на специальной пластмассовой детали, присоединенной к положительной пластине силовых диодов.

Установка генератора на автомобиле производится путем крепления его к нижнему кронштейну и планке, закрепленных на блоке ДВС. Натяжение ремня привода генератора осуществляется перемещением генератора вокруг оси нижнего кронштейна и затяжки гайки крепления на планке. Привод осуществляется клиновым ремнем.

Внешние факторы, влияющие на генератор:

- значительная вибрация с ускорением от 50g до 80 g;

- высокие, вблизи двигателя от 100 °С до 120 °С температуры.

- коррозия под действием воды, грязи, масел, соли;

- значительные нагрузки из–за неравномерности частоты вращения коленчатого вала ДВС.

 

Токоскоростная характеристика генератора

Основная характеристика автомобильного трехфазного генератора это токоскоростная характеристика при U = const генератора с когтеобразными полюсами представленная на рисунке 3. На ней отмечаются три характерные точки:

1. Точка включения генератор, работая на холостом ходу, именно при этой частоте вращения достигает номинального напряжения и начинает отдавать ток.

2. Точка максимального тока генератор работает практически в режиме короткого замыкания и отдает свою максимальную мощность. Максимальный ток зависит исключительно от реактивного сопротивления.

3. Расчетная точка . Степень использования генератора максимальна.

Рис. 3. Токоскоростная характеристика генератора

 

Для вентильных (с выпрямительным блоком) генераторов с самоограничением понятие номинальной мощности не имеет смысла. Поэтому расчетные (номинальные) значения мощности, тока, частоты вращения устанавливают по режиму, соответствующему максимальному значению отношения выпрямленной мощности к частоте вращения .

Токоскоростная характеристика с достаточной степенью точности аппроксимируется уравнением

при , тогда расчетные значения можно определить, если из начала координат провести касательную к токоскоростной характеристике. Точка касания определяет расчетные величины , .