Оценочные характеристики генераторов переменного тока

Характеристики генераторов переменного тока

Основными характеристиками генераторов переменного тока яв­ляются: 1) внешняя; 2) скоростная регулировочная; 3) токоскоростная.

Внешняя характеристика — это зависимость напряжения гене­ратора от тока (U_r(I_r) при п = const. Она может определяться при самовозбуждении и при независимом возбуждении.

При увеличении нагрузки (а значит, и силы тока) происходит снижение выходного напряжения генератора (рис. 1.9). Причинами этого являются: 1) падение напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора; 2) размагничивающее действие реакции якоря, уменьшающей магнитный поток в воздушном за­зоре, 3) падение напряжения к цепи выпрямителя; 4) в случае са­мовозбуждения — падение напряжения на обмотке возбуждения. Из семейства внешних характеристик определяется максимальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.

Рис. 1.9 Внешняя характеристика генератора переменного тока с независимым возбуждением.

Рис. 1.10. Характеристики генератора переменного тока при U_r=const;

а — скоростная регулировочная характеристика;

б — токоскоростная характеристика

Скоростная регулировочная характеристика I_в(n) (рис.1.10,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 повышенном напряжении.

Токоскоростная характеристика I_г(n) (см. рис. 1.10,б) 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, и час­тоты индуцированного в обмотке статора переменного тока увеличива­ется индуктивное сопротивление обмотки статора генератора. При большой частоте вращения генератора полное сопротивление цепи Z_ц, в которую включен генератор, становится практически равным индук­тивному сопротивлению X обмотки статора, так как в этом случае X >>R_H (R_H — сопротивление нагрузки). ЭДС генератора и индук­тивное сопротивление Х обмотки статора изменяются, как известно, пропорционально частоте вращения генератора п. Поэтому при изме­нении частоты вращения генератора в диапазоне больших частот сила тока генератора остается неизменной:

I (n) = = = = const

Регуляторы напряжения

Выходное напряжение генератора зависит от трех величин: 1) частоты вращения его ротора; 2) выходной силы тока генерато­ра; 3) силы тока в обмотке возбуждения генератора. Так как первые две величины в автомобильном генераторе постоянно изменяются, то для обеспечения стабильного напряжения необходимо соответст­вующим образом воздействовать на силу тока в обмотке возбужде­ния генератора. Для этого в генераторную установку вводится регу­лятор напряжения.

Любой регулятор напряжения (рис. 1.11) содержит измери­тельное устройство, устройство сравнения, задающее устройство и устройство воздействия. Измерительное устройство преобразует выходное напряжение генератора в величину, пропорциональную этому напряжению. Устройство сравнения, сравнивает величину на выходе измерительного устройства с эталонной величиной.

Рис. 1.11. Структурная схема регулятора напряжения

Эта­лонной величиной может быть, как напряжение, так и любая другая достаточно стабильная физическая величина, например, сила натяжения пружины в вибрационных и контактно-транзисторных ре­гуляторах. Значение эталонной величины устанавливается с по­мощью задающего устройства. В зависимости от результатов срав­нения устройство сравнения формирует соответствующий сигнал и подает pro на устройство воздействия. Устройство воздействия не­посредственно влияет на силу тока, протекающего , через обмотку возбуждения генератора.

По своей конструкции регуляторы делятся на вибрационные (реле регуляторы), контактно-транзисторные и бесконтактные (.транзисторные) регуляторы.

В вибрационных регуляторахустройством сравнения является электромагнитное реле. При повышенном напряжении на выходе ге­нератора это реле своими контактами включает в цепь питания об­мотки возбуждения добавочный резистор. При пониженном напря­жении добавочный резистор отключается (шунтируется). Основным недостатком вибрационных регуляторов является искрение контак­тов, вызывающее их ускоренный износ.

Контактно-транзисторный регуляторработает аналогично вибрационному. Отличие заключается в том, что контакты электромагнитного реле, входящего в состав контактно-транзисторного ре­гулятора, служат для управления транзистором. Транзистор рабо­тает в ключевом режиме и выполняет ту роль, которую в вибра­ционном регуляторе выполняют контакты электромагнитного реле. Так как управление транзистором осуществляется малыми токами, то износ контактов в контактно-транзисторном регуляторе сущест­венно ниже, чем в вибрационном.

Общим недостатком вибрационных и контактно-транзисторных регуляторов является нестабильность регулируемого напряжения, вызываемая старением возвратной пружины электромагнитного ре­ле. Этот недостаток полностью исключается в бесконтактных ре­гуляторах напряжения(рис. 1.12).

Рис. 1.12. Принципиальная схема бесконтактного регулятора напряжения

Функции задающего устройства и устройства сравнения в бесконтактном регуляторе напряжения выполняют стабилитрон VD и транзистор VT2, функцию измерительного устройства — делитель напряжения на R2 и R3, функцию устройства воздействия — ре­зистор R_д, транзистор VT1 и резистор R1. При снижении напря­жения генератора ниже регулируемого значения стабилитрон VD закрывается, вследствие чего закрывается транзистор VT2, обеспе­чивая открытие транзистора VTI. Открытый транзистор VT1 шун­тирует добавочный резистор R_a, что приводит к возрастанию тока, питающего обмотку возбуждения генератора. Повышение напря­жения на выходе генератора вызовет пробой стабилитрона VD (сни­жение его сопротивления). Поэтому транзистор VT2 перейдет в от­крытое состояние, а транзистор VT1 — в закрытое. Ток, питающий обмотку возбуждения генератора, снизится, так как в этом случае он будет протекать не через открытый транзистор VT2, а через до­бавочный резистор R_д.

Разновидностью бесконтактных регуляторов являются интег­ральные регуляторы, представляющие собой микросхему, имеющую небольшие размеры и способную работать при высоких тем­пературах Поэтому интегральные регуляторы легко встраиваются в генератор, что положительно сказывается на надежности генера­торной установки в целом.

Источник

Устройство генератора переменного тока

Время на чтение:

Представить себе жизнь современного человека без электричества крайне сложно. Даже те люди, которые отдалены от цифровых технологий и Интернета, все равно пользуются бытовыми приборами, которые работают на электрической энергии. Часто для ее производства используют генератор переменного тока, ведь именно ток такого поля используется всеми бытовыми установками, подается во все квартиры и частные дома. Упомянутый выше прибор был изобретен уже достаточно давно, но он до сих пор не утратил своей популярности и применяется во многих сферах жизни людей. Про устройство генератора и принцип его работы рассказано в данной статье.

Что такое генератор переменного тока, и кто его изобрел

Генератор переменного тока представляет собой специализированную электрическую установку, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Последняя обладает переменной характеристикой. Само превращение основано на механическом вращении катушки из проволоки внутри магнитного поля.

Демонстрация рассматриваемого прибора в разрезе

К сведению! Практически все современные генераторы используют для получения электроэнергии вращающееся магнитное поле, а не катушку.

Как уже было сказано, электрический ток вырабатывается не только при механическом движении катушки в поле магнита, но и тогда, когда силовые линии магнита, находящегося во вращательном движении, пересекают витки катушки. Таким образом появляющиеся электроны начинают свое движение к положительному полюсу магнита, а сам электроток протекает от плюсового полюса к минусовому.

Ток индуцируется в проводнике (катушке). Его течение отталкивает магнит, когда рамка катушки подходит к нему, и отталкивает его, когда рамка удаляется. Его говорить проще, то ток каждый раз меняет свою ориентацию относительно полюсов магнита. Это и вызывает такое явление, как переменный электрический ток.

Демонстрация прибора с помощью простого магнита и контура

Данное приспособление появилось еще в 1832 г. благодаря стараниям Н. Тесла. Именно тогда был создал самый первый однофазный синхронный генератор переменного электрического тока. Самые первые установки производили только постоянный ток, а рассматриваемый генератор переменной характеристики некоторое время не мог найти своего практического применения. Это длилось не долго, так как люди быстро поняли, что переменный ток использовать гораздо практичнее, чем постоянный.

Обратите внимание! Преимущество новой технологии заключалось в том, что такой электроток было легче выработать, а на обслуживание приборов уходило в разы меньше времени и ресурсов, чем на аналоги, работающие на постоянном токе.

Именно благодаря переменному току и его генератору смогли появиться на свет такие электроприборы, как радиоприемник, магнитофон и другие более поздние автоматические и электротехнические установки, без которых представить жизнь современного человека нельзя.

Использование графика для демонстрации переменного и постоянного электротоков

Характеристики генератора переменного тока

Основные технические характеристики генератора переменного тока: внешняя, скоростная регулировочная и токоскоростная. Внешняя характеристика определяется, как зависимость напряженности прибора от генерируемого им тока. Она является константой и может быть определена в процессе самостоятельного и независимого возбуждения.

Скоростная регулировочная характеристика чаще всего высчитывается исходя из нескольких величин электротока нагрузки. Самое маленькое значение возбуждения находится при нагрузочном токе, равном нулю (частота вращений при этом максимальная).

Последняя токоскоростная характеристика определяется как одна из самых важных при выборе или создании генератора. Практически все новые генераторы могут самостоятельно ограничивать свой максимальный ток.

Обратите внимание! Делается это для того, чтобы частота вращения роторов не увеличивалось до частоты индуцированного стартера.

Простой индукционный генератор для использования дома и на предприятии

Принцип работы генератора

Пришло время рассмотреть устройство генератора перемененного тока и принцип его действия. Он заключается в том, что в электроустановке используют специальную систему, которая при функционировании производит магнитный поток большой мощности.

За основу взято два сердечника, изготовленных из электротехнической стали. Пазы одного сердечника предполагают размещение обмотки, которая отвечает за генерацию потока магнитных волн. Второй же используется для индукции электродвижущей силы.

Обычно сердечник, который расположен внутри, находится в горизонтальном или вертикальном положении и вращается по соответствующим орбитам. Его называют ротором. Второй же сердечник, называемый статором, как понятно из его названия, остается в неподвижном состоянии. Чем меньшее расстояние будет между этими элементами, тем больше вырастет индуктивность магнитного потока. Далее рассмотрены назначение устройства и работа генератора переменного тока.

Рассмотрение строения электрогенератора на практике

Назначение генератора переменного тока

Переменные генераторы тока применяют уже достаточно давно. За последние годы сфера применения стала еще более обширной. Используются такие приборы не только в промышленных, но и в бытовых целях. Производственные электроустановки представляют собой самый выгодный вариант для генерации электроэнергии, используемой на заводах и предприятиях, учебных учреждениях, торговых центрах и т. д. Также такие генераторы позволяют значительно ускорить строительство того или иного сооружения в тех местах, где нет возможности провести линию электропередачи.

В быту такие устройства также применяются. Они обладают более компактными размерными характеристиками и универсальностью. Часто их используют для питания частных домов, дачных участков или коттеджей.

Обратите внимание! Бытовые и производственные генераторы перемененного тока пользуются популярностью практически во всех сфера жизни человека. Особенно они полезны там, где постоянно возникают перебои с подачей электроэнергии или ее нет вообще.

Возбуждение генератора переменного тока

Как устроен генератор переменного тока

Устройство генератора крайне простое. Он состоит из двух основных частей: подвижной (ротор или индуктор) и неподвижной (статор или якорь). В ГПТ ротором выступает электрический магнит, создающий магнитное поле, которое и принимает статор. Поверхность якоря обладает впадинами, которые называются пазами. В них виднеется обмотка катушки, выступающей в роли проводника.

Обратите внимание! Обычно якорь изготавливают их спрессованных листов стали толщиной не более 0,3 мм. Их изоляционный слой представляет собой простое лаковое покрытие.

Ротор устанавливают внутри статора. Его вращение осуществляется с помощью двигателя, мощность которого передается через обычный вал и некоторые опорные элементы. На валу также имеется возбудитель с постоянным значением электротока, питающий им обмотки катушки. Также среди компонентов имеется аккумуляторная батарея, которая инициализирует запуск стартера и может подавать электричество, если его не хватает для запуска двигателя, его работы.

Важно! Основное различие между однофазным и трехфазным генераторами электрического тока заключается в том, какое максимальное напряжение выдается прибором. В первом случае это 220 В, а во втором — и 220, и 380 В.

Виды генераторов переменного тока

Есть несколько типов классификации генераторов. Наиболее распространенный — по мощности. Они бывают маломощными и высокомощными. Для решения бытовых задач применяются компактная и маломощная электроустановки, которые обычно используется в качестве резервного источника питания.

В последнее время популярность обрели сварочные генераторы. С бензиновыми моделями следует быть осторожным, так как они должны использоваться только по своему прямому назначению. В противном случае их срок эксплуатации истечет намного раньше положенного. Диагностика и ремонт таких приборов — достаточно дорогостоящие, и чаще проще купить новый аппарат.

Еще одно разделение — асинхронные и синхронные генераторы. Они отличаются конструкцией ротора. В синхронном приборе катушка находится на роторе, а в асинхронном на валу есть специальные углубления, которые предназначены для вставки обмотки. Подробнее о них далее.

Маломощный генератор

Асинхронные генераторы

Асинхронные двигатели — это приборы, которые работают в тормозящем режиме. В данной ситуации ротор выполняет вращения только в одном направлении, совпадающем с движением магнитного поля, но немного опережает его.

Обратите внимание! Такие установки практически не подвержены коротким замыканиям и обладают повышенной защитой от воздействия внешних факторов.

Синхронные генераторы

Синхронный двигатель — это электромеханизм, который работает в режиме генерации электрической энергии. Его особенность в том, что частота вращения стартера, а точнее его магнитного поля, равна частоте вращения ротора.

К сведению! Синхронные обладают роторами, которые выполнены в виде постоянных или электрических магнитах. Полюсов у них может быть и 2, и 4, и 6. Главное, чтобы это число было кратным двум.

Какой ток вырабатывает генератор

Характеристика тока, который вырабатывается генератором, зависит от его конструкции. Как уже стало понятно, и переменный генератор, и постоянный генератор содержат в своей конструкции электрический или постоянный магнит, создающий поток магнитного поля. В обоих случаях можно найти обмотку из медного проводника. Она вращается и, занимая различные положения в поле магнита, создает наведенную ЭДС.

Если представить, что обмотка разделена на две одинаковые части, то они поочередно будут занимать то горизонтальное, то вертикальное положение. ЭДС будет сначала максимальной, а затем нулевой. Это и будет генерация переменного тока.

Обратите внимание! Если в процессе полуоборота каким-либо образом переключить потребитель энергии, то он будет получать уже постоянный, но пульсирующий ток. В этом и отличие.

Характеристика переменного и постоянного электрических токов

Схема генератора переменного тока

Принципы работы генератора переменного и постоянного токов уже понятны, как и его основные конструкционные элементы. Необходимо рассмотреть пару схем для обобщения материала и понимания процесса генерации электротока.

Схема обычного устройства генерации электротока

Таким образом, были рассмотрены генератор переменного тока, устройство и принцип его действия.

Принципиальная схема электрического генерирующего устройства

Строение этого аппарата практически не поменялось с момента его создания еще в 1800-х гг. Данное электрооборудование служит для выработки тока, который применяется для бытовых или производственных целей.

Источник

Характеристики генераторов переменного тока

Основными характеристиками генераторов переменного тока являются: 1) внешняя; 2) скоростная регулировочная и 3) токоскоростная характеристики.

Внешняя характеристика – это зависимость выходного напряжения генератора от выходного тока U_г(I_г) при постоянной частоте вращения (n = const). Она может определяться при самовозбуждении и при независимом возбуждении.

При увеличении нагрузки (а значит и силы тока) происходит снижение выходного напряжения генератора (рис.1.9). Причинами этого являются: 1) падение напряжения в обмотках статора; 2) размагничивающее действие реакции якоря, уменьшающей магнитный поток в воздушном зазоре; 3) падение напряжения в цепи выпрямителя; 4) в случае самовозбуждения – падение напряжения на обмотке возбуждения. Из семейства внешних характеристик определяется максимальный ток, который обеспечивается при заданном или регулируемом значении напряжения.

Рис. 1.9. Внешняя характеристика генератора переменного тока с независимым возбуждением

Скоростная регулировочная характеристика I_в(n) – зависимость тока в обмотке возбуждения от частоты вращения генератора при постоянном напряжении на выходе генератора (рис.1.10, а). 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 I_г(n) – зависимость выходного тока генератора от частоты вращения генератора при постоянном напряжении на выходе генератора (рис.1.10, б).

Рис. 1.10. Характеристики генератора переменного тока при U_г=const: а – скоростная регулировочная характеристика; б – токоскоростная характеристика

Все автомобильные генераторы обладают свойством самоограничения максимального тока: при изменении частоты вращения генератора в зоне больших частот сила тока генератора остается неизменной.. 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. При большой частоте вращения генератора полное сопротивление цепи Z_ц, в которую включен генератор, становится практически равным индуктивному сопротивлению X_L обмотки статора, так как в этом случае X_L>>R_н (R_н – сопротивление нагрузки). ЭДС генератора и индуктивное сопротивление X_L обмотки статора изменяются, как известно, пропорционально частоте вращения генератора n. Поэтому при изменении частоты вращения генератора в диапазоне больших частот сила тока генератора остается неизменной:

ЛЕКЦИЯ 5

Регуляторы напряжения

Выходное напряжение генератора зависит от трех величин: 1) частоты вращения его ротора, 2) выходной силы тока генератора и 3) силы тока в обмотке возбуждения генератора. Так как первые две величины в автомобильном генераторе постоянно изменяются, то для обеспечения стабильного напряжения необходимо соответствующим образом воздействовать на силу тока в обмотке возбуждения генератора. Для этого в генераторную установку вводится регулятор напряжения.

Любой регулятор напряжения (рис. 1.11) содержит измерительное устройство, устройство сравнения; задающее устройство и устройство воздействия. Измерительное устройство преобразует выходное напряжение генератора в величину, пропорциональную этому напряжению. Устройство сравнения сравнивает величину на выходе измерительного устройства с эталонной величиной. Эталонной величиной может быть как напряжение, так и любая другая достаточно стабильная физическая величина, например, сила натяжения пружины в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах. Значение эталонной величины устанавливается с помощью задающего устройства. В зависимости от результатов сравнения устройство сравнения формирует соответствующий сигнал и подает его наустройство воздействия. Устройство воздействия непосредственно влияет на силу тока, протекающего через обмотку возбуждения генератора.

Рис. 1.11. Структурная схема регулятора напряжения

По своей конструкции регуляторы делятся на вибрационные (реле-регуляторы), контактно-транзисторные и бесконтактные (транзисторные) регуляторы.

В вибрационных регуляторах устройством сравнения является электромагнитное реле. При повышенном напряжении на выходе генератора это реле своими контактами включает в цепь питания обмотки возбуждения добавочный резистор. При пониженном напряжении добавочный резистор отключается (шунтируется). Основным недостатком вибрационных регуляторов является искрение контактов, вызывающее их ускоренный износ.

Контактно-транзисторный регулятор работает аналогично вибрационному. Отличие заключается в том, что контакты электромагнитного реле, входящего в состав контактно-транзисторного регулятора, служат для управления транзистором. Транзистор работает в ключевом режиме и выполняет ту роль, которую в вибрационном регуляторе выполняют контакты электромагнитного реле. Так как управление транзистором осуществляется малыми токами, то износ контактов в контактно-транзисторном регуляторе существенно ниже, чем в вибрационном.

Общим недостатком вибрационных и контактно-транзисторных регуляторов является нестабильность регулируемого напряжения, вызываемая старением возвратной пружины электромагнитного реле. Этот недостаток полностью исключается в бесконтактных регуляторах напряжения (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Принципиальная схема бесконтактного регулятора напряжения

Функции задающего устройства и устройства сравнения в бесконтактном регуляторе напряжения выполняют стабилитрон VD и транзистор VT2, функцию измерительного устройства – делитель напряжения на R2 и R3, функцию устройства воздействия – резистор R_д , транзистор VT1 и резистор R1. При снижении напряжения генератора ниже регулируемого значения стабилитрон VD закрывается, вследствие чего закрывается транзистор VT2, обеспечивая открытие транзистора VT1. Открытый транзистор VT1 шунтирует добавочный резистор R_д, что приводит к возрастанию тока, питающего обмотку возбуждения генератора. Повышение напряжения на выходе генератора вызовет пробой стабилитрона VD (снижение его сопротивления). Поэтому транзистор VT2 перейдет в открытое состояние, а транзистор VT1 – в закрытое. Ток, питающий обмотку возбуждения генератора, снизится, так как в этом случае он будет протекать не через открытый транзистор VT2, а через добавочный резистор R_д.

Разновидностью бесконтактных регуляторов являются интегральные регуляторы, представляющие собой микросхему, имеющую небольшие размеры и способную работать при высоких температурах. Поэтому интегральные регуляторы легко встраиваются в генератор, что положительно сказывается на надежности генераторной установки в целом.

Бортовая электрическая сеть

Бортовая электрическая сеть — это совокупность средств, обеспечивающих соединение источников и потребителей электрической энергии. Основными элементами электрической сети являются: соединительные провода, средства защиты цепей от перегрузок (предохранители, автоматические выключатели), средства коммутации (выключатели, переключатели) и различные соединительные и распределительные устройства. Соединение потребителей в основном осуществляется по однопроводной схеме. В качестве второго провода используется корпус автомобиля. Достоинствами такого соединения являются уменьшение расхода меди, упрощение монтажа проводки. Недостатками являются увеличенная возможность замыкания между проводами и корпусом.

Предохранители используются для защиты электрических цепей от перегрузок. На автомобилях широко применяются плавкие и термобиметаллические предохранители.

Плавкие предохранители имеют плавкую вставку, которая рассчитывается на длительное протекание тока номинального значения. При увеличении тока на 50 % она расплавляется в течение 1 мин. Используемые в настоящее время плавкие предохранители делятся на цилиндрические, штекерные и пластинчатые. Цилиндрические предохранители — самые массовые на российских автомобилях. Их достоинством является простота определения сгоревшего предохранителя. Недостатком является ненадежность контакта при ослаблении прижимных лапок на блоке. Штекерные предохранители международного стандарта имеют штекеры, залитые в корпус из цветной пластмассы: светлокоричневый – 5 А, темнокоричневый – 7,5 А, красный – 10 А, синий – 15 А, желтый – 20 А, белый – 25 А, зеленый – 30 А. Достоинствами этих предохранителей является компактность и надежность, недостатками – сложность визуального определения сгорания предохранителя. Предохранители в виде пластинчатых вставок рассчитаны на ток 30 и 60 А. Они закрепляются на блоках винтами.

Термобиметаллические предохранители делятся на предохранители много- и однократного действия. В их состав входит биметаллическая пластина, которая при повышении тока в результате нагрева изгибается и размыкает электрическую цепь. В предохранителях многократного действия после остывания биметаллической пластины электрическая цепь восстанавливается. В предохранителях однократного действия для восстановления электрической цепи необходимо нажать специальную кнопку.

Коммутационная аппаратура включает в себя различные типы выключателей и переключателей.

Основным коммутационным устройством на автомобиле является выключатель с приводом от замкового устройства – замок-выключатель. Замок-выключатель обеспечивает включение первичной цепи системы зажигания, контрольно-измерительных приборов, стартера, стеклоочистителя, радиоприемника и других устройств. На автомобилях с карбюраторным двигателем замок-выключатель называют выключателем зажигания, а на автомобилях с дизелем – выключателем приборов и стартера.

ЛЕКЦИЯ 6

Система пуска

Система пуска предназначена для принудительного вращения вала ДВС. Наибольшее распространение получила электростартерная система пуска (рис. 2.1). Она состоит из аккумуляторной батареи, стартерной цепи (провода, коммутационная аппаратура), стартера, средств облегчения пуска и ДВС.

Рис. 2.1. Структурная схема электростартерной системы пуска

Стартер

Автомобильный стартер служит для сообщения коленчатому валу двигателя определенной начальной частоты вращения. У карбюраторных двигателей эта частота должна быть равна 50. 100 об/мин, у дизелей – 150. 200 об/мин. Пусковой ток у стартеров различного типа достигает 100. 800 А.

Стартер современного автомобиля (рис. 2.2) состоит из электродвигателя 10, приводного механизма и тягового реле. Приводной механизм обеспечивает ввод и удержание шестерни стартера в зацеплении с венцом маховика во время пуска, предохранение якоря стартерного электродвигателя от разноса вращающимся маховиком работающего двигателя. Тяговое реле является одновременно и частью приводного механизма, обеспечивая его перемещение по оси вала якоря, и частью стартерной цепи, замыкая в конце хода якоря тягового электромагнита силовые контакты цепи питания стартерного электродвигателя. В качестве стартерного электродвигателя часто применяются электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, так как в этом случае обеспечивается большой пусковой момент. Недостатком этих двигателей является значительная частота вращения при холостом ходе, что вызывает разрушение якоря. Данный недостаток частично устраняется использованием электродвигателей смешанного возбуждения, имеющих дополнительную параллельную обмотку возбуждения. К общим недостаткам двигателей постоянного тока следует отнести повышенный износ электрических контактов в коллекторно-щеточном механизме, вызванный трением и искрением контактов.

Рис. 2.2. Схема стартера с электромагнитным включением: 1—аккумуляторная батарея; 2—выключатель; 3—обмотка тягового реле; 4—подвижный сердечник (якорь); 5—пружина; 6—рычаг; 7—шестерня; 8—вал электродвигателя; 9—маховик; 10—электродвигатель

После пуска двигателя частота вращения коленчатого вала не должна передаваться через шестерню обратно на стартер. В противном случае возможен разнос якоря стартера. Поэтому усилие от вала якоря к шестерне у большинства стартеров передается через муфту свободного хода (рис.2.3), или обгонную муфту. Муфта обеспечивает передачу крутящего момента только в одном направлении – от вала якоря к маховику.

Рис. 2.3. Схема действия сил в роликовой муфте свободного хода

При включении стартера ролики муфты заклиниваются между обоймами муфты. Благодаря этому, крутящий момент от наружной ведущей обоймы передается роликами на внутреннюю обойму. После запуска ДВС наружная обойма становится ведомой, ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать (w₂>w₁). Основными силами, действующими в роликовой муфте при включении стартера, являются: сила тяги F_тяги1, действующая со стороны наружной обоймы на ролики; сила тяги F_тяги2, действующая со стороны роликов на внутреннюю обойму; сила трения F_тр1 (F_тр2 ) между поверхностями роликов и внешней обоймы (поверхностями роликов и внутренней обоймы); сила прижимной пружины F_пр. Муфта работает без пробуксовывания, если F_тяги1

Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 2668; Нарушение авторского права страницы

Источник



Характеристики генераторов переменного тока (три)

1. Внешняя характеристика, т. е. зависимость напряжения генера­тора от тока U_г(/_г) при n = const, может определяться при самовоз­буждении и независимом возбуждении. Аналитическое выражение зависимости напряжения от тока для фазных величин имеет сле­дующий вид:

U = 4,44fwФk_об — 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. Внешняя харктеристика генератора переменного тока: а – с самовозбуждением;

б – с независимым возбуждением. — U_г = f(/_г) при n = const.

Рис. 1.6. Характеристики генератора переменного тока:

а — скоростная регулировочная, I_в = f(n), /_г= const, U_г= const;

б – токоскоростная, I_г = f(n), U_г= const.

2 (a). Скоростная регулировочная характеристика I_в(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.

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 2и 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 = 2πfугловая частота, то ЭДС холостого хода, наводимая в обмотке якоря, определится выражением

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.

Источник