Тривалий час є основним джерелом електричної енергії автомобілями були генератори постійного струму , що забезпечували вимоги експлуатації автомобілів випуску до 1960-х років по максимальної потужності, характеристикам і терміну служби. Початок 1960-х років у вітчизняному автомобілебудуванні характеризувалося значним збільшенням терміну служби автомобілів, зниженням експлуатаційних витрат за обслуговування може й ремонт, підвищенням вимог до гарантування безпеки дорожнього руху, і комфорту пасажирів. У зв’язку з цим виявилася необхідність значного збільшення потужностей генератора, терміну його служби, поліпшення характеристик і тенденції зниження експлуатаційних витрат. Одночасно істотно підвищилися вимоги до максимально частоті обертання і габаритным розмірам генератора з умов його компонування в обмеженому подкапотном просторі автомобіля.
Задоволення зазначеним вимогам шляхом удосконалювання конструкції і технології виробництва генераторів постійного струму , враховуючи низьку надійність роботи у експлуатації щеточно-коллекторного вузла малий його служби, і навіть великі габарити й безліч генератора, практично виявилося нездійсненне. З допомогою наукового пошуку істини та досліджень було встановлено новий напрям у розвитку автомобільних генераторів. Ними з’явилися генератори змінного струму .
Назва «генератор змінного струму » кілька умовно й вона стосується переважно особливостей внутрішньої його конструкції, тому що цей генератор має вмонтований напівпровідниковий ректифікатор живить споживачів постійним (выпрямленным) струмом.
У генераторах постійного струму таким выпрямителем є щеточно-коллекторный вузол, будівник перемінний струм, отриманий обмотках якоря. Розвиток напівпровідникової техніки дозволило застосувати в генераторах змінного струму досконаліший ректифікатор на напівпровідникових вентилях (диодах).
У цьому генератор отримав якості, що забезпечили йому стала вельми поширеною в автомобілебудуванні.
Основними технічно-економічними перевагами генераторів змінного струму перед генераторами постійного струму є: зменшення в 1,8 … 2,5 разу маси генератора за тієї ж потужності і у 3 разу витрати міді; велика максимальна потужність за рівних габаритах; менше значення початкових частот обертання й забезпечення вищого рівня заряженности акумуляторних батарей; значне спрощення схеми і конструкції регулюючого устрою внаслідок винятки з нього елемента обмеження струму і реле зворотного потоку; зниження вартості експлуатаційних витрат у зв’язки й з більшої надійністю праці та підвищеним терміном служби.
Електричний струм
... різні речовини мають різну провідність щодо електричного струму. Електричний струм в речовині виникає під дією електричного поля <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5>. Електричне поле змушує ... і можемо спостерігати лише теплову або магнітну дію електричного струму. Як же було доведено наявність руху електронів у ...
Перші автомобільні генератори змінного струму були спроектовані до роботи з окремими селеновыми выпрямителями і вібраційними регуляторами напруги. Селеновые выпрямители мали значні розміри і їх доводилося розміщувати окремо від генератора у місцях, де забезпечувалося хороше охолодження. Для сполуки селенового випрямляча з генератором була потрібна додаткова проводка.
З іншого боку, селеновые выпрямители недостатньо теплостойки і допускають максимальну робочу температуру не вище + 800С. Тому надалі селеновые выпрямители було замінено выпрямителями, які з кремнієвих діодів, що більш теплостойки і мають значно менші розміри, що попозволяет розміщувати всередині генератора.
На зміну вібраційним регуляторам напруги прийшли спочатку контактно-транзисторные, та був безконтактні на дискретних елементах і безконтактні інтегральні регулятори. Габарити інтегральних регуляторів дозволяють вбудовувати в генератор, який із умонтованими регулятором і выпрямительным блоком називається генераторної установкою.
Для автомобільних генераторів надійність і термін їхньої служби визначаються основному трьома чинниками: якістю електричної ізоляції; якістю підшипникових вузлів; надійністю щеточно-контактных пристроїв.
Перші дві чинника залежать від міри розвитку суміжних виробництв. Третій чинник можна виключити розробку безконтактних генераторів, мають вищу надійність і, отже, більший ресурс, ніж контактні. Ця обставина стимулювало створення автомобільних безконтактних генераторів змінного струму з електромагнітним порушенням — индукторных генераторів і генераторів вкорочені аж полюсами.
Индукторные генератори знайшли широке застосування на трактори і сельхозмашинах завдяки простоті конструкції, надійності під час роботи у важких умовах експлуатації (пил, бруд, волога, вібрації) і невисокою вартості.
Застосування автомобілями існуючих конструкцій индукторных генераторів стримується через їх основних недоліків:
- невисоких питомих показників;
- підвищеного рівня пульсації выпрямленного напруги;
- підвищеного магнітного шуму.
Подальше вдосконалення конструкції й усунення перелічених вище недоліків дозволять застосовувати индукторные генератори автомобілями.
Виробництво бесщёточных генераторів вкорочені аж полюсами тільки розпочинається, а першими моделями цього сімейства є генератори 45.3701 і 49.3701, які планують встановлювати на автомобілі сімейства УА3.
Принцип дії генераторів змінного струму
Спрощена схема устрою автомобільного генератора змінного струму з клювообразным ротором представлена на рис. 1.
Реферат електричний струм у газах
... дійшли спрямоване рух і аналітиків створюють електричний струм в газах. Отже, електричний струм в газі є спрямоване рух позитивних ... електричного струму через розчини і розплави електролітів. Однак у газах відсутня виділення речовин на електродах, як це має місце у ... газовим розрядом. Нижче зображений графік залежності сили струму від напруги при несамостоятельном розряді в газі. Для побудови ...
Рис. 1. Автомобільний генератор змінного струму з клювообразным ротором
У кришці 4 із боку контактних кілець встановлено пластмасовий щеткодержатель 8 з цими двома прямокутними меднографитовыми щітками 6 і выпрямительный блок 1. З допомогою крыльчатки 15 створюється притяжная вентиляція для охолодження генератора. Прихід генератора здійснюється за допомогою шкива 13.
Принцип дії генератора ось у чому. При включенні замку запалювання на обмотку порушення 2 подається напруга акумуляторної батареї, що викликає поява струму порушення. Струм порушення, йдучи обмотці порушення, створює магнітний потік, робоча частину доходів якого розподіляється по клювообразным полюсах однієї полярності. Виходячи з полюсів, магнітний потік перетинає повітряний зазор, відбувається за зубців і спинці статора 10, вкотре перетинає повітряний зазор, входить у клювообразные полюси інший полярності і замикається через втулку і вал.
При обертанні ротора 3 під кожним зубцом статора 10 проводять по черзі то позитивний, то негативний полюс, т. е. магнітний потік, перетинав обмотку статора 11, змінюється за величиною і направлення. Причому у обмотках фази буде индуцироваться змінна за величиною і направлення ЭДС, чинне значення
(1.1 )
де f — частота; w — число витків обмотки однієї фази; kоб- обмотувальний коефіцієнт; Ф — магнітний потік.
Частота
де p — число пар полюсів; n — частота обертання.
3начение обмоточного коефіцієнта kоб залежить від кількості пазів
статора, що припадають на полюс і фазу
q= z/(2pm)
де z — число пазів; m — число фаз.
Для вітчизняних генераторів характерні наступні параметри:
z 18 36 72
Kоб
0,866 1 0,966 q 0,5 1,0 2
У фазах обмотки статора синхронного генератора индуцируется ЭДС, описувана залежністю, що можна переписати у простішому вигляді:
(1.2)
де Се= 4, 44 рwkоб/60 — постійний коефіцієнт.
Характер зміни ЭДС в провідниках обмотки статора залежить від кривою розподілу магнітної індукції в зазорі, що визначається формою полюси. Форму полюси роблять такий, щоб форма ЭДС наближалася до синусоїді.
У автомобільних генераторах найбільше застосування знайшли трифазні мостові двухполупериодные схеми випрямлення. У цих схемах найсприятливіший співвідношення між выпрямленной потужністю Рd. І потужністю генератора Рг (теоретично Рг = 1 ,045Р d)’ Трехфазная бруківка схема випрямлення забезпечує відносно невеликі пульсації выпрямленного напруги, що однією з важливих вимог до автомобільним генераторам у зв’язку з широким застосуванням електроніки автомобілем.
Працює бруківка трифазна схема випрямлення так. Припустимо, що обмотки статора генератора з’єднані за схемою «зірка» (рис. 2а).
У середньому кожен цей час часу працює той діод першої групи, яка має анодный висновок тим часом має найбільший позитивний потенціал щодо нейтральній точки N генератора, а разом із — діод другої групи, яка має катодний висновок має найбільший з абсолютного значенням негативний потенціал щодо тієї ж точки. Частота пульсації выпрямленного напруги за такої схеми випрямлення дорівнює подвоєному числу фаз генератора, т. е. шість пульсацій у період (рис. 2б).
Назначение стартера и генератора в конструкции автомобиля
... постоянным (выпрямленным) током. В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллекторный узел, выпрямляющий переменный ток, полученный в обмотках якоря. Развитие ... одинакова у всех стартеров. Статоры стартеров изготовляются либо из постоянных магнитов четырех или шестиполюсными(нового образца), либо последовательного возбуждения четырехполюсными обмотками. Для уменьшения ...
На підвищення потужності генератора в выпрямителе можна використовувати діоди, підключені нейтралі трехфазной обмотки статора, з’єднаний за схемою «зірка». Цей ефект досягається тим, що у реальних умов форма напруги, вироблюваного генератором, відрізняється від синусоїди і потенціал нейтральній точки періодично відрізняється від нуля.
Рис. 2. Бруківка трифазна схема випрямлення: а — електрична схема; б — осциллограммы фазных і выпрямленного напруг.
На сучасних генераторах для харчування обмотки порушення застосовується окремий ректифікатор. Він з трьох додаткових малопотужних діодів (типу Д 223 А номінальним струмом 2 А) й трьох діодів, спільних із силовим выпрямителем. Принцип дії випрямляча для харчування обмотки порушення той самий, як і в силового випрямляча. Застосування діодів із меншим падінням напруги у напрямку дозволяє підвищити струм віддачі генератора. З іншого боку, підключення обмотки порушення до выпрямителю перешкоджає перебігові неї струму розрядки акумуляторної батареї при непрацюючому двигуні.
У выпрямительных блоках генераторів останніх конструкцій, наприклад, в компактних генераторах Bosch, замість звичайних силових діодів використовуються стабилитроны. Застосування силових стабилитронов дозволяє обмежити піки напруги генератора.
Для сполуки фазных обмоток за схемою «зірка» справедливі такі співвідношення:
- де Uл і Uф — відповідно лінійне і фазное напряжение;Iл Iф відповідно лінійна і фазная сила струму .
До выпрямителю подається лінійне напруга генератора. Выпрямленное напруга Ud — пульсує із частотою fn, О 6-й разів більшою частоти змінного напруги генератора, т. е. fn = 6pn= 6pn/60 = 0,1 pn.
Мінімальна значення выпрямленного напруги одно 1,5 UФmax, а максимальне 1,73 UФmах. Пульсація выпрямленного напруги при поєднанні обмоток генератора за схемою «зірка»
= (1,73-1,5) UФmах= 0,23 UФmах,
де UФmах — амплітуда значення фазного напруги (рис. 1.4.6.)
Середнє значення выпрямленного напруги (період пульсації Т/6)
де Т — період; (J) — кутова частота.
Отже, пульсація выпрямленного напруги
Наприклад, за середнього значенні выпрямленного напруги 14 У пульсація дорівнює 1,95 У. У цьому максимальне значення выпрямленного напруги 14,65 У, а мінімальне 12,7 У.
Струм при підключенні до выпрямителю активної навантаження де — RH опір навантаження.
Форма выпрямленного струму має такий самий вид, як і выпрямленного напруги, т. е. выпрямленный струм буде пульсуючим з амплітудою
Idтax = Иdтах / RH
Середнє значення выпрямленного струму 6 Tlr2
Id = Idmax costdt = 0,955Idmax
Чинне значення фазного струму
Iф = = O,775Idmax
чи
Iф = 0,815Id.
Зблизька співвідношень напруг і струмів генератора змінного струму з умонтованим выпрямителем треба враховувати, що діоди випрямляча є ідеальними ключами І що форма кривою напруги відрізняється від синусоїди. Тож у реальних умов значення выпрямленного струму і напруження різнитимуться від теоретичних.
Автомобильные генераторы
... Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор. Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, ... протекает постоянный (выпрямленный) ток. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. ... возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому ...
Характеристики генераторів змінного
струму
Зовнішня характеристика, т. е. залежність напруги генератора від струму ІГ (/р) при n = const, може визначатися при самовозбуждении і незалежному порушенні.
Зниження напруги зі збільшенням навантаження наслідок падіння напруги в активному і индуктивном опорах обмоток статора, размагничивающего дії реакції якоря, зменшує магнітний потік в повітряному зазорі. З сімейства зовнішніх характеристик визначається максимальний струм, що забезпечується при заданому чи регульованим значенні напруги.
Рис. 3. Характеристики генератора змінного струму : а — швидкісна регулювальну; б — токоскоростная
Швидкісна регулювальну характеристика Iв(n) (рис. За) зазвичай визначається за кількох значеннях струму навантаження. Мінімальна значення струму порушення визначається при струмі навантаження генератора, рівному нулю, і максимальною частоті обертання. Швидкісні регулювальні характеристики дозволяють визначити діапазон зміни струму порушення зі зміною навантаження при постійному напрузі.
Токоскоростная характеристика Iг(n) (рис. 3б) має важливого значення в розробці й виборі генератора.
Усі сучасні автомобільні генератори мають властивістю самообмеження максимального струму . Це з тим, що зі збільшенням частоти обертання ротора генератора, отже, зі збільшенням частоти індукованого в обмотці статора змінного струму збільшується індуктивне опір обмотки статора генератора, пропорційне квадрату числа витків в фазі. У результаті зі збільшенням частоти обертання струм генератора збільшується повільніше, асимптотически прагнучи деякому граничного значенням. При замиканні зовнішньої ланцюга на опір навантаження индуцированная в обмотці статора электродвижущая сила викликає струм
(1.2)
де Ra, і XL — відповідно активне і індуктивне опір обмотки статора.
Зі збільшенням частоти обертання индуктивная складова зростає й стає значно більше активної складової, отже, останню знехтувати. У цьому струм буде постійним, які залежать від частоти обертання, а визначальним пара метрами обмоток генератора і магнітним потоком:
Бесконтактные генератори з електромагнітним порушенням
До безконтактним генераторам з електромагнітним порушенням ставляться индукторные генератори і генератори вкорочені аж дзьобами. Працює генератор так.
Обмотка порушення 1, через яку протікає постійний струм, створює в магнітної системі потік (показаний пунктиром), який за обертанні ротора змінюється за величиною без зміни знака. Цей потік замикається, проходячи через повітряний зазор між втулкой 2 і валом 3, ротор 5, зубці якого виконані у вигляді зірочки, повітряний зазор між ротором і статором, магнитопровод статора 6 і кришку 4.
Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля
... встроенным выпрямительным блоком и микроэлектронным регулятором напряжения. Генераторы представляют собой трехфазную электрическую машину, которая состоит из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и ... со стороны контактных колец к вентилятору. Рис. 2. Генератор: 1 - корпус генератора; 2 - обмотка статора; 3 - ротор; 4 - шкив привода генератора; 5 - ремень; 6 - кронштейн крепления; 7 ...
Зміна магнітного потоку в якорі під час обертання ротора відбувається поза рахунок зміни магнітного опору повітряного зазору між зубцями статора і ротора. Магнитный потік Ф у индукторных генераторів пульсуючий (рис. 1.8).
Магнитный потік в повітряному зазорі періодично змінюється від Фmах, коли осі зубців ротора і статора збігаються, до Фmiп, коли осі зубців ротора і статора зміщено на кут 180 електричних градусів. Отже, магнітний потік має середню постійну
Фср = 0,5(Фmах + ФmiП)
І зміну складову з амплітудою
Фпер = 0,5(Фmах — ФmiП)·
Якщо прийняти це зміна перемінної складової магнітного потоку в зубці по синусоидальному закону
Чинне значення ЭДС холостого ходу
Єо = 2,22 fzs wK (Фmах -ФmiП) = 4,44fZsWкФпер’
3убец і западина ротора (індуктора) генератора утворюють пару полюсів, тому частота струму якоря в індукторі генератора
f=znl60,
де z- число зубців ротора.
У генераторах вкорочені аж полюсами бесконтактность досягається
