То генераторов переменного тока реферат

Привет студент

В витке проводов, вращающемся в магнитном поле, наводится ток. Напряжение снимается с двух контактных колец, изолированных от вала, и через графитовые щетки поступает во внешнюю цепь. Такой ток будет переменным по направлению и по значению. Для увеличения генерируемого тока необходимо использовать дополнительные комплекты полюсов.

Магнитное поле создается магнитами, причем соседние полюса имеют противоположную полярность. Обмотки возбуждения полюсов соединяют последовательно и подключают к выходу генератора или к внешнему источнику. Использование отдельных витков необходимо для получения на выходе генератора нескольких э. д. с. Три выхода со сдвигом фаз на 120° позволяют получить три фазные э. д. с. График э. д. с. трехфазного генератора показан на рис. 14.5. Трехфазная электрическая цепь обладает большим к. п. д. по сравнению с однофазной. Каждая фаза может быть использована как в отдельности, так и вместе с другими. Существуют два способа соединения отдельных фаз источника: соединение по схеме «треугольник» и по схеме «звезда» (рис. 14.6).

Рис. 14.5. Трехфазное выходное напряжение:

1 — первая фаза; 2 — вторая фаза; 3 — третья фаза; 4, 5 — угол сдвига между обмотками якоря соответственно 120° и 40°

Рис. 14.6. Трехфазная схема соединения: а — соединение по схеме «треугольник»; 6 — соединение по схеме «звезда»; I — первая фаза; II — вторая фаза; III — третья фаза

Наибольшее распространение нашло соединение по схеме «звезда», при котором концы фаз соединяются в одну общую точку, а начала фаз подсоединяются с помощью проводов к шинам.

При соединении источника по схеме «треугольник» конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы — с началом третьей, конец третьей фазы — с началом первой. Генераторы имеют вращающийся якорь и неподвижную обмотку возбуждения. В больших мощных генераторах вращается обмотка возбуждения и неподвижен якорь.

В старых конструкциях ток возбуждения поступал от генератора постоянного тока или от возбудителя, сидящего на валу этого же генератора.

Современные генераторы имеют статическую систему самовозбуждения или же выполняются в виде высокоскоростных генераторов бесщетачного типа. Система возбуждения должна управлять реактивной составляющей мощности при том или ином характере нагрузки.

Коэффициент мощности цепи — это косинус угла фазового сдвига между вектором напряжения и тока. При чисто активной нагрузке напряжение и ток совпадают по фазе, коэффициент мощности равен единице. Электрическая мощность в цепи с активным сопротивлением равна произведению значений напряжения и тока. При индуктивной или емкостной нагрузке в сочетании с активной напряжение и ток не совпадают по фазе и коэффициент мощности будет меньше единицы. Электрическая мощность равна произведению напряжения на ток и на коэффициент мощности. При увеличении нагрузки напряжение генератора переменного тока уменьшается, причем это снижение тем больше, чем ниже коэффициент мощности нагрузки. Следовательно, система возбуждения, поддерживающая на выходе генератора переменного тока номинальное напряжение, должна реагировать как на изменение тока в нагрузке, так и на фазовый сдвиг. При этом также необходимо принимать во внимание изменение частоты вращения первичного двигателя.

Ручное управление возбуждением — это трудоемкая операция, поэтому чаще используют автоматический регулятор напряжения, представляющий собой цепь обратной связи, по которой передается напряжение с выхода генератора переменного тока на усилитель. В случае отклонения напряжения генератора от номинального значения появляется сигнал рассогласования, который поступает на усилитель и изменяет возбуждение для корректировки напряжения. В автоматическом регуляторе напряжения есть также элементы стабилизации, предотвращающие рысканье (флуктуации) постоянного напряжения или перерегулировку. В эксплуатации находятся различные типы автоматических регуляторов напряжения в виде угольных столбов, магнитных усилителей, электронных устройств и др. Генераторы переменного тока постоянного возбуждения имеют систему самовозбуждения, а не возбудитель постоянного тока.

Рис. 14.7. Схема распределительной системы электроэнергии переменного тока:

1 — цепи питания освещения; 2 — цепи питания основных потребителей; 3 — понижающий трансформатор; 4 — цепи питания мощных потребителей; 5 — аварийное освещение; 6 — питание с берега; 7 — аварийное питание потребителя постоянным током; 8 — выпрямитель; 9 — батареи; 10— блокировка; 11 — аварийный генератор переменного тока; 12 — дизель-генератор; 13 — турбогенератор

Генераторы переменного тока этого типа обладают большой стабильностью напряжения при внезапных нагрузках, например при прямом пуске больших асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В системе со статическим возбуждением используются трансформаторы и выпрямители — набор последовательно-параллельных элементов для возбуждения генератора. Щетки и кольца применяются для передачи тока в обмотки возбуждения, установленные на роторе. Таким образом, напряжение на выходе генератора есть напряжение холостого хода и при появлении тока нагрузки обеспечивается избыточное возбуждение, достаточное для поддержания постоянного напряжения при любом характере нагрузки. Тщательный подбор компонентов создает систему, функционирующую как саморегулятор напряжения. Дополнительные трудности появляются при конструировании автоматического регулятора напряжения, если нужно учитывать изменение частоты вращения ротора первичного двигателя. Высокооборотный генератор переменного тока бесщеточного типа был разработан для того, чтобы можно было отказаться от возбудителей постоянного тока с коллектором и щеточным механизмом. Генератор переменного тока, ротор системы возбуждения и выпрямители закреплены на одном валу. Выходное напряжение системы возбуждения поступает через выпрямитель по проводам внутри пустотелого вала к обмоткам возбуждения генератора. В генераторе данного типа также используется автоматический регулятор напряжения.

Распределительная система. Напряжение питания поступает от генератора переменного тока на главный распределительный щит распределительной системы переменного тока (рис. 14.7). Значение напряжения обычно не превышает 415 В, но на некоторых больших установках может достигать 3300 В. К основным вспомогательным установкам высокое напряжение подается через выключатели.

Питание маломощного оборудования осуществляется по цепи с предохранителями или миниатюрными выключателями. Низкое напряжение питания применяется, например, для цепей освещения (220 В); оно поступает на распределительную систему через понижающий трансформатор.

Распределительная система должна быть трехпроводной с изолированной или заземленной нейтралью. Системы с заземленной нейтралью находят большое применение, несмотря на то что предпочтение отдается системам с изолированной нейтралью Системы с изолированной нейтралью могут выходить из строя от перепада высокого напряжения, который возникает при коммутации или повреждении системы, что может вызвать повреждение электрооборудования. При использовании систем с заземленной нейтралью возможна потеря управлением таким важным устройством, как рулевое, из-за дефекта в заземляющем проводе. Обрыв заземляющего провода в системе с изолированной нейтралью не приводит к исчезновению литания, а только фиксируется соответствующей индикаторной лампочкой. Следовательно, отдается предпочтение системам с изолированной нейтралью, так как обрыв питающего провода при этой системе не приводит к исчезновению напряжения, что недопустимо на судах.

Силовые системы переменного тока оборудуются контакторами и предохранительными устройствами такими же, как и для распределительных систем постоянного тока. Но оборудование этого типа имеет более простое конструктивное решение вследствие больших напряжений и меньших токов. Для токов до 100 А используется компактный контакторный прерыватель, выполняющий функцию предохранителя или автоматического выключателя. Как недостаток можно отметить, что при срабатывании устройства его обратное подключение осуществляется вручную. Другие разновидности этих устройств объединяются общим названием защитные автоматы, которые могут коммутировать токи до 1 кА. В системы переменного тока желательно включать электроизмерительные приборы или предохранительные устройства, фиксирующие обрыв цепи заземления.

Питание переменным током. При использовании для параллельной работы трехфазных генераторов переменного тока требуется большое количество электроизмерительных приборов, таких как амперметры, вольтметры, частотомеры и устройства синхронизации. Для большинства из этих приборов применяются понижающие трансформаторы, так как это необходимо для безопасной работы с приборами. Возможно также применение переключателей, например, между фазами генератора или шинами питания; следовательно, одним прибором можно измерять различные напряжения.

Ваттметром измеряют мощность, потребляемую от источника питания, которая в зависимости от значения коэффициента мощности нагрузки переменного тока будет меньше произведения напряжения и тока. В связи с невозможностью использования обратной токовой защиты применяют обратную защиту по мощности. Для предотвращения перехода генератора переменного тока в двигательный режим применяют реле обратной мощности. Для нормальной работы двух генераторов необходима синхронность их работы и равенство напряжения на фазах. Переменное напряжение на выходе любого генератора всегда изменяется; следовательно, для двух генераторов, работающих совместно, необходимо, чтобы их напряжения изменялись с одинаковой скоростью или частотой и достигали своего максимального или другого значения одновременно. Тогда генераторы работают в фазе. В настоящее время для проверки этого применяется синхроноскоп. Стрелка указателя синхроноскопа свободно вращается и движется под действием пары сил магнитного поля обоих обмоток. Когда два питающих напряжения находятся в фазе, стрелка устанавливается в положении «12 часов». Вращение стрелки указывает на несовпадение частот. Вращение по часовой стрелке обозначено отметкой «Быстро», а против — «Медленно», что указывает на частоту подключаемого генератора. Прежде чем подсоединить подключаемый генератор к работающему для параллельной работы, необходимо в первую очередь убедиться в равенстве напряжений этих генераторов. Для этого служат вольтметры. Необходимо, чтобы частоты напряжений были в фазе. На практике добиваются того, что у синхроноскопа стрелка медленно движется в направлении «Быстро», и автомат включения на параллельную работу замыкают в тот момент, когда стрелка занимает положение «11 часов». Тогда подключаемый генератор мгновенно примет на себя небольшую нагрузку.

При использовании набора из трех ламп также возможно управлять синхронизацией. Для этого применяется определенный способ соединения ламп: главная лампа включается в разрыв первой фазы, а две другие — в соседние фазы. Если частоты двигателей различны, то лампы будут мигать в зависимости от входной частоты, которая может изменяться в сторону «Больше» или «Меньше». Правильная синхронизация достигается в тот момент, когда главная лампа не горит, а две другие светятся с одинаковой яркостью.

Используемая литература: «Основы судовой техники» Автор: Д.А. Тейлор

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Генераторы переменного тока

Генератор служит для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех приборов электрооборудования автомобиля (кроме стартера) и для заряда аккумуляторной батареи.

Он является основным источником электрической энергии на автомобиле.

В настоящее время на автомобилях получили широкое распространение генераторы переменного тока, что вызвано преимуществами их конструкции перед генераторами постоянного тока: меньшая масса при той же мощности, большой срок службы, меньший расход меди (в 22,5 раза), возможность повышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5 3,0. В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 2550% своей мощности, что улучшает условия заряда аккумуляторной батареи на автомобиле, а, следовательно, и ее срок службы.

Читайте также  Таблетка генератора ваз как проверить

I. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ГЕНЕРАТОРА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Вал генератора приводится во вращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновидным ремнем. Передаточное число клиноременной передачи 1,72,0. При движении автомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современных двигателей составляет 500600 об/мин, максимальная частота 40005000 об/мин. Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а, следовательно, и вала генератора может достигать 8 10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала. Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборы электрооборудования автомобиля, особенно лампы и контрольно-измерительные

приборы, рассчитаны на питание от постоянного напряжения 12 или 24 В. Поддержание постоянства напряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузки генератора (включения потребителей) выполняет специальный прибор, называемый регулятором напряжения.

При снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя ниже 500-700 -об /мин напряжение генератора становится меньше напряжения аккумуляторной батареи. Если батарею не отключить от генератора, она начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляции обмоток генератора и разряду аккумуляторной батареи. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя необходимо вновь включить генератор в систему электрооборудования. Включение генератора в систему электрооборудования, когда его напряжение выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключение генератора от сети, когда его напряжение ниже напряжения аккумуляторной батареи, выполняет специальный прибор, называемый реле обратного тока.

Генератор рассчитан на отдачу определенной максимальной для данного генератора величины тока, однако при неисправности в системе электрооборудования (разряженная аккумуляторная батарея, короткое замыкание и т. д.) генератор может отдавать ток больший, чем тот, на который он рассчитан. Длительная работа генератора в таком режиме приведет к его перегреву и сгоранию изоляции обмоток. Для защиты генератора от перегрузки служит специальный прибор, называемый ограничителем тока.

Все три прибора регулятор напряжения, реле обратного тока и ограничитель токаобъединены в одном устройстве, называемом реле-регулятором.

В некоторых генераторах, например Г-250, переменного тока реле обратного тока и ограничитель тока могут отсутствовать, но в конструкции генератора имеются устройства, выполняющие функции этих приборов.

На рис. 1 показано устройство генератора переменного тока Г-250. Генератор имеет статор 6 с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных, на зубцы статора. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединенных последовательно. Фазные обмотки статора соединены звездой, и их выходные зажимы подключены к выпрямительному блоку 10.

Устройство генератора переменного тока Г-250

Корпус статора набран из отдельных пластин электротехнической стали. Обмотка возбуждения 4 генератора выполнена в виде катушки и помещена на стальной втулке клювообразных полюсов ротора 13. Втулка, клювообразные полюсы ротора и контактные кольца 5 жестко закреплены на валу 3 ротора (прессовая посадка на накатку). Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные и южные полюсы на роторе (рис. 2) (Е.В. Михайловский, «Устройство автомобиля», с. 163).

При вращении ротора магнитное поле полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя в каждой фазе переменную э.д.с.

Схема выпрямления переменного тока

Ток в обмотке возбуждения подводится через щетки 8 (рис.1) и контактные кольца 5, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щётки укреплены в щеткодержателе 9.

Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 1 и 7, которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке 1 со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжной планки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора. Крышки отлиты из алюминиевого сплава.

С целью уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник в задней крышке 7 и отверстия в кронштейнах крышек армированы стальными втулками.

В крышках установлены шариковые подшипники 2 и 12 с двусторонним уплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.

На выступающий конец вала 3 ротора крепится наружный вентилятор 14 (рис. 1) и шкив 15. В крышках имеются вентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Направление движения охлаждающего воздуха от крышки со стороны контактных колец к вентилятору.

В крышке со стороны контактных колец устанавливается выпрямительный блок 10, собранный из кремниевых вентилей (диодов), допускающих рабочую температуру корпуса плюс 150°С.

Типы выпрямительных блоков

Выпрямительный блок ВБГ-1. (рис. 4) состоит из трех моноблоков, соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя

Каждые два вентиля выпрямителя размещены в моноблоке, выполняющем одновременно роль радиатора и токопроводящего зажила средней точки схемы 3. В корпусе моноблока-радиатора 4 имеются два гнезда, в которых собраны р-п-переходы выпрямительных вентилей. В одном гнезде р-п-переход имеет на корпусе р-зону, а в другом п-зону. Противоположные зоны переходов имеют гибкие выводы 9, которые соединяют моноблок с соединительными шинами 2. Отрицательная шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора. В более поздних конструкциях выпрямительных блоков БПВ-4-45 (рис. 4,б) на ток 45 А применяют кремниевые вентили типа ВА-20, которые запрессованы в теплоотводы 12 отрицательной и положительной полярности по три вентиля в каждый. Теплоотводы изолированы один от другого пластмассовыми втулками-изоляторами 13. Обратный ток вентилей не превышает 3 мА, а собранного блока 10 мА. Для генераторов с максимальной мощностью до 1200 Bт (Г-228) применяют кремниевые выпрямительные блоки ВБГ-7-Г на ток 80 А (рис. 4, в) или БПВ-7-100. В блоках БПВ-7Т и БПВ-7-100 применены вентили ВА-20 по два параллельно в каждом плече, по шесть вентилей в каждом теплоотводе. Блок БПВ-7-100 на ток 100 A и его электрическая схема показаны на рис. 4, г.

Для снижения уровня радиопомех в блоках, ВБР-7-Г и, БПВ-7-100 установлен параллельно зажимам «+», и «» генератора конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ. Общий вид вентиля BA-20 по

Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля

В современных автомобилях электрическая энергия применяется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах, пуска двигателя стартером, освещения дороги, звуковых и световых сигналов, внутреннего освещения автомобиля и питания различных электрических приборов.

Источником тока для питания всех потребителей электрического тока на автомобилях служат генератор и аккумуляторная батарея, соединенные параллельно. Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батарея — химическую в энергию в электрическую.

Генератор служит для питания током электроприборов при работе двигателя на средних и больших оборотах, а также для подзарядки батареи аккумуляторов. Он является основным источником тока в системе электроснабжения автомобиля. На современных автомобилях применяют источники тока и потребители с номинальным напряжением 12 или 24 В. На легковых автомобилях — 12В.

Действие электрогенераторов основано на явлении электромагнитной индукции. Каждый раз, когда проводник тока пересекает магнитные силовые линии или наоборот, когда магнитные силовые линии пересекают проводник, в нем возбуждается электрическое напряжение, величина которого тем выше, чем больше скорость пересечения и плотность магнитного потока. Если замкнуть этот проводник, то в цепи появится ток.

По принципу действия и устройству генераторы бывают постоянного и переменного тока. В настоящее время применяются генераторы переменного тока, т.к мощность и срок службы таких генераторов выше, они имеют меньшую массу при той же мощности, расход меди в 2-2,5 раз меньше. Возможность повышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5-3,0. В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератора отдает до 25-50% своей мощности, что улучшает условие заряда аккумулятора, следовательно, и его срок службы.

С развитием автомобилестроения автозаводы постоянно совершенствуют конструкцию автомобилей. Совершенствуются и генераторы, применяемые в них.

Использование полупроводников и микросхем позволило повысить надежность, качество работы генераторов, упростить их обслуживание.

1. Устройство генератора переменного тока

Генератор переменного тока различных типов, например, Т250, Т266, Т271, имеют незначительные конструктивные отличия между собой. На автомобилях Зил-130, Газ-53 применяется генератор типа 37.3301 со встроенным выпрямительным блоком и микроэлектронным регулятором напряжения.

Техническое обслуживание и ремонт генератора автомобиля ВАЗ

. повреждения обычно являются следствием нарушения правил эксплуатации автомобиля (перегрузкой, неправильным управлением, а также дорожно-транспортным . изнашивания наблюдается на деталях цилиндропоршневой группы двигателя, деталях цилиндров гидропривода тормозов и сцепления. . результате воздействия разрядов при прохождении электронного тока, например, между электродами свечей зажигания или .

Генераторы представляют собой трехфазную электрическую машину, которая состоит из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и приводного шкива 5 (рис.1).

Крышки и статор стянуты в единое целое стяжным болтом.

Статор 1 представляет собой электромагнит. Он собран из стальных пластин, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности статора кренится трехфазная обмотка, которая укладывается в пазы. Их всего 18, и они расположены равномерно по окружности. В каждой фазе имеется 6 катушек, соединенных последовательно. Фазовые обмотки статора соединены звездой: начала обмоток соединены вместе, а их концы присоединены к трем зажимам выпрямительного блока 12.

Ротор 3 состоит из двух клювообразных стальных наконечников катушки возбуждения, помещенной на стальной втулке, которые жестко закреплены на валу.

Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам 7. Эти кольца изолированы от вала ротора изоляционной втулкой, на которую они напрессованы. Вал ротора вращается в шариковых подшипниках, которые крепятся в передней 13 и задней 14 крышках. Шарикоподшипники с двухсторонним уплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.

На задней крышке закрепляются полупроводниковый выпрямительный блок 10 и щеткодержатель 9 со щетками и пружинами. Ротор вращается от коленчатого вала. Для этого служит приводной шкив 5. Шкив и вентилятор закрепляются на переднем конце роторного вала. В крышках имеются вентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Напряжение воздуха — от крыши 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 — контактные кольца; 8 — щетки; 9 — регулятор напряжения; 10 — вывод «30» для подключения потребителей; 11 — вывод «61» для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов; 12 — выпрямитель.

Читайте также  Бензиновый генератор калибр бэг 6500 эм 220 380

После включения зажигания ток из аккумулятора через щетки и кольца поступают в обмотку возбуждения ротора и создает магнитное поле. После пуска двигателя начинает вращаться ротор. Магнитное поле полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя в каждой фазе статора переменную по величине и направлению э. д. с. Переменный ток, полученный в генераторе, подводится к выпрямителю, при помощи которого он преобразуется в постоянный, затем он направляется к потребителям и на подзарядку аккумулятора Вал генератора (ротора) приводится во вращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновидным ремнем.

Передаточное число клиноременной передачи 1,7-2,0. При движении автомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современных двигателей составляет 500-600 об/мин, максимальная частота 4000-5000 об/мин. Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а следовательно, и вала генератора может достигать 8-10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала. Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборы электрооборудования рассчитаны на питание от постоянного напряжения 12В. Поддержание постоянства напряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузки генератора (включение потребителей) выполняет регулятор напряжения.

Автомобильные генераторы

. вращения я ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, .

При снижении частоты вращения коленвала ниже 500-700 об/мин напряжение генератора становится меньше напряжения аккумулятора. Если его не отключать от генератора, он начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляции обмоток генератора и разряду аккумулятора. При увеличении частоты вращения коленвала необходимо вновь включить генератор в систему электрооборудования. Включение генератора и отключение выполняет реле обратного тока. В современных автомобилях, благодаря применению полупроводниковых выпрямителей, обладающие свойством пропускать ток только в одном направлении от генератора к аккумулятору, необходимость установки реле обратного тока отпадает. Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и возрастании частоты вращения ротора. Это происходит следующим образом.

При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, а это приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.

В катушках статора наводится меньшая э. д. с., поэтому максимальная сила тока, отдаваемая генератором, ограничивается. При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора. Вследствие этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также ведет к ограничению максимальной силы тока генератора.

2. Принцип работы генератора переменного тока

Автомобильные генераторы переменного тока относятся к синхронным электрическим машинам, потому что частота вращения ротора и частота наводимой в обмотках статора э. д. с. жестко связаны между собой отношением:

  • где f частота переменного тока, Гц;
  • р — число пар полюсов генератора;
  • п — частота вращения ротора, об/мин. Важной характеристикой обмотки статора является число пазов на полюс и фазу, равное

где Z — общее число пазов на статоре; 2р — число полюсов генератора; т — число фаз генератора. В отечественных автомобильных генераторах применяются трехфазные обмотки с числом пазов на полюс и фазу q, равным 0, 5; 1 и 2.

Рис. 2. Магнитная система генератора: 1 — втулка; 2 — обмотка возбуждения; 3 — полюсные наконечники (клювы) одной (северной) полярности; 4 — полюсные наконечники (клювы) другой (южной) полярности; 5 — статор; 6 — обмотка статора; 7 — основной магнитный поток; 8 — магнитный поток рассеяния.

Катушки обмотки статора в большинстве случаев имеют по нескольку витков, но на схемах обмотки они, как правило, условно изображаются одновитковыми, так как схема соединения катушек друг с другом не зависит от числа витков в катушке.

Электродвижущая сила в фазных обмотках генератора возникает при пересечении проводников обмотки статора магнитным потоком, созданным обмоткой возбуждения. При замыкании выключателя зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения генератора. Вокруг обмотки возбуждения 2 возникает магнитный поток (рис.2, рабочая часть 7 которого проходит через втулку 1 и вал, распределяется по клювообразным полюсам 3 одной полярности N, выходит из полюсов этой полярности, пересекает воздушный зазор между ротором и статором, проходит по зубцам и спинке статора 5, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюса другой полярности S и замыкается через эти полюса опять на втулку 1 и вал.

Часть магнитного потока, созданного обмоткой возбуждения, замыкается по воздуху мимо статора, не охватывая провода его обмотки. Эта часть магнитного потока 8 называется магнитным потоком рассеяния и в наведении электродвижущей силы в обмотке статора 6 не участвует.

При вращении ротора под каждым зубцом статора проходят попеременно то северный, то южный полюс ротора.

Величина магнитного потока, проходящего через зубцы статора при этом изменяется по величине и направлению, пересекая проводники трехфазной обмотки статора, заложенной в пазы между зубцами.

Действующее (эффективное) значение электродвижущей силы, наводимой в обмотке одной фазы генератора при данной величине рабочего магнитного потока Фя. определяется по формуле , где f — частота индуктированной э. д. с.;

  • w — число последовательно соединенных витков в обмотке одной фазы статора;
  • Ф — значение рабочего магнитного потока в воздушном зазоре генератора, Вб;
  • Kоб — коэффициент. генераторах применяются трехфазные обмотки с числом пазов на полюс и фазу q, равным 0, 5;
  • 1 и 2.

В автомобильных синхронных генераторах применяют

клювообразный полюс, имеющий трапецеидальную форму поверхности, обращенную к расточке (т.е. внутренней поверхности) статора. Такой полюс обеспечивает форму кривой э. д. с., близкую к синусоидальной.

3. Технические характеристики генераторов переменного тока

Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением не обладают свойством самовозбуждения. Поэтому в начале работы генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи. Лишь когда напряжение генератора становится больше напряжения батареи, питание обмотки возбуждения осуществляется через выпрямитель от обмотки статора.

При протекании тока по обмотке возбуждения вокруг ротора возникает магнитное поле, в области которого находится и обмотка статора. При вращении ротора магнитные силовые линии поля ротора пересекают фазы обмотки статора и в них наводятся э. д. с. переменного направления, сдвинутые на 120 градусов. Под действием э. д. с. при подключении к генератору потребителей по обмотке статора протекает переменный ток, который выпрямляется при помощи диодов.

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и возрастании частоты вращения ротора. Это обусловлено следующими причинами При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.

Благодаря этому в катушках статора наводится меньшая э. д. с. и величина максимальной силы тока, отдаваемого генератором, ограничивается.

При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора.9

В следствии этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.

Реферат Генераторы переменного тока

" генератори змінного струму"
Генераторы переменного тока
Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т.п. Область применения каждого из перечисленных видов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но неспособны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС (в рассмотренной модели это вращающаяся рамка). Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока Ф= BS
через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходиться при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу. В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Читайте также  Атмосферные водные генераторы что это такое

Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

Генераторы переменного тока

Генератор служит для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех приборов электрооборудования автомобиля (кроме стартера) и для заряда аккумуляторной батареи. Он является основным источником электрической энергии на автомобиле.

Содержание работы

Введение
I. Устройство и работа генератора переменного тока
II. Т.О. генератора
III. Диагностика генератора
Список использованной литературы

Содержимое работы — 2 файла

generators.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Эксплуатация автомобильного транспорта»

По дисциплине: «Устройство автомобиля»

Генераторы переменного тока

студент группы ___________

Введение

I. Устройство и работа генератора переменного тока
II. Т.О. генератора
III. Диагностика генератора
Список использованной литературы

Введение

Генератор служит для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех приборов электрооборудования автомобиля (кроме стартера) и для заряда аккумуляторной батареи.

Он является основным источником электрической энергии на автомобиле.

В настоящее время на автомобилях получили широкое распространение генераторы переменного тока, что вызвано преимуществами их конструкции перед генераторами постоянного тока: меньшая масса при той же мощности, большой срок службы, меньший расход меди (в 2—2,5 раза), возможность повышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5— 3,0. В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 25—50% своей мощности, что улучшает условия заряда аккумуляторной батареи на автомобиле, а, следовательно, и ее срок службы.

I. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ГЕНЕРАТОРА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Вал генератора приводится во вращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновидным ремнем. Передаточное число клиноременной передачи 1,7—2,0. При движении автомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современных двигателей составляет 500—600 об/мин, максимальная частота 4000—5000 об/мин. Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а, следовательно, и вала генератора может достигать 8 — 10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала. Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборы электрооборудования автомобиля, особенно лампы и контрольно-измерительные

приборы, рассчитаны на питание от постоянного напряжения 12 или 24 В. Поддержание постоянства напряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузки генератора (включения потребителей) выполняет специальный прибор, называемый регулятором напряжения.

При снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя ниже 500-700 -об /мин напряжение генератора становится меньше напряжения аккумуляторной батареи. Если батарею не отключить от генератора, она начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляции обмоток генератора и разряду аккумуляторной батареи. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя необходимо вновь включить генератор в систему электрооборудования. Включение генератора в систему электрооборудования, когда его напряжение выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключение генератора от сети, когда его напряжение ниже напряжения аккумуляторной батареи, выполняет специальный прибор, называемый реле обратного тока.

Генератор рассчитан на отдачу определенной максимальной для данного генератора величины тока, однако при неисправности в системе электрооборудования (разряженная аккумуляторная батарея, короткое замыкание и т. д.) генератор может отдавать ток больший, чем тот, на который он рассчитан. Длительная работа генератора в таком режиме приведет к его перегреву и сгоранию изоляции обмоток. Для защиты генератора от перегрузки служит специальный прибор, называемый ограничителем тока.

Все три прибора — регулятор напряжения, реле обратного тока и ограничитель тока—объединены в одном устройстве, называемом реле-регулятором.

В некоторых генераторах, например Г-250, переменного тока реле обратного тока и ограничитель тока могут отсутствовать, но в конструкции генератора имеются устройства, выполняющие функции этих приборов.

На рис. 1 показано устройство генератора переменного тока Г-250. Генератор имеет статор 6 с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных, на зубцы статора. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединенных последовательно. Фазные обмотки статора соединены звездой, и их выходные зажимы подключены к выпрямительному блоку 10.

Устройство генератора переменного тока Г-250

Корпус статора набран из отдельных пластин электротехнической стали. Обмотка возбуждения 4 генератора выполнена в виде катушки и помещена на стальной втулке клювообразных полюсов ротора 13. Втулка, клювообразные полюсы ротора и контактные кольца 5 жестко закреплены на валу 3 ротора (прессовая посадка на накатку). Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные и южные полюсы на роторе (рис. 2) ( Е.В. Михайловский, «Устройство автомобиля», с. 163).

При вращении ротора магнитное поле полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя в каждой фазе переменную э.д.с.

Схема выпрямления переменного тока

Ток в обмотке возбуждения подводится через щетки 8 ( рис.1 ) и контактные кольца 5, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щётки укреплены в щеткодержателе 9.

Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 1 и 7, которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке 1 со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжной планки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора. Крышки отлиты из алюминиевого сплава.

С целью уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник в задней крышке 7 и отверстия в кронштейнах крышек армированы стальными втулками.

В крышках установлены шариковые подшипники 2 и 12 с двусторонним уплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.

На выступающий конец вала 3 ротора крепится наружный вентилятор 14 ( рис. 1 ) и шкив 15. В крышках имеются вентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Направление движения охлаждающего воздуха — от крышки со стороны контактных колец к вентилятору.

В крышке со стороны контактных колец устанавливается выпрямительный блок 10, собранный из кремниевых вентилей (диодов), допускающих рабочую температуру корпуса плюс 150°С.

Типы выпрямительных блоков

Выпрямительный блок ВБГ-1. ( рис. 4 ) состоит из трех моноблоков, соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя

Каждые два вентиля выпрямителя размещены в моноблоке, выполняющем одновременно роль радиатора и токопроводящего зажила средней точки схемы 3. В корпусе моноблока-радиатора 4 имеются два гнезда, в которых собраны р-п-переходы выпрямительных вентилей. В одном гнезде р-п-переход имеет на корпусе р-зону, а в другом — п-зону. Противоположные зоны переходов имеют гибкие выводы 9, которые соединяют моноблок с соединительными шинами 2. Отрицательная шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора. В более поздних конструкциях выпрямительных блоков БПВ-4-45 ( рис. 4,б ) на ток 45 А применяют кремниевые вентили типа ВА-20, которые запрессованы в теплоотводы 12 отрицательной и положительной полярности по три вентиля в каждый. Теплоотводы изолированы один от другого пластмассовыми втулками-изоляторами 13. Обратный ток вентилей не превышает 3 мА, а собранного блока —10 мА. Для генераторов с максимальной мощностью до 1200 Bт (Г-228) применяют кремниевые выпрямительные блоки ВБГ-7-Г на ток 80 А ( рис. 4, в ) или БПВ-7-100. В блоках БПВ-7Т и БПВ-7-100 применены вентили ВА-20 по два параллельно в каждом плече, по шесть вентилей в каждом теплоотводе. Блок БПВ-7-100 на ток 100 A и его электрическая схема показаны на рис. 4, г .

Для снижения уровня радиопомех в блоках, ВБР-7-Г и, БПВ-7-100 установлен параллельно зажимам «+», и «—» генератора конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ. Общий вид вентиля BA-20 показан на рис. 5 . Номинальный ток вентиля 20 А., Для упрощения схемы, электрических соединений вентили выпускаются в двух исполнениях — с прямой и обратной полярностью корпусам ( рис. 5, б ). В вентилях прямой полярности «+» выпрямленного будет на корпусе, в вентилях обратной полярности будет «—» выпрямленного тока.

Вентили прямой и обратной полярности различаются цветом маркировки, наносимой краской на донышке корпуса. Вентили прямой полярности: («+» на корпус) помечают красной краской, а вентили обратной полярности ( «—» на корпус) — черной.

Кремниевый вентиль ВА-20

Электрическая схема соединения обмоток генератора и выпрямителей показана на рис 3, а . При вращении ротора генератора в каждой фазе индуктируется переменное напряжение изменение которого за один период показано на рис. 3, б . После выпрямления кривые фазного напряжения примут вид изображенный на рис. 3,в . Выпрямленное напряжение будет почти постоянным, (линия 1 на рис. 3,в ), причем частота пульсаций выпрямленного напряжения будет в шесть раз больше, чем частота в фазных обмотках ( Ю.И. Боровских, «Устройство автомобилей», с. 183).

С увеличением, частоты вращения повышается частота тока, индуктированного в фазных отмотках генератора переменного тока, и возрастает индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при большой частоте, вращения ротора, когда генератор может отдавать максимальную мощность, не возникает опасности его перегрузки, поскольку сила тока генератора ограничивается повышенным индуктивным сопротивлением его обмоток. Это явление в генераторах переменного тока называется свойством самоограничения. Автомобильные генераторы Г-250, Г-270, Г-221 и другие сконструированы таким образом, что не нуждаются в ограничителе тока.

Свойство вентилей пропускать ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее) исключает необходимость установки в реле-регуляторе реле обратного тока. Таким образом, реле-регуляторе работающем с автомобильным генератором переменного тока, может применяться только регулятор напряжения. Это значительно упрощает конструкцию и снижает размеры, вес и стоимость реле-регулятора. Пути тока через вентили выпрямителя при прохождении обмотками первой фазы северного и южного полюсов ротора показаны на рис. 3, а стрелками. Как видно из схемы, при наличии в обмотках первой фазы переменного по направлению тока ток в цепи нагрузки (Rн) будет постоянным. Аналогично происходит процесс и в других фазах.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: