Технические характеристики генераторы автомобильные
Автомобильный генератор. Виды и устройство. Работа и особенности
Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.
Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и аккумуляторная батарея, которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.
Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.
Виды автогенераторов
Существует два вида генераторов, применяемых на автомобилях.
- Генератор постоянного тока на современных автомобилях не используется. Для его работы не требуется выпрямление тока. Ранее применялся на автомобилях Победа, ГАЗ-51 и некоторых других марках, выпущенных до 1960 года.
- Генератор переменного тока широко применяется на автомобилях в настоящее время. Первые такие генераторы были разработаны в Америке в 1946 году. Это более надежная и современная конструкция. На выходе генератора встроен полупроводниковый выпрямитель.
Устройство и работа
Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.
Генератор постоянного тока
Такие автогенераторы имеют много недостатков:
- Малая эффективность работы.
- Недостаточная мощность.
- Несовершенная схема подключения.
- Необходим постоянный контроль.
- Частое техническое обслуживание.
- Малый срок службы.
Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.
Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие магнитное поле электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.
Автомобильный генератор переменного тока
Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.
Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.
На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.
Статор автогенератора состоит:
Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.
Ротор генератора состоит:
Автомобильный генератор имеет особенный вид системы полюсов ротора, состоящей из двух половин, имеющих выступы в виде клюва. На каждой половине имеется шесть полюсов, которые изготавливаются методом штамповки. Полюсные половины напрессовываются на вал. Между ними устанавливается втулка, на которой расположена обмотка возбуждения.Вал ротора обычно изготавливается из автоматной стали низкой твердости. Но при использовании роликового подшипника, который работает на конце вала со стороны задней крышки, вал изготавливают из твердой легированной стали, при этом цапфу вала подвергают закалке. Конец вала имеет резьбу, шпоночный паз для фиксации шкива.
В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.
Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.
Автогенераторы могут оснащаться двумя типами щеток:
- Меднографитовые.
- Электрографитовые.
Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.
Узел выпрямления используется двух типов
- Теплоотводящие пластины, в которые запрессованы силовые диоды выпрямителя.
- Конструкция с большими ребрами охлаждения, на которые припаиваются таблеточные диоды.
Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.
Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.
В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.
Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.
На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.
Регулятор напряжения
Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.
Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.
Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.
Работа генератора
При запуске двигателя автомобиля главным потребителем электричества является стартер. При этом сила тока может достичь нескольких сотен ампер. В таком режиме электрооборудование работает только от аккумулятора, который подвержен сильному разряду. После запуска мотора автомобильный генератор является основным источником питания.
Во время работы двигателя происходит непрерывная дозарядка аккумулятора и обеспечивается работа электрических потребителей, подключенных к бортовой сети автомобиля. Если генератор выйдет из строя, то аккумуляторная батарея быстро разрядится. После зарядки напряжение аккумулятора и генератора отличается незначительно, поэтому зарядный ток уменьшается.
При работе мощных электроприборов автомобиля и низких оборотах двигателя, общий ток потребления становится выше способности генератора, поэтому реле напряжения переключает питание на аккумулятор.
Крепление и привод
Генератор приводится в действие с помощью шкива двигателя через ременную передачу. Обороты вращения генератора зависят от диаметра шкива генератора и шкива коленвала двигателя.
Современные автомобили оснащены поликлиновым ремнем, так как он обладает большей гибкостью и может приводить в действие шкивы небольшого диаметра. Это позволяет получить большие обороты генератора. Ремень может натягиваться разными способами, в зависимости от марки автомобиля и конструкции натяжителя. Чаще всего в качестве натяжителя используют специальные ролики.
Неисправности
Автогенераторы представляют собой надежное устройство, однако у них также случаются некоторые неисправности, которые делятся на два вида:
- Механические неисправности чаще всего возникают вследствие износа деталей: шкива, приводного ремня, подшипников качения, меднографитных щеток. Такие неисправности легко обнаруживаются, так как возникают посторонние шумы, стуки со стороны генератора. Эти поломки устраняют путем замены изношенных деталей, так как восстановлению они не подлежат.
- Электрические неисправности возникают гораздо чаще. Они могут выражаться в замыкании обмоток статора или ротора, поломке регулятора напряжения, пробое выпрямителя и т.д. До выявления неисправностей такие поломки могут отрицательно повлиять на аккумуляторную батарею. Например, пробитый регулятор напряжения будет постоянно перезаряжать батарею. При этом нет особых внешних признаков. Это выявляется только с помощью замеров напряжения выхода генератора.
Электрические неисправности также устраняются путем замены неисправных деталей новыми. Замыкание в обмотках требует их перемотки, что значительно повышает стоимость ремонта. В торговой сети можно найти запчасти к генераторам, в том числе и корпус статора с обмотками.
Похожие темы: Комментарии:
Похожее
electrosam.ru
Характеристики генераторов,применяемых на иномарках
Характеристики генераторов
Основной характеристикой генераторной установки является ее токоскоростная характеристика
(ТСХ), т. е. зависимость тока, отдаваемого генератором в сеть, от частоты вращения его ротора при постоянной величине напряжения на силовых выводах генератора. Характеристика эта определяется при работе генераторной установки в комплекте с полностью заряженной аккумуляторной батареей с номинальной емкостью выраженной в А •ч, составляющей не менее 50% номинальной силы тока генератора. Характеристика может определяться в холодном и нагретом состояниях генератора. При этом под холодным состоянием понимается такое, при котором температура всех частей и узлов генератора равна температуре окружающей среды, величина которойТокоскоростная характеристика имеет характерные точки
, к которым относятся:
n
0 - начальная частота вращения без нагрузки. Поскольку обычно снятие характеристики начинают с тока нагрузки (около 2 А, то эта точка получается экстраполяцией снятой характеристики до пересечения с осью абсцисс.
n
L - минимальная рабочая частота вращения, т. е. частота вращения, примерно соответствующая частоте холостого хода двигателя. Условно принимается, nL = 1500 мин-'. Этой частоте соответствует ток IL.
Фирма Bosch
для
"компактных" генераторов приняла nL=1800 мин'. Обычно IL составляет 40...50% номинального тока.
nR - номинальная частота вращения, при которой вырабатывается номинальный ток IR. Эта частота вращения принята nR = 6000 мин', IR - наименьшая сила тока, который генераторная установка должна выработать при частоте вращения nR.
NMAX - максимальная частота вращения. При этой частоте вращения генератор вырабатывает максимальную силу тока IMAX . Обычно максимальная сила тока мало отличается от номинальной IR (не более, чем на 10%).
Фирмы приводят в своих информационных материалах в основном только характерные точки токоскорост
ной характеристики. Однако, для генераторных установок легковых автомобилей с достаточной степенью точности можно определить токоскоростную характеристику по известной номинальной величине силы тока / и характеристике по рис. 13, где величины силы тока генератора даны по отношению к ее номинальной величине.
Рис
. 13. Выходные характеристики автомобильных генераторов. 1 - токоскоростная характеристика. 2 - КПД по точкам токоскоростной характеристикиКроме токоскоростной характеристики генераторную уста
новку характеризует еще и частота самовозбуждения. При работе генератора на автомобиле в комплекте с аккумуляторной батареей генераторная установка должна самовозбуждаться причастоте вращения двигателя меньшей
, чем частота вращения его холостого хода. При этом, конечно, в схему должны быть включены лампа контроля работоспособного состояния генераторной установки мощностью, оговоренной для нее фирмой -изготовителем генератора и параллельно ей резисторы
, если они предусмотрены схемой.Другой характеристикой
, по которой можно представить энергетические способности генератора, т. е. определить величину мощности, забираемой генератором от двигателя, является величина его коэффициента полезного действия (КПД), определяемого в режимах соответствующих точкам токоскоростной характеристики (рис. 13), величина КПД по рис. 13 приведена для ориентировки , т. к. она зависит от конструкции генератора - толщины пластин, из которых набран статор, диаметра контактных колец, подшипников, сопротивления обмоток и т. п., но, главным образом, от мощности генератора.Чем генератор мощнее
, тем его КПД вышеНаконец
, генераторную установку характеризует диапазон ее выходного напряжения, при изменении в определенных пределах частоты вращения, силы тока нагрузки и температуры. Обычно в проспектах фирм указывается напряжение между силовым выводом "+" и "массой" генераторной установки в контрольной точке илинапряжение настройки регулятора при холодном состоянии генераторной установки частоте вращения
6000 мин', нагрузке силой тока 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также термокомпенсация - изменение регулируемого напряжения в зависимости от температуры окружающей среды. Термокомпенсацияуказывается в виде коэффициента
, характеризующего изменение напряжения при изменении температуры окружающей среды на ~1°С. Как было показано выше, с ростом температуры напряжение генераторной установки уменьшается. Для легковых автомобилей некоторые фирмыпредлагают генераторные установки со следующим напряжением настройки регулятора и термокомпенсацией:
Напряжение настройки,В
14,1±0,1 14,5±0,1Термокомпенсация
, мВ/°С 7±1,5 -10±2
Ниже приводятся основные характеристики и особенности конструкции генераторов зарубежных фирм
.Следует помнить
, что под генератором фирмы имеют в виду генераторную установку, т. е. генератор в комплекте со встроенным в него регулятором напряжения.Autocop.ru ® 2007 All rights reserved © | [email protected] | 8 (49449) 5 48 26
www.autocop.ru
3. Характеристики автомобильных генераторов - Ремонт стартеров и генераторов Спб грузовых, легковых автомобилей и автолебедок
Свойства автомобильного генератора переменного тока определяются рядом характеристик, связывающих между собой следующие основные величины: фазное Uф, линейное Uл и выпрямленное Ud напряжения; фазный ток Iф; выпрямленный ток Id нагрузки генератора; ток возбуждения Iв генератора; частоту вращения n генератора.
Характеристики генератора представляют собой зависимость между двумя какими-либо величинами при неизменных значениях остальных величин. Основными характеристиками являются;
характеристика холостого хода — зависимость э.д.с. генератора от тока возбуждения E=f(Iв) при постоянной частоте вращения и токе нагрузки Iн, равном нулю;
внешняя характеристика — зависимость выпрямленного напряжения генератора Ud от тока нагрузки Iн при постоянной частоте вращения n и определенном значении тока возбуждения Iв;
регулировочная характеристика — зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки Iн при неизменном значении линейного напряжения генератора Un;
нагрузочная характеристика — зависимость выпрямленного напряжения генератора Ud от тока возбуждения Iв при неизменном токе нагрузки Iн;
токоскоростная характеристика (название характеристики дано Ю. А. Купеевым) — зависимость тока нагрузки генератора Iн от частоты вращения ротора генератора n и скорости движения автомобиля при неизменных значениях выпрямленного напряжения Ud на зажимах генератора и тока возбуждения генератора Iв.
Автомобильные генераторы приводятся во вращение от двигателя внутреннего сгорания с постоянным передаточным отношением привода, поэтому частота вращения ротора генератора может изменяться от минимального значения, соответствующего частоте вращения коленчатого вала в режиме холостого хода автомобильного двигателя до максимального значения, соответствующего максимальной скорости движения автомобиля.
Отношение минимальной и максимальной частот вращения ротора генераторов может составлять: 1:12 — для автомобилей с карбюраторными двигателями; 1:4 — для автомобилей с дизельными двигателями.
Поэтому характеристики автомобильных генераторов в противоположность общепромышленным генераторам снимаются не при одном значении частоты вращения, а при различных значениях частоты вращения n и образуют обычно семейство характеристик, покрывающих весьдиапазон изменения частоты вращения от минимальной до максимальной.
Характеристика холостого хода , как следует из уравнения э. д. с. генератора, для различных частот вращения выражается семейством характеристик (рис. 13).
На рис. 13 ток возбуждения дан в относительных единицах Iв/Iвн т. е. по отношению к номинальному току возбуждения.
С другой стороны, э. д. с. холостого хода прямо пропорциональна частоте вращения п, так как при заданном значении тока возбуждения Iв магнитный поток Фб в воздушном зазоре не зависит от частоты вращения.
По характеристике холостого хода определяется начальная частота вращения ротора генератора, при которой напряжение генератора достигает расчетной величины.
В практике характеристику холостого хода определяют или по величине фазной э. д. с. Eф, или по линейному значению э. д. с. Eл = корень из 3Eф, или иногда по значению выпрямленного напряжения холостого хода Ud, практически равного для трехфазной схемы А Н. Ларионова:
Ud=(2,0-2,15)Eф
Внешняя характеристика автомобильного генератора также выражается семейством кривых, соответствующих различным частотам вращения ротора генератора (рис. 14).
Как известно, снижение напряжения при увеличении нагрузки автомобильного генератора происходит: из-за падения напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора, из-за размагничивающего действия магнитного потока реакции якоря, уменьшающего магнитный поток в воздушном зазоре, а также из-за падения напряжения в цепи выпрямителя.
Внешние характеристики могут определяться при самовозбуждении или при независимом возбуждении. Схемы соединения для снятия внешних характеристик показаны на рис. 15.
Внешние характеристики при самовозбуждении снимаются по схеме, показанной на рис. 15, а. Каждая характеристика снимается при неизменном значении частоты вращения генератора и
неизменном сопротивлении цепи возбуждения.
Верхняя ветвь внешней характеристики на участке АВ (см. рис.14, а) соответствует устойчивой работе генератора, когда при уменьшении сопротивления нагрузочного реостата напряжение генератора падает медленнее, чем сопротивление, и ток генератора возрастает. Нижняя ветвь внешней характеристики соответствует неустойчивой работе генератора.
Из семейства внешних характеристик, снятых при самовозбуждении, определяется, как правило, величина максимального тока, которая обеспечивается при заданном номинальном или регулируемом значении напряжения.
Семейство внешних характеристик, снятых по схеме независимого возбуждения, изображено на рис. 14, б. Каждая характеристика снимается при определенных значениях частоты вращения ротора генератора и напряжения постоянного тока, подводимого к обмотке возбуждения, что соответствует определенному значению тока возбуждения генератора.
В отличие от внешних характеристик, снятых при самовозбуждении, ток короткого замыкания генератора здесь больше номинального тока нагрузки и имеет максимальную величину
при максимальной частоте вращения. Значение тока нагрузки, определяемое при независимом
возбуждении, больше значения тока нагрузки, определяемого по схеме самовозбуждения, на величину тока возбуждения.
Регулировочная характеристика обычно определяется при нескольких значениях тока нагрузки генератора Iн — минимальной, средней и максимальной, и имеет вид, представленный на рис. 16.
Минимальное значение тока возбуждения генератора Iвmin определяется при Iн=0 и заданной максимальной частоте вращения ротора генератора. Из регулировочных характеристик обычно
определяют диапазон изменения тока возбуждения с изменением тока нагрузки при неизменном значении выпрямленного напряжения Ud=const.
Токоскоростная характеристика генератора может определяться при независимом возбуждении или при самовозбуждении, однако основное практическое значение имеет характеристика, снятая при самовозбуждении. Электрические схемы соединений генератора для снятия токоскоростных характеристик те же, что и при снятии внешних характеристик (см. рис. 15).
Токоскоростная характеристика генератора Iн=f(n) имеет значительную кривизну (рис. 17), так как с увеличением частоты вращения п отдаваемый генератором ток Iн растет все медленнее. Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения ротора генератора, а следовательно, с увеличением частоты индуктированного 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, ассимптотически стремясь к некоторому предельному значению.
Действительно, при замыкании внешней цепи на сопротивление нагрузки индуктированная в обмотке статора электродвижущая сила вызывает ток
где r — активное сопротивление обмоток статора; R — сопротивление нагрузки;
х — индуктивное сопротивление обмотки генератора.
Сх и Су — постоянные величины.Подставляя в уравнение тока значения Е и х , получим
При малой частоте вращения ротора величина С*Сyn*n мала по сравнению с (r+R)*(r+R) и ею можно пренебречь, тогда
Как видно из формулы, ток при малой частоте вращения растет пропорционально частоте вращения (начальная часть характеристики на рис. 17).При возрастании частоты вращения возрастает значение С*Cуn*n и при большой частоте вращения можно пренебречь значением (r+R)*(r+R); тогда ток будет равен:
т. е. ток будет равен какой-то постоянной величине, не зависящей от частоты вращения, а определяемой параметрами обмоток генератора и величиной магнитного потока холостого хода.
В зависимости от способа ограничения максимального тока генератора различают два вида токоскоростных характеристик, а именно: с ограничителем тока в схеме регулирования напряжения генератора или с самоограничением максимального тока генератора. В первом случае, когда предельное значение тока генератора при большой частоте вращения больше, чем допустимо по нагреву, выпрямленный ток ограничивается автоматически посредством отдельного элемента — ограничителя тока, входящего в регулирующее устройство (рис. 17, а). Однако это ведет к усложнению конструкции регулирующего устройства, что нежелательно по технико-экономическим и эксплуатационным соображениям.
Для исключения из конструкции регулирующего устройства дополнительного элемента — ограничителя тока, число витков обмотки статора увеличивают и подбирают таким образом, чтобы при увеличении частоты вращения ротора предельное значение тока не превышало допустимой по нагреву величины (рис. 17, б). Тогда ограничитель тока становится излишним, так как генератор приобретает свойство самоограничения отдаваемого им тока. Все современные автомобильные генераторы выполняются с самоограничением отдаваемого ими тока и имеют характеристику, соответствующую рис. 17, б.
Кроме того, различают токоскоростные характеристики в так называемом «холодном» и «горячем» состоянии генератора, которые экспериментально определяют следующим образом. Генератор устанавливают на стенде, имеющем электрический двигатель для привода во вращение ротора генератора, и приборы, соединенные по схеме, приведенной на рис. 15, а или 15, б. В случае снятия характеристики по схеме рис. 15, б (независимого возбуждения) сначала включают выключатель В1 и реостатом устанавливают напряжение возбуждения, равное номинальной величине (т. е. 14 или 28 В). После этого плавно приводят во вращение ротор генератора и тахометром определяют начальную частоту вращения в режиме холостого хода, при которой выпрямленное напряжение достигает величины 14 или 28 В. Затем включают рубильник В2 и снимают характеристику, увеличивая частоту вращения и подбирая на каждой частоте вращения такое положение реостата нагрузки Rн, чтобы выпрямленное напряжение было равно номинальному напряжению 14 или 28 В. Характеристика, снятая таким образом, соответствует «холодному» состоянию. Для определения токоскоростной характеристики в «горячем» состоянии генератор в комплекте с регулирующим устройством должен предварительно проработать на стенде в режиме нагрузки расчетным током при частоте вращения 3000—3500 об/мин в течение 1,5—2 ч, после чего снятие характеристик производитсятак же, как описано выше.
Под расчетным током Ip, величина которого определяет размеры и массу генератора, подразумевают: в случае применения в схеме регулирования ограничителя тока (рис. 17, а) — максимальный ток генератора, ограничиваемый ограничителем тока; в генераторе с самоограничением — величину тока нагрузки Ip, равную 70—75% от максимальной величины тока самоограничения генератора (рис. 17, б). Частоту вращения ротора генератора, соответствующую расчетному току нагрузки, называют расчетной частотой вращения nv, а режим работы генератора при расчетном токе Ip и расчетной частоте вращения np — расчетным режимом.
Параметры Ip и np, характеризующие расчетный режим генератора с самоограничением тока, можно определить, проведя из начала координат касательную к токоскоростной характеристике (см. рис. 17, б). Тогда точка касания определяет расчетные величины Ip и np.
Автомобильные генераторы рассчитаны таким образом, что узлы и детали генератора выдерживают тепловую нагрузку, соответствующую любому режиму его работы. Поэтому на табличке генератора обозначают наряду с номинальной величиной напряжения (14 или 28 В) величину максимального тока нагрузки генератора.
В случае применения ограничителя тока эта величина равна току, на который установлен ограничитель, а в случае генератора с самоограничением отдаваемого тока — максимальному току самоограничения.
Максимальная мощность генератора переменного тока определяется по соотношению
где Udn — номинальное выпрямленное напряжение, равное по ГОСТ 3940—71, соответственно 14 или 28 В; Imax — максимальный ток нагрузки генератора.
Генераторы с номинальным напряжением 14 и 28 В предназначены для работы соответственно в 12-вольтовой и 24-вольтовой системе электрооборудования автомобиля.
Для оценки использования материалов генератора применяется «коэффициент использования» (максимальный)
где Gr - масса генератора, кг (без шкива).Однако так как масса электрических машин зависит не от их мощности, а от момента (т.е. мощности, деленной на частоту вращения), то пользоваться этим коэффициентом можно только для сравнения технического уровня генераторов с одинаковой или близкой частотой вращения.
Поэтому для более объективной оценки технического уровня и совершенства расчета в смысле использования материалов генератора применяется удельный коэффициент использования , учитывающий различную частоту вращения генератора
Удельный коэффициент использования также при одинаковом использовании материалов генератора несколько увеличивается с увеличением их мощности, однако это увеличение в пределах колебания мощностей автомобильных генераторов сравнительно невелико.На практике в случаях, когда токоскоростная характеристика неизвестна и, следовательно, определить величину Ip и np нельзя, пользуются удельным коэффициентом использования по холостому ходу
где nx — начальная частота вращения при холостом ходе, которая обычно указывается в каталогах.Этот коэффициент приблизительно пропорционален предыдущему, наиболее правильному оценочному параметру и составляет
В технических условиях на генераторы, как правило, указывают следующие параметры токоскоростной характеристики генераторов в «холодном» и «горячем» состояниях; начальную частоту вращения в режиме холостого хода nx; расчетную частоту вращения ротора генератора np; максимальную частоту вращения ротора генератора nmax; максимальный ток нагрузки генератора Imax.
xn----7sbpb9agglbbfmci.xn--p1ai
%PDF-1.6 % 66 0 obj > endobj xref 66 198 0000000016 00000 n 0000005095 00000 n 0000005183 00000 n 0000005307 00000 n 0000005494 00000 n 0000007589 00000 n 0000008105 00000 n 0000009013 00000 n 0000009926 00000 n 0000010836 00000 n 0000011147 00000 n 0000012066 00000 n 0000012807 00000 n 0000013932 00000 n 0000013967 00000 n 0000014002 00000 n 0000014745 00000 n 0000015709 00000 n 0000021120 00000 n 0000022072 00000 n 0000022707 00000 n 0000023475 00000 n 0000036074 00000 n 0000037240 00000 n 0000038042 00000 n 0000039062 00000 n 0000053069 00000 n 0000054406 00000 n 0000055363 00000 n 0000056547 00000 n 0000058036 00000 n 0000058362 00000 n 0000058710 00000 n 0000058881 00000 n 0000071006 00000 n 0000072028 00000 n 0000072729 00000 n 0000073607 00000 n 0000073721 00000 n 0000073833 00000 n 0000085344 00000 n 0000093469 00000 n 0000103262 00000 n 0000107449 00000 n 0000111410 00000 n 0000116544 00000 n 0000125953 00000 n 0000126653 00000 n 0000132835 00000 n 0000133491 00000 n 0000133991 00000 n 0000134504 00000 n 0000138042 00000 n 0000146982 00000 n 0000149652 00000 n 0000539508 00000 n 0000539742 00000 n 0000540039 00000 n 0000540236 00000 n 0000540525 00000 n 0000540811 00000 n 0000541162 00000 n 0000541394 00000 n 0000541597 00000 n 0000541950 00000 n 0000542235 00000 n 0000542426 00000 n 0000542618 00000 n 0000542811 00000 n 0000543069 00000 n 0000543255 00000 n 0000543455 00000 n 0000543709 00000 n 0000544000 00000 n 0000544200 00000 n 0000544392 00000 n 0000544657 00000 n 0000544845 00000 n 0000545087 00000 n 0000545305 00000 n 0000545564 00000 n 0000545870 00000 n 0000546098 00000 n 0000546289 00000 n 0000546493 00000 n 0000546725 00000 n 0000547000 00000 n 0000547189 00000 n 0000547445 00000 n 0000547723 00000 n 0000547999 00000 n 0000548240 00000 n 0000548487 00000 n 0000548713 00000 n 0000548907 00000 n 0000549167 00000 n 0000549411 00000 n 0000549621 00000 n 0000549874 00000 n 0000550104 00000 n 0000550344 00000 n 0000550545 00000 n 0000550765 00000 n 0000550984 00000 n 0000551229 00000 n 0000551428 00000 n 0000551652 00000 n 0000551924 00000 n 0000552201 00000 n 0000552514 00000 n 0000552771 00000 n 0000552965 00000 n 0000553294 00000 n 0000553502 00000 n 0000553749 00000 n 0000553999 00000 n 0000554225 00000 n 0000554413 00000 n 0000554651 00000 n 0000554870 00000 n 0000555063 00000 n 0000555265 00000 n 0000555643 00000 n 0000555884 00000 n 0000556208 00000 n 0000556527 00000 n 0000556739 00000 n 0000556952 00000 n 0000557200 00000 n 0000557421 00000 n 0000557634 00000 n 0000557877 00000 n 0000558128 00000 n 0000558322 00000 n 0000558564 00000 n 0000558773 00000 n 0000559080 00000 n 0000559267 00000 n 0000559510 00000 n 0000559717 00000 n 0000559944 00000 n 0000560222 00000 n 0000560520 00000 n 0000560761 00000 n 0000560960 00000 n 0000561194 00000 n 0000561387 00000 n 0000561672 00000 n 0000561888 00000 n 0000562105 00000 n 0000562304 00000 n 0000562499 00000 n 0000562782 00000 n 0000562975 00000 n 0000563173 00000 n 0000563471 00000 n 0000563712 00000 n 0000563928 00000 n 0000564203 00000 n 0000564420 00000 n 0000564886 00000 n 0000565103 00000 n 0000565370 00000 n 0000565637 00000 n 0000565824 00000 n 0000566033 00000 n 0000566235 00000 n 0000566463 00000 n 0000566790 00000 n 0000566984 00000 n 0000567264 00000 n 0000567458 00000 n 0000567702 00000 n 0000568093 00000 n 0000568353 00000 n 0000568634 00000 n 0000569017 00000 n 0000569222 00000 n 0000569409 00000 n 0000569683 00000 n 0000569880 00000 n 0000570149 00000 n 0000570424 00000 n 0000570659 00000 n 0000570908 00000 n 0000571327 00000 n 0000571534 00000 n 0000571746 00000 n 0000571992 00000 n 0000572218 00000 n 0000572447 00000 n 0000572634 00000 n 0000578145 00000 n 0000579108 00000 n 0000579788 00000 n 0000580625 00000 n 0000581041 00000 n 0000004256 00000 n trailer ]>> startxref 0 %%EOF 263 0 obj>stream xڌTKHTQ}͝W1ZPѤHn!"5P"FaV+JE) 1m-]TxL!-j3.:!D.5@Sx$f '4O0X][;܍G IU2ghz|_A Eb#GsшKWC 6;]>-nn&C8aXd,k#QRRaA>omYxs7ӑ2VF(BW멪Fv6ݝܸ-xe1Q>Im6&ݶNEw?NɶC rqAB&}wZN0ffp#1C0zC&JS%ڝiV8hֿqw?Ɣ1/18u0}E#-7Y`&~T]!hw)74$cP`1QC7|'>D[G$!+ML,0ͭ[UIƴ[E#]3^|ȊD)x)PWGFR$`pK8 A4 iVp'~pqGa |˒ec?%p,puT#/ȷ OY2eQ m;IC;:qZ@*,P֫?
www.remserv.ru
Устройство и принцип действия автомобильных генераторов - для специалистов - Каталог статей
Автомобильный генератор
Генератор автомобильный при работающем двигателе является основным источником энергии, который обеспечивает электроснабжение потребителей и подзаряд АБ.
К автомобильным генераторам предъявляют следующие требования: простота конструкции; долговечность и надежность в эксплуатации; малые габаритные размеры, масса и стоимость; большая удельная мощность; возможность заряда аккумуляторных батарей при малой частоте вращения вала двигателя.
На рис. 1 показано устройство автомобильных генераторов переменного тока типа 37.3701 с электромагнитным возбуждением и встроенными в крышку кремниевыми диодами. Промышленность выпускает трехфазные синхронные генераторы с клю-вообразным ротором, контактными кольцами, кремниевыми диодами и встроенным регулятором напряжения, например, Г221, Г222, Г250, 37.3701, Г272, Г273 и др, индукторные генераторы – бесконтактные автомобильные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением для автомобилей и сельхозмашин, например, 2102, 3701, бесщеточные автомобильные генераторы переменного тока с укороченными полюсами, например, 45.3701, 49.3701.
В настоящее время на смену автомобильным генераторам постоянного тока пришли генераторы переменного тока, которые удовлетворяют выше перечисленным требованиям (таблица 1). Генераторы Г 250-А, Г 270-А от генератора Г 250 отличаются сепараторами, что предупреждает выброс смазки на контактные кольца, и герметизированной установкой кремниевых диодов в алюминиевые оребренные теплоотводы.
В 24-В автомобильном генераторе Г 270-А обмотка возбуждения и каждая катушка обмотки статора намотаны более тонким проводом с большим числом витков. Сердечник статора 21 (рис. 1) для уменьшения нагрева вихревыми токами набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга лаком.
Рис. 1 Общий вид автомобильного генератора переменного тока
:
1 и 19 – алюминиевые крышки; 2 – блок диодов выпрямителя; 3 –вентиль выпрямительного блока; 4 – винт крепления выпрямительного блока; 5 – контактные кольца; 6 и 18 – задний и передний шарикоподшипники; 7 – конденсатор; 8 – вал ротора; 9 и 10 – выводы; 11– вывод регулятора напряжения; 12 – регулятор напряжения; 13 – щетка; 14 – шпилька; 15 – шкив с вентилятором; 16 – полюсный наконечник ротора; 17 – дистанционная втулка; 20 – обмотка ротора; 21- статор; 22 – обмотка статора; 23 – полюсный наконечник ротора; 24 – буферная втулка; 25 – втулка; 26 – поджимная втулка
Внутренняя поверхность статора имеет 18 пазов, в которые укладывают 18 катушек обмотки. Катушки распределены на три фазы и включены по схеме «звезда». В каждой фазе включено по шесть катушек.
Таблица 1
| Технические характеристики | Тип генератора | |||||
Г-250 | 16.3701 | 17.3701 | 29.3701 | Г-273 | 37.3701 | |
Напряжение,В | 14 | 14 | 14 | 14 | 28 | 14 |
Максимальный ток,А при n=5000 мин -1 | 40 | 65 | 40 | 45 | 30 | 55 |
Частота вращения, мин-1 при Jn = 0 Jn= max | 950 2100 | 950 2100 | 950 2100 | 950 2100 | 1000 2100 | 1000 5000 |
Номинальный ток, А | 28 | 50 | 24 | 32 | 20 | - |
Регулятор напряжения | РР-350 | 13,3702 | Я-1121 | Я-1121 | Я-210 | РР-380 |
Выпрямительный блок | ВБГ-1 | БПВ-60 | БПВ-45 | БПВЧ-60 | БПВЧ-45 | Встроен |
Сопротивление ОВТ.Ом | 0,12 | - | 0,12 | 0,12 | - | - |
Установлен на автомобиль | ЗИЛ ГАЗ | ГАЗ | ЛИАЗ | АЛК | КамАЗ | ВАЗ АЗЛК |
Концы катушек присоединены к трем изолированным зажимам или к зажимам блоков диодов выпрямителя. Ротор состоит из двух стальных шести-полюсных наконечников 10. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярность входят между наконечниками второй половины ротора с южной магнитной полярностью. Катушка обмотки возбуждения 20 расположена между полюсами наконечниками. Оба конца этой обмотки присоединены к двум медным контактным кольцам 5. Две щетки установлены в щеткодержателях и прижимаются к контактным кольцам пружинами. Изолированная от корпуса щетка соединена проводником с зажимом «Ш», другая щетка соединена на массу. Крышки 1 и 19 имеют прорези для движения воздуха, нагнетаемого крыль-чаткой 15 шкива. Подшипники 6 и 18 защищены сальниками. На задней крышке 1 установлен зажим (-) и зажим (+).
В начале работы автомобильного генератора обмотка возбуждения питается от АБ, а затем от выпрямителя и создает сильное магнитное поле. При вращении ротора под каждым зубцом статора происходит то северный, то южный полюс ротора, в результате чего магнитный поток, проходящий через зубцы статора, изменяет свое направление и величину. В результате этого происходит пересечение катушек обмотки статора магнитными силовыми линиями, и в них индуктируется ЭДС переменного направления. ЭДС создает трехфазный переменный ток, который посредством кремниевых диодов выпрямляется в постоянный ток.
Выпрямительный блок БПВ 4-60-02 состоит из шести кремниевых диодов, включенных по трехфазной мостовой схеме к зажимам обмотки статора. Три диода (Д242АП) соединены с массой, а другие три (Д242А) с положительным зажимом генератора. Диоды обладают большой механической и электрической прочностью, имеют большой срок службы, хорошо работают при температуре от – 60одо + 125о С, выдерживают до 100 В. Генератор типа 37.3701 - переменного тока представляет собой трехфазную синхронную машину с электромагнитным возбуждением. Для преобразования переменного тока в постоянный имеется встроенный выпрямитель из шести кремниевых диодов.
Напряжение регулируется встроенным микроэлектронным регулятором напряжения. Генератор установлен на двигателе и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Лапами крышек генератор крепится к кронштейну на двигателе, а шпилькой 14 – к натяжной планке. Чтобы не обломились лапа крышек при затягивании болта крепления, в отверстие крышки 1 устанавливаются две стальные втулки 25 и 26 и резиновая буферная втулка 24. При затягивании болта буферная втулка сжимается между втулками 25, 26 и осевое усилие затяжки не передается на крышки генератора.
При включении зажигания ток от АБ поступает в обмотку возбуждения. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора и в них индуктируется переменный ток, который затем преобразуется в постоянный. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, станет больше, чем напряжение АБ, ток от генератора пойдет во внешнюю цепь на заряд батареи и на питание других потребителей. В обмотку возбуждения в это время ток поступает также от генератора.
Напряжение автомобильного генератора с увеличением частоты вращения вала двигателя может достигнуть недопустимой величины. Для поддержания напряжения генератора в определенных пределах в крышку генератора со стороны контактных колей встроен неразборный интегральный регулятор напряжения. Когда напряжение генератора превысит 14,5 В, регулятор напряжения прерывает поступление тока в обмотку возбуждения.
В результате этого напряжение автомобильного генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Напряжение поддерживается в пределах 13,5...14,5 В. Максимальная сила тока отдачи при напряжении 13 В – 55 А. Индукторные генераторы, например, 2102, 3701 представляют собой одноименно – полюсную семифазную индукторную машину с односторонним электромагнитным возбуждением и встроенным кремниевым выпрямителем.
Статор имеет 14 зубцов, на которых закреплены катушки семифазной обмотки. Обмотка – катушечная одноплоскостная, имеет по две последовательно соединенных катушки в фазе. Фазы соединены в семиугольник. Ротор представляет собой цилиндрический пакет с зубцами снаружи – 10 зубцов и цилиндрическими отверстиями внутри. Ротор соединен с приводом консольно с помощью стального фланца. Система возбуждения состоит из обмотки возбуждения и внешнезамкнутого магнитопровода, наружная часть которого – магнитопроводящая стальная крышка, внутренняя – центральная втулка, ось и переходная втулка.
Созданный обмоткой возбуждения магнитный поток замыкается через элементы статора и ротора. При вращении ротора в зубцах статора магнитный поток обмотки возбуждения пульсирует и вызывает ЭДС в катушках обмотки статора, охватывающих зубцы. В бесщеточных генераторах переменного тока с укороченными полюсами, например, 49.3107 за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения с помощью немагнитной обоймы достигается бесконтактность. Полюса клюквообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части ротора. В процессе вращения ротора магнитный поток возбуждения пересекает витки обмотки статора, индуцируя в них ЭДС. Трудоемкость обслуживания этих генераторов сведена к минимуму, но они имеют большие весовые показатели.
Учебное издание Петров Валерий Максимович, Дьяков Иван Федорович
Электрооборудование, электронные системы и бортовая диагностика автомобилей
nkcentr.ucoz.ru
Таблица характеристик и применяемость генераторов на различных видах отечественной техники
zapchastu.com.ua
