145890 (728906), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Р ис. 8. Схема соединений обмоток статора в двойную звезду с намоткой «в развал» (число пазов 36):

Н1, Н2, Н3; К1 К2, К3 — начало и концы фаз первой звезды;

Н4 Н5, Н6. К4, К5, К6 — начало и концы фаз второй звезды;

Н_I ,H_II , H_III — выводы фаз обмоток статора

У некоторых генераторов размещают в статоре две самостоя­тельные трехфазные обмотки, соединенные в звезду и имеющие различное число витков или различное сечение провода. В каче­стве примера на рис. 9 показана схема соединений такого гене­ратора. Обмотка статора 2 имеет большее число витков провода меньшего сечения, чем обмотка 3, которая, наоборот, имеет мень­ше витков более толстого провода. Обе обмотки присоединены каждая к своему комплекту вентилей выпрямительного устрой­ства 4, все вентили которого имеют общие выводы «+» и «— ». В остальном схема соединения генератора с регулятором напря­жения РН и батареей 5 — обычного типа.

Такая конструкция позволяет обеспечить достаточно большую мощность генератора на большой скорости движения автомобиля и в то же время сохранить малую частоту вращения начала от­дачи, необходимую при городской езде.

При работе автомобиля в городе, при малой частоте враще­ния коленчатого вала двигателя в генераторе работает обмотка 2 с большим числом витков и питает через выпрямитель 4 аккуму­ляторную батарею 5. При движении автомобиля с большой ско­ростью на загородных дорогах вступает в работу обмотка 3 и те­перь к потребителям поступает ток от двух обмоток, различный по величине: от обмотки 2 (примерно 1/3) и от обмотки 3 (пример­но ²/3 общей величины). На рис. 9 справа показаны характери­стики тока, отдаваемого отдельно обмотками 2 и 3, а также при совместном действии обеих обмоток в зависимости от частоты вращения генератора.

Р ис. 9. Схема соединений генераторной установки с двумя автономными об­мотками фаз статора (а) и характеристики генератора (б):

1 — обмотка возбуждения генератора; 2 — первая трехфазная обмотка статора; 3 — вто­рая трехфазная обмотка статора; 4 — выпрямительное устройсгво; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — токоскоростная характеристика обмотки 2: 7 — токоскоростная характеристи­ка обмотки 3; 8 — токоскоростная характеристика обеих обмоток генератора; 9 — выключатель зажигания; 10 — выключатель

Крышки 7 и 10 генератора (см. рис. 3) отливают из алюми­ниевого сплава методом литья в кокиль или под давлением. По­садочные места под шариковые подшипники и отверстия в крон­штейнах крышек, как правило, армируют чугунными или сталь­ными втулками. Некоторые типы генераторов этой армировки не имеют.

Пластмассовый щеткодержатель 4 (рис. 3) с щетками распо­ложен на крышке со стороны контактных колец. В случае приме­нения интегрального регулятора напряжения, встроенного в ге­нератор, его располагают на щеткодержателе. Крышки имеют от­верстия (не показанные на рис. 3) для проточной вентиляции в осевом направлении. Вентилятор 9 имеет два конструктивных исполнения. У некоторых типов генераторов вентилятор состоит из крыльчатки и поддона, соединенных между собой точечной сваркой, у некоторых из одной крыльчатки. Шкив 8 чугунный литой или стальной штампованный. Вентилятор и шкив соеди­няются с валом при помощи шпонки.

В большинстве типов автомобильных генераторов переменного тока, в том числе во всех отечественных конструкциях, выпрями­тельное устройство рассчитано на двухполупериодное выпрямле­ние трехфазного тока, и имеет, следовательно, шесть вентилей.

Выпрямительные устройства имеют два исполнения: в виде единого конструктивного узла с вентилями, размещенными не­посредственно в теплоотводящих элементах пластмассового осно­вания, или в виде отдельных вентилей, запрессованных в теплоотводящие пластины. Для обеспечения интенсивного охлаждения выпрямительные устройства монтируют в крышке со стороны контактных колец.

Генератор с встроенным кремниевым выпрямителем имеет два изолированных от корпуса выводных зажима: зажим <+ > для подключения генератора к аккумуляторной батарее и на­грузке и зажим Ш для соединения обмотки возбуждения генера­тора с регулирующим устройством. Третьим (минусовым) зажи­мом является винт М (масса), служащий для соединения корпу­са генератора с шасси (массой) автомобиля.

2. Принцип работы генератора

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. 10. Магнитная система генера­тора:

1 — втулка; 2 - обмотка возбуждения:

3 — полюсные наконечники (клювы) од ной (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 (см. рис. 5, 6, 7, 8) они, как правило, условно изо­бражаются одновитковыми, так как схема соединения кату­шек друг с другом не зависит от числа витков в катушке.

Э лектродвижущая 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. 10), 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 4 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.

Рис. 11. Форма клювообразного по­люса

Так как стороны одного витка катушки не всегда расположе­ны точно на расстоянии полюсного деления (т. е. расстояния между осями смежных полюсов), то э.д.с., индуктированные в двух сторонах одного и того же витка, могут не совпадать по фазе и суммирование этих э.д.с, необходимо выполнять не ариф­метически, а геометрически. Это обстоятельство учитывается об­моточным коэффициентом Коб который является отношением гео­метрической суммы э. д.с., индуктированных в отдельных прово­дах обмотки, к их арифметической сумме.

Значение обмоточного коэффициента Коб зависит от числа q пазов статора генератора на полюс и фазу и равно: 0, 866 — для трехфазных генераторов при q=0, 5 (18 пазов на статоре, 12 по­люсов ротора); 1, 0 — для трехфазных генераторов при q=1 (36 пазов на статоре, 12 полюсов ротора); 0, 966 — для трехфазных генераторов при q =2, 0 (72 паза на статоре, 12 полюсов ротора).

Характер изменения э.д.с. в проводниках обмотки статора, т. е. форма э. д. с. определяется кривой распределения магнитной индукции в зазоре по окружности статора, которая, в свою оче­редь, зависит от формы полюса.

В автомобильных синхронных генераторах применяют клювообразный полюс (рис. 11), имеющий трапецеидальную форму по­верхности, обращенную к расточке (т. е. внутренней поверхности) статора. Такой полюс обеспечивает форму кривой э.д.с., близкую к синусоидальной.

Переменное напряжение и ток, индуктированные в обмотке статора, выпрямляются при помощи кремниевых выпрямителей, собранных по трехфазной двухполупериодной схеме (схеме А. Н. Ларионова). В этой схеме (рис. 12, а) применены шесть венти­лей: три для положительной полярности и три для отрицательной полярности.

Максимальные значения индуктированных в обмотках фаз ге­нератора напряжений U_1фмах U2_фмах U_3фмах изображены на век­торной диаграмме (рис. 12, б, слева) тремя векторами, сдвину­тыми друг относительно друга на 120° (т.е. 1/3 периода индукти­рованного напряжения). Мгновенные значения индуктированного напряжения U1ф, U2ф U3ф изображены в правой части рис. 12, б. С течением времени все три вектора на векторной диаграмме, не

Р ис. 12. Схема выпрямления переменного тока автомобильного генератора:

а — соединение трехфазной обмотки генератора с вентилями по трехфазной двухполупериодной схеме (схема А. Н. Ларионова); б — векторная диаграмма (слева) и кривые изменения мгновенных значений фазных напряжений по времени, а также кривая вы­прямленного напряжения (справа); R - сопротивление нагрузки

изменяя взаимного расположения, вращаются против часовой стрелки, делая один оборот за один период Т переменного напря­жения. Мгновенные значения напряжений U1ф, U2ф, U3ф равняются проекциям этих векторов на вертикальную ось и, следовательно, изменяются по синусоидам. Положительные направления индук­тированных в обмотках фаз генератора напряжений U3ф, U2ф, U3ф (т. е. их направления во время положительной полуволны пере­менного напряжения) показаны на схеме обмоток генератора (см. рис. 12, а) сплошными стрелками.

Возьмем момент времени t1 (см. рис. 12, б, справа), соответст­вующий 1/6 периода Т, или 60° поворота векторов от начального положения. Мгновенные значения фазных напряжений в этот мо­мент будут:

Поскольку напряжение Uф2 в данный момент t1 отрицательно, то его фактическое направление в обмотке генератора будет об­ратным; на рис. 12, а оно изображено пунктирной стрелкой.

Напряжение, приложенное к вентилям выпрямительного уст­ройства, при соединении фаз статора в звезду будет равно раз­ности напряжений двух фаз (в данном случае первой и второй), поскольку фазы соединены в нулевую точку концами. Это напря­жение будет равно:

так как максимальные величины напряжений всех фаз равны

Характеристики

Список файлов реферата