По каким конструктивным характеристикам различают генераторы: Лабораторная работа 2 КОНСТРУКЦИЯ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА И ОЦЕН

  • 09.05.1982

Содержание

Лабораторная работа 2 КОНСТРУКЦИЯ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА И ОЦЕН

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-06-09

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой — мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор


Лабораторная работа № 2 

КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ

АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА И ОЦЕНКА

ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Цель работы: изучение конструкции, принципа действия, технологии разборки и сборки, оценка технического состояния генератора.

Основные этапы работы:

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2. Работа в лаборатории, связанная с разборкой генератора, оценкой технического состояния его узлов и элементов и сборкой генератора.

3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

4. Защита лабораторной работы.

Программа работы:

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

1.1. Используя конспекты лекций, учебники и учебные пособия, методические указания к настоящей лабораторной работе, а также доступный справочный материал:

– ознакомиться с назначением и принципом действия трехфазного автомобильного генератора;

– изучить устройство автомобильных генераторов, назначение их узлов и элементов;

– ознакомиться с основными техническими характеристиками;

– ознакомиться с требованиями к техническому состоянию основных узлов и элементов;

– изучить технологию разборки генератора.

1.2. В процессе подготовки к работе в лаборатории найти ответы на контрольные вопросы методических указаний.

1.3. Подготовить таблицу оценки технического состояния элементов и узлов генератора по образцу, приведенному в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты оценки технического состояния узлов и элементов генератора

Наименование

Описание технического состояния узла или элемента генератора

Заключение

1.

Статор

2.

2. Работа в лаборатории.

2.1. Получить набор инструментов, необходимых для разборки и сборки генератора.

2.2. Разобрать генератор в следующем порядке:

2.2.1. Отвернуть отвёрткой винты 11 (рис. 1) крепления узла щеткодержателя со встроенным регулятором напряжения и снять его.

Рисунок 1 — Генератор 581.3701, где:

1–сердечник статора; 2–задняя крышка; 3–выпрямитель; 4, 19–подшипники; 5–крышка подшипника; 6–кольца; 7–щетки; 8–щеткодержатель; 9–кожух; 10–регулятор; 11–винт крепления узла регулятора; 12, 16–полюсные половины; 13–обмотка статора; 14–обмотка возбуждения; 15–втулка ротора; 17–стопорная втулка; 18–фланец; 20–вентилятор; 21–упорная втулка; 22–шкив; 23–гайка шкива; 24-винт крепления фланца подшипника; 25-стяжные винты; 26-штекерный вывод «Ш», 27-штекерный вывод фазы обмотки статора; 28-вывод «+»; 29-винт крепления конденсатора; 30-конденсатор.

2.2.2. Снять защитный резиновый кожух со шкива 22. С помощью ключа № 24 отвернуть гайку крепления шкива вентилятора 23, снять пружинную коническую шайбу и посредством широкой отвертки снять шкив 22. Снять вентилятор 20.

2.2.3. Вынуть из паза на валу ротора сегментную шпонку. Снять упорную втулку 21.

2.2.4. Отвернуть отвёрткой стяжные винты 25 крепления задней крышки.

2.2.5. Снять крышку со стороны привода, а затем ротор в сборе.

2.2.6. Не отсоединяя выводы обмотки статора, извлечь статор из крышки генератора.

2.2.7. Отвернуть отвёрткой винты крепления регулятора напряжения на узле щеткодержателя и разобрать его, извлечь щеткодержатель и регулятор напряжения.

2.3. Оценить техническое состояние генератора.

2.3.1. Осмотреть состояние статора генератора. Оценить состояние изоляции видимой части обмотки.

Осмотреть выводы обмотки статора и сделать заключение о состоянии изоляции выводов и их наконечников. При наличии окисления наконечников произвести их очистку с помощью абразивной бумаги. Провод статорной обмотки не должен иметь следов перегрева.

Примечание — Все выводы и результаты оценки технического состояния элементов и узлов записать в заготовленную ранее таблицу 1.

С помощью омметра проверить целостность изоляции обмотки. Для этого один зажим прибора необходимо подключить к одному из наконечников выводов обмотки, а другой к магнитопроводу. Сопротивление изоляции должно быть равным бесконечности. С помощью омметра проверить целостность статорной обмотки, для чего следует измерить сопротивление фазных обмоток между разъемом «нулевого» провода и каждым из трех выводов статорной обмотки. Сопротивление должно быть близким к нулю.

2.3.2. Осмотреть ротор генератора. Проверить состояние подшипников. Внешние обечайки подшипников должны свободно вращаться относительно внутренних обечаек. Кроме этого, люфт одной обечайки относительно другой должен практически отсутствовать.

2.3.3. Проверить состояние медных контактных колец. Внешние поверхности колец должны быть чистыми и ровными, без механических повреждений и задиров.

2.3.4. С помощью омметра измерить сопротивление обмотки возбуждения. Для чего прибор необходимо подключить к контактным кольцам. Прибор должен показать сопротивление в несколько Ом. На кольцах не должно быть следов подгара.

2.3.5. Измерить сопротивление изоляции обмотки возбуждения от корпуса ротора. Для этого одним щупом прибора необходимо коснуться одного из контактных колец, а другим щупом коснуться чистой поверхности магнитопровода ротора. Сопротивление изоляции должно быть равным бесконечности.

2.3.6. Проверить исправность диодов выпрямительного блока. Для этого с помощью омметра измерить их сопротивления в прямом и обратном направлении. Сопротивление диода в прямом направлении должно быть мало и практически равно бесконечности в обратном направлении. Следует обратить внимание на то, что при измерении прямого сопротивления показания омметра зависят от типа используемого прибора и составляет от нескольких Ом до нескольких десятков Ом.

2.3.7. Осмотреть щеткодержатель со щетками. Длина щеток не должна быть менее 8 мм. Щетки должны свободно перемещаться в направляющих, не иметь сколов. Поверхность трений о кольца должна быть ровной. Направляющие щеткодержателя должны быть без механических повреждений и без следов подгара или оплавления. Щетки должны выступать из щеткодержателя не менее чем на 5 мм. Пружины щеткодержателя должны быть исправными. Исправность пружин можно проверить путем нажатия на щетки. При снятии усилия щетки должны вернуться под действием пружин в исходное положение.

2.3.8. Проверить состояние крышек генератора. Они не должны иметь механических повреждений.

Все результаты оценки технического состояния генератора занести в таблицу 1. Также посмотреть на соответствующих элементах и внести в таблицу модель регулятора напряжения и тип выпрямительного блока генератора.

2.4. Сборка генератора

2.4.1. Правильно вставить статор в заднюю крышку с вентильным блоком.

2.4.2. Вставить ротор генератора в статор и заднюю крышку. Подшипник ротора должен плотно войти в гнездо задней крышки.

2.4.3. Надеть на ось ротора стопорную втулку 17. Поставить переднюю крышку генератора на место. Ось ротора должна войти в подшипник передней крышки. Поставить на место четыре стяжных винта.

2.4.4. Повернуть ось ротора на несколько оборотов. Ротор должен свободно вращаться в подшипниках и не задевать за статор. Затянуть стяжные винты и повторно провернуть ротор. Ротор должен вращаться свободно.

2.4.5. Установить на место упорную втулку, шпонку, вентилятор, шкив приводного ремня, шайбу. Закрепить шкив генератора на его оси с помощью гайки ключом № 24. Надеть защитный кожух.

2.4.6. Установить регулятор напряжения в щеткодержатель. Установить на заднюю крышку узел щеткодержателя с регулятором, закрепить его винтами с помощью отвертки.

2.5. Привести в порядок инструменты и рабочее место. Сдать набор инструментов, измерительный прибор и генератор.

2.6. Представить преподавателю для проверки таблицу оценки технического состояния генератора.

3. Оформить отчет, проведя анализ технического состояния генератора. Сформулировать заключение о пригодности генератора к эксплуатации.

Методический материал к лабораторной работе

Общие сведения

Автомобильная генераторная установка состоит из генератора и устройства, обеспечивающего регулирование напряжения генератора.

На автомобилях, выпускаемых в настоящее время, устанавливаются генераторы переменного тока.

Преимущественно применение генераторов переменного тока обусловлено следующими причинами: простотой конструкции при большей долговечности и надежности, меньшими габаритными размерами, массой. Генераторы переменного тока обеспечивают заряд аккумуляторных батарей при меньшей частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Генераторы на автомобилях устанавливают в передней части двигателя внутреннего сгорания, где они крепятся болтами на специальных кронштейнах. Привод генераторов осуществляется от двигателя через клиноременную передачу. Поэтому диапазон изменения частоты вращения ротора генератора достигает 6-8-кратной величины.

Потребители, установленные на автомобилях, могут нормально работать только при стабильном напряжении питания. Поэтому напряжение генератора должно быть постоянным независимо от частоты вращения ротора и числа подключенных потребителей. Для обеспечения постоянства напряжений генератора применяются регуляторы напряжения.

Напряжение генератора зависит от климатических условий и режимов эксплуатации автомобиля, а также от места установки аккумуляторной батареи. В зависимости от указанных факторов напряжение генератора, питающего потребители на номинальное напряжение 12 В, может находиться в пределах 13,0-15,5 В.

При питании потребителей на номинальное напряжение 24 В напряжение генератора в 2 раза больше.

Генератор переменного тока

Устройство. На автомобилях применяют трехфазные синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением. Так как для подзаряда аккумуляторных батарей на автомобиле необходим постоянный ток, генераторы переменного тока снабжены выпрямителями. Современные генераторы переменного тока оснащены кремниевыми выпрямительными устройствами, размещенными внутри корпуса генератора.

Генератор Г250, наиболее широко применяемый (рис. 2). Обмотка 8, в которой индуктируется переменный ток, расположена на неподвижном статоре, а обмотка возбуждения 11 — на вращающемся роторе. Статор генератора состоит из сердечника 10, набранного из изолированных листов электрической стали, и обмотки 8. Сердечник статора закреплен между двумя алюминиевыми крышками 1 и 13, стянутыми винтами. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет 18 зубцов, равномерно расположенных по окружности, на которые надеты катушки обмотки статора. Катушки крепятся при помощи текстолитовых клиньев. Изоляция катушек от сердечника выполнена из электротехнического картона. Статор в сборе пропитывают электроизоляционным лаком. Каждая из трех фаз обмотки статора объединяет по шесть последовательно соединенных катушек. Соединена обмотка статора по схеме «звезда». Свободные концы фаз обмотки статора присоединены к трем клеммам 2 выпрямительного блока 3. Шесть кремниевых диодов выпрямительного блока соединены по трехфазной двухполупериодной схеме выпрямления. Выходы трех диодов прямой проводимости объединены контактной пластиной 16, а выходы трех диодов обратной проводимости – контактной пластиной 15.

Выпрямительный блок крепится к крышке 1 болтами. Крепежные болты соединены с контактными пластинами выпрямительного блока и выполняют функцию токопроводов. Три болта замыкают на корпус контактную пластину диодов обратной проводимости. Один болт, соединенный с контактной пластиной диодов прямой проводимости, образует на крышке 1 изолированный от корпуса вывод “+” генератора, а винт, ввернутый крышку 1, служит отрицательным выводом.

Обмотка возбуждения 11 выполнена в виде одной круглой катушки, закрепленной на стальной втулке 12. С боков обмотка закреплена двумя клювообразными половинами 9 сердечника ротора. Клювы одной половины сердечника входят в промежутки между клювами другой. Каждая половина сердечника имеет по шесть клювов, которые при работе генератора образуют 12 полюсов ротора. Сердечник ротора напрессован на вал, опорами которому служат два шариковых подшипника закрытого типа. Подшипники установлены в крышках генератора. При сборке подшипники заполняют смазкой и в процессе эксплуатации в смазке не нуждаются. Концы обмотки возбуждения припаяны к двум медным контактным кольцам 4.

Контактные кольца закреплены на валу ротора при помощи изоляционных втулок.

На крышке 1 винтами крепится щеткодержатель 6. В направляющих отверстиях щеткодержателя установлены две графитовые щетки 5, которые под действием пружин 7 прижимаются к контактным кольцам. Одна щетка, изолированная от корпуса, соединена с выводом III, который выполняется в виде болтового (рис. 2, б) или штекерного зажима. Другая щетка соединена с корпусом генератора.

Генератор оснащен крыльчаткой 14, создающей поток охлаждающего воздуха. Поток воздуха поступает внутрь генератора через окна в крышках.

Рисунок 2 – Генератор переменного тока Г250:

а – продольный разрез; б – основные узлы

Характерные неисправности генераторных установок и

методы их обнаружения

Генераторная установка исправна, если она обеспечивает заряд аккумуляторной батареи, развивает напряжение, не опасное для потребителя, и работает без шума. Современные генераторные установки являются высоконадежными агрегатами и часто за их отказ принимают отсутствие контакта или короткое замыкание в проводке автомобиля, срабатывание предохранителя, отказ амперметра и т.п.

Некачественное соединение между выводами генератора и регулятора напряжения приводит к изменению выходного напряжения системы электроснабжения. В частности, повышенное сопротивление на участке между выводами «масса» генератора и регулятора (у автомобилей ВАЗ оно не должно превышать 0,01 Ом) вызывает перезаряд аккумуляторной батареи из-за роста напряжения генераторной установки. На автомобилях ВАЗ с генератором Г221 и регулятором напряжения 121.3702 повышенное сопротивление участков между генератором и регулятором вызывает мигание лампы контроля заряда на щитке приборов при работе двигателя на малых оборотах. Повышенное сопротивление может возникнуть из-за ослабления пружины держателя предохранителя в цепи регулятора напряжения, плохого контакта в выключателе зажигания или в штекерных соединениях, нарушения соединения регулятора с «массой» автомобиля.

Если амперметр при работающем двигателе автомобиля показывает малую силу тока или вообще ничего не показывает, это еще не значит, что генераторная установка неисправна — аккумуляторная батарея может быть просто полностью заряжена. В этом случае нужно следить за показаниями амперметра сразу после пуска двигателя. Постепенное уменьшение зарядного тока xapaктеризует исправную генераторную установку.

Характерные неисправности генераторных установок и методы их устранения приведены в таблице 2.

Определенную информацию о работоспособности генераторной установки, снабженной лампой контроля заряда аккумуляторной установки, можно получить по поведению этой лампы. Прежде всего, конечно, следует убедиться, что сама лампа и реле ее включения, а также все соединения схемы, в том числе контакты выключателя зажигания исправны. В этом случае, если лампа не горит при неработающем двигателе при включении включателя зажигания, причиной может являться замыкание обмотки статора на «массу» или замыкание минусовых диодов. После запуска и выхода двигателя на нормальный режим работы у исправной генераторной установки лампа должна погаснуть. Тем не менее, контрольная лампа не контролирует отказ регулятора напряжения, связанный с не закрыванием выходного транзистора, главным образом с коротким замыканием внутри выходного транзистора регулятора. В этом случае напряжение генераторной установки не регулируется и достигает недопустимо высоких значений, но лампа после запуска гаснет, как и у нормально работающей установки. Наиболее полную и правильную информацию о работоспособности генераторной установки может дать вольтметр с пределами измерений до 15-30В (для генераторных установок дизелей с номинальным напряжением 28В предел измерений вольтметра должен быть выше). При полностью заряженной аккумуляторной батарее, включенных фарах дальнего света и средних частотах вращения коленчатого вала двигателя напряжение генераторной установки между выводом «+» (вывод «30» у генераторов автомобилей ВАЗ) и «массой» должно быть в пределах 13-15В (26-30 В у системы на напряжение 28 В). Низкое напряжение может быть вызвано отказом, как генератора, так и регулятора, высокое – только отказом регулятора или повышенным падением напряжения в цепи включения регулятора в бортовую сеть. Причиной низкого напряжения может быть слабое натяжение приводного ремня, которое следует проверить. Соответствие генераторных установок предъявляемым к ним техническим требованиям и их исправность можно проверить на стенде, сняв генераторную установку с двигателя автомобиля.

Полная диагностика генератора может быть произведена только после его разборки.

Прежде всего, нужно снять с генератора регулятор, который в большинстве случаев образует с щеткодержателем единый блок. У большинства типов отечественных генераторов это блок можно снять, отвернув два винта, крепящие кожух регулятора к крышке генератора. У генератора 37.3701 для снятия регулятора напряжения следует отвернуть два винта, крепящие одновременно металлическую пластину – теплоотвод регулятора и щеткодержатель к крышке генератора, а затем вынуть регулятор, оставив щеткодержатель на месте. Для этого между металлической пластиной регулятора и пластмассовым крепежным ушком щеткодержателя рекомендуется вставить отвертку. У генератора компактной конструкции, прежде всего, следует снять пластмассовый защитный кожух, закрепленный на задней крышке. Регулятор напряжения, выполненный в металлостеклянном корпусе, снимается вместе с щеткодержателем. Щетки вместе с контактными пластинами извлекаются из щеткодержателя вместе с регулятором. Дальнейшая разборка генератора производится снятием гаек со стяжных болтов или выворачиванием этих болтов, если они ввернуты прямо в крышку. После этого статор вместе с крышкой со стороны контактных колец легко отделяются от крышки со стороны привода и ротора. Исправность катушки возбуждения проверяют омметром, подсоединенным к контактным кольцам.

Диагностика обмотки статора требует специальной аппаратуры. Визуально изоляция провода не должна иметь подгорания и осыпания.

Контрольные вопросы

  1.  Каково назначение генератора?
  2.  Как устроен генератор?
  3.  По каким конструктивным характеристикам различают генераторы?
  4.  Каково назначение … (например, полюсов статора, якоря), и какую функцию этот узел (элемент) генератора выполняет?
  5.  Каков принцип действия генератора?
  6.  Каковы основные параметры генератора?
  7.  Каковы основные характеристики генератора?
  8.  Какие факторы обуславливают выбор генератора для конкретного автомобиля?
  9.  Как работает генераторная установка?
  10.  В чем преимущество генератора переменного тока с выпрямителем по сравнению с генератором постоянного тока?
  11.  Какие основные неисправности могут быть у генератора?
  12.  Как проводится техническое обслуживание генератора?

Таблица 2 — Неисправности генераторных установок и способы их устранения.

Причина неисправности

Способ устранения

Генераторная установка не обеспечивает заряд аккумуляторной батареи

Окисление выводов аккумуляторной батареи

Зачистить и смазать выводы

Отказ аккумуляторной батареи

Заменить аккумуляторную батарею

Нарушение проводки между элементами генераторной установки и потребителями

Проверить провода, подтянуть болтовые соединения, проверить надежность штекерных соединений.

Срабатывание предохранителя в цепи регулятора напряжения.

Установить и устранить причину срабатывания. Предохранитель заменить.

Слабое натяжение приводного ремня.

Подтянуть ремень.

Неисправность генератора.

При кратковременном замыкании выводов «Ш» и «+» регулятора напряжения генераторных установок по схеме рисунка 6, а, з, («Ш» и «–« установок по схемам рис.6, б, в, г, д, е) амперметр не показывает резкого скачка силы зарядного тока, а вольтметр – напряжения. Генератор снять и отправить в ремонт.

Неисправность регулятора напряжения

Если при выполнении операций предыдущего пункта наблюдается резкий скачок силы зарядного тока и напряжения – регулятор неисправен, его следует заменить или отправить в ремонт.

Работа генераторной установки вызывает перезаряд аккумуляторной батареи

Отказ элементов транзисторного регулятора напряжения

Регулятор отправить в ремонт или заменить

Повышенное падение напряжения в контактных соединениях цепи между регулятором напряжения и бортовой сетью

Проверить и при необходимости зачистить, подтянуть или заменить контактные соединения в выключателе зажигания, предохранителях, штекерных и винтовых соединениях этой цепи, в том числе соединяющих регулятор напряжения с «массой»

Электрический генератор как работает. Как работает индукционный генератор вращательного типа

История

Системы производящие переменный ток были известны в простых видах со времён открытия магнитной индукции электрического тока . Ранние машины были разработаны такими пионерами, как Майкл Фарадей и Ипполит Пикси .

Фарадей разработал «вращающийся треугольник», действие которого было многополярным — каждый активный проводник пропускался последовательно через область, где магнитное поле было в противоположных направлениях. Первая публичная демонстрация наиболее сильной «альтернаторной системы» имела место в 1886 году . Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Эдвардом Генри Гордоном в 1882 году . Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также разработали ранний альтернатор, производивший частоты между 100 и 300 герц . В 1891 году Никола Тесла запатентовал практический «высокочастотный» альтернатор (который действовал на частоте около 15000 герц). После 1891 года, были введены многофазные альтернаторы.

Принцип действия генератора основан на действии электромагнитной индукции — возникновении электрического напряжения в обмотке статора , находящейся в переменном магнитном поле. Оно создается с помощью вращающегося электромагнита — ротора при прохождении по его обмотке постоянного тока . Переменное напряжение преобразуется в постоянное полупроводниковым выпрямителем .

Автомобильный генератор

Автомобильный генератор переменного тока. Приводной ремень снят.

Генератор переменного тока используется на современных автомобилях для заряда батареи аккумуляторов и для энергоснабжения автомобильной электрической системы. В генераторах переменного тока не используется коммутатор, это даёт большое преимущество над генераторами постоянного тока: они проще, легче и дешевле. Автомобильные генераторы переменного тока используют набор выпрямителей (диодный мост) для преобразования переменного тока в постоянный ток. Для производства постоянного тока с низкими пульсациями, автомобильные генераторы переменного тока имеют трёхфазную обмотку и трёхфазный выпрямитель .

Современные автомобильные генераторы переменного тока имеют встроенный в них регулятор напряжения . Ранее устанавливались регуляторы напряжения только аналогового вида. На данный момент реле регуляторы перешли на цифровой канал так называемая CAN шина .

Морские генераторы переменного тока

Морские генераторы переменного тока в яхтах с соответствующей адаптацией к солёно-водной окружающей среде.

Бесщёточные генераторы переменного тока

Бесщеточный генератор состоит из двух генераторов на одном валу. Маленькие бесщеточные генераторы могут выглядеть как одна единица, но две части легко идентифицируются на больших генераторах. Большая часть из двух является основным генератором и меньшая является возбудителем. Возбудитель имеет стационарные катушки поля и вращающегося якоря (мощность катушек). Основной генератор использует противоположные конфигурации с вращающимся полем и стационарные катушки. Мостовой выпрямитель (вращающийся выпрямитель) монтируется на пластину, прикрепленную к ротору. Ни щетки, ни контактные кольца не используются, что сокращает число изнашивающихся частей.

Индукционный генератор

В отличие от остальных генераторов, в основе работы индукционного генератора лежит не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее, иначе говоря поле изменяется не в функции перемещения, а в функции времени, что в конечном счёте (наведение ЭДС) даёт такой же результат.

Конструкция индукционных генераторов предполагает размещение и постоянного поля и катушек для наведения ЭДС на статоре, ротор же остаётся свободным от обмоток, но обязательно имеет зубцовую форму, так как вся работа генератора основана на зубцовых гармониках ротора.

Генераторы для малой энергетики

Для мощностей до 100 кВт широкое применение нашли одно и трехфазные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. Применение высокоэнергетических постоянных магнитов состава неодим-железо-бор позволило упростить конструкцию и значительно уменьшить размеры и вес генераторов, что является критически важным для малой ветроэнергетики.

Конструкция генератора переменного тока

В самом общем случае, наиболее часто применяемый трехфазный генератор переменного тока состоит из явнополюсного ротора с одной парой полюсов (маломощные оборотистые генераторы) или 2 парами их, расположенными крестообразно (наиболее распространенные генераторы мощностями до нескольких сот киловатт. Такая конструкция не только позволяет более рационально использовать материал, но и для промышленной частоты переменного тока 50 Гц дает рабочую частоту вращения ротора 1500 оборотов в минуту, что хорошо согласуется с тяговыми оборотами дизельных двигателей этой мощности), а также статора с 3 (в первом случае) или 6 (во втором) силовыми обмотками и полюсами. Напряжение с силовых обмоток и есть то, которое подается потребителю.

Ротор может быть выполнен на постоянных магнитах только для весьма маломощных генераторов, во всех остальных случаях он имеет намотку т.н. обмотки возбуждения, то есть представляет из себя электромагнит постоянного тока, запитываемый во вращающемся роторе через щёточно-коллекторный узел с простыми кольцевыми контактами, более устойчивыми к износу нежели разрезной ламельный коллектор машин постоянного тока.

В сколько-либо мощном генераторе переменного тока с обмоткой возбуждения на роторе, неизбежно встает вопрос — какой величины ток возбуждения подавать на катушку? Ведь от этого зависит выходное напряжение такого генератора. И это напряжение должно поддерживаться в определенных рамках, например, 380 Вольт, вне зависимости от тока в цепи потребителей, значительная величина которого способна также значительно уменьшать выходное напряжение генератора. Кроме этого, нагрузка по фазам вообще может быть очень неравномерной.

Этот вопрос решается в современных генераторах, как правило введением в выходные цепи фаз генератора электромагнитных трансформаторов тока, соединенных вторичными обмотками треугольником или звездой, и дающими на выходе переменное трехфазное напряжение амплитудой единицы — десятки вольт, строго пропорциональное и согласованное по фазе с величиной тока нагрузки фаз генератора — чем больше потребляемый в данный момент по данной фазе ток, тем больше напряжение на выходе соответствующей фазы соответствующего токового трансформатора. Этим и достигается стабилизирующий и авторегулирующий эффект. Все три регулирующие фазы с вторичных обмоток токовых трансформаторов далее заводятся на обычный 3-фазный выпрямитель из 6 полупроводниковых диодов, и на выходе его получается постоянный ток нужной величины, и подаваемый на обмотку возбуждения ротора через щёточно-коллекторный узел. Схема может быть дополнена реостатным узлом для некоторой свободы регулирования тока возбуждения.

В устаревших или маломощных генераторах вместо токовых трансформаторов применялась система из мощных реостатов, с вычленением рабочего тока возбуждения за счет изменения падения напряжения на резисторе при изменении тока через него. Эти схемы были менее точны и гораздо менее экономичны.

В обоих случаях существует проблема появления начального напряжения на силовых обмотках генератора в момент начала его работы — действительно, если возбуждения ещё нет, то и току во вторичных обмотках токовых трансформаторов взяться неоткуда. Проблема, однако, решается тем что железо ярма ротора обладает некоторой способностью к остаточному намагничиванию, эта остаточная намагниченность оказывается достаточной для возбуждения в силовых обмотках напряжения в несколько вольт, достаточного для самовозбуждения генератора и выхода его на рабочие характеристики.

В генераторах с самовозбуждением — серьезную опасность представляет случайная подача внешнего напряжения промышленной электрической сети на силовые обмотки статора. Хотя это не приводит к каким-то негативным последствиям для самих обмоток генератора, мощное переменное магнитное поле от внешней сети эффективно размагничивает статор, в результате чего генератор теряет способность к самовозбуждению. В этом случае требуется начальная подача напряжения возбуждения от какого-то внешнего источника, например, автомобильного аккумулятора, иногда такая процедура полностью излечивает статор, но в некоторых случаях необходимость подачи внешнего возбуждения остается навсегда.

Главный генератор переменного тока

Главный генератор состоит из вращающегося магнитного поля, как было указано ранее, и неподвижной арматуры (генераторные обмотки)

Гибридные автомобили

См. также

Ссылки

  • Alternators . Integrated Publishing (TPub.com).
  • Wooden Low-RPM Alternator . ForceField, Fort Collins, Colorado, USA.

Индукционный генератор переменного тока. В индукционных генераторах переменного тока механическая энергия превращается в электрическую. Индукционный генератор состоит из двух частей: подвижной, которая называется ротором, и неподвижной, которая называется статором. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции. Индукционные 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, состоящая из последовательно соединенных витков, в которых индуцируется переменная электродвижущая сила. Так как электродвижущие силы, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда электродвижущей силы индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней.

Рис. 6.9

Число силовых линий, пронизывающих каждый виток, непрерывно меняется от максимального значения, когда он расположен поперек поля, до нуля, когда силовые линии скользят вдоль витка. В результате при вращении витка между полюсами магнита через каждые пол-оборота направление тока меняется на противоположное, и в витке появляется переменный ток. Во внешнюю цепь ток отводится при помощи скользящих контактов. Для этого на оси обмотки укреплены контактные кольца, присоединенные к концам обмотки. Неподвижные пластины – щетки – прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки с внешней цепью (рис. 6.9).

Пусть виток провода вpащается в одноpодном магнитном поле с постоянной угловой скоpостью . Магнитный поток, пронизывающий виток, меняется по закону , здесь S – площадь витка. Согласно закону Фаpадея в обмотке наводится электродвижущая сила индукции, которая опpеделяется следующим обpазом:

где N – число витков в обмотке. Таким образом, электродвижущая сила индукции в обмотке изменяется по синусоидальному закону и пpопоpциональна числу витков в обмотке и частоте вpащения.

В опыте с вращающейся обмоткой статором является магнит и контакты, между которыми помещена обмотка. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится электродвижущая сила, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины. Турбины, в свою очередь, приводятся во вращение струями водяного пара, полученного в огромных паровых котлах за счет сжигания угля или газа (теплоэлектростанции) или распада вещества (атомные электростанции). На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются водяные турбины, которые вращаются водой, падающей с большой высоты.

Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии – и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т.п.

Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу, канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?».

«Какой толк? – якобы удивился Фарадей. – Да вы знаете, сэр, сколько налогов эта штука со временем будет приносить в казну?!»

Трансформатор.

Трансформатор. Электродвижущая сила мощных генераторов электростанций велика, между тем практическое использование электроэнергии требует чаще всего не очень высоких напряжений, а передача энергии, наоборот, очень высоких.

Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, для сохранения мощности увеличить напряжение. Напряжение, вырабатываемое генераторами (обычно около 20 кВ), повышают до напряжения 75 кВ, 500 кВ и даже до напряжения 1,15 МВ, в зависимости от длины линии электропередачи. Повышая напряжение с 20 до 500 кВ, то есть в 25 раз, уменьшают потери в линии в 625 раз.

Преобразование переменного тока определенной частоты, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется электромагнитным устройством, не имеющим подвижных частей – электрическим трансформатором. Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем крошечные, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в сотни тонн и более.

Рис. 6.10

Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из ферромагнитного материала (рис. 6.10). На магнитопроводе располагаются две обмотки – первичная и вторичная. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Ферромагнетик увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз и локализует поток магнитной индукции внутри себя, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же остаются индуктивно связанными.

Действие трансформатора основано на явлениях взаимной индукции и самоиндукции. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует электродвижущую силу в первичной, точно так же, как первичная обмотка индуцирует электродвижущую силу во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает электродвижущая сила самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции наблюдается также и во вторичной обмотке.

Пусть первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с электродвижущей силой , поэтому в ней возникает переменный ток , создающий в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток ? , который сосредотачивается внутри магнитного сердечника и пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.

При отсутствии внешней нагpузки выделяемая в тpансфоpматоpе мощность близка к нулю, то есть близка к нулю сила тока. Применим к первичной цепи закон Ома: сумма электродвижущей силы индукции и напряжения в цепи равна произведению силы тока на сопротивление. Полагая , можно записать: , следовательно, , где Ф – поток пронизывающий каждый виток первичной катушки. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же электродвижущую силу в каждом витке, то суммарная электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Следовательно, .

Коэффициент трансформации напряжения равен отношению напpяжения во вторичной цепи к напряжению в первичной цепи. Для амплитудных значений напряжений на обмотках можно записать:

Таким образом, коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Если коэффициент , трансформатор будет повышающим, а если – понижающим.

Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике.

Токи Фуко.

Токи Фуко. Индукционные токи могут возникать также в сплошных массивных проводниках. При этом замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника при его движении в магнитном поле или под влиянием переменного магнитного поля. Эти токи названы по имени французского физика Ж.Б.Л. Фуко, который в 1855 г. обнаружил нагревание ферромагнитных сердечников электрических машин и других металлических тел в переменном магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукционных токов. Эти токи в настоящее время называются вихревыми токами или токами Фуко.

Если железный сердечник находится в переменном магнитном поле, то в нем под действием индукционного электрического поля наводятся внутренние вихревые токи – токи Фуко, ведущие к его нагреванию. Так как электродвижущая сила индукции всегда пропорциональна частоте колебаний магнитного поля, а сопротивление массивных проводников мало, то при высокой частоте в проводниках будет выделяться, согласно закону Джоуля–Ленца, большое количество тепла.

Во многих случаях токи Фуко бывают нежелательными, поэтому приходится принимать специальные меры для их уменьшения. В частности, эти токи вызывают нагревание ферромагнитных сердечников трансформаторов и металлических частей электрических машин. Для снижения потерь электрической энергии из-за возникновения вихревых токов сердечники трансформаторов изготавливают не из сплошного куска ферромагнетика, а из отдельных металлических пластин, изолированных друг от друга диэлектрической прослойкой.

Рис. 6.11

Вихревые токи широко используются для плавки металлов в так называемых индукционных печах (рис. 6.11), для нагревания и плавления металлических заготовок, получения особо чистых сплавов и соединений металлов. Для этого металлическую заготовку помещают в индукционную печь (соленоид, по которому пропускают переменный ток). Тогда, согласно закону электромагнитной индукции, внутри металла возникают индукционные токи, которые разогревают металл и могут его расплавить. Создавая в печи вакуум и применяя левитационный нагрев (в этом случае силы электромагнитного поля не только разогревают металл, но и удерживают его в подвешенном состоянии вне контакта с поверхностью камеры), получают особо чистые металлы и сплавы.

Генератор — один из главных элементов электрооборудования автомобиля, обеспечивающий одновременное питание потребителей и подзаряд аккумуляторной батареи.

Принцип действия устройства построен на превращении механической энергии, которая поступает от мотора, в напряжение.

В комплексе с регулятором напряжения узел называется генераторной установкой.

В современных автомобилях предусмотрен агрегат переменного тока, в полной мере удовлетворяющий всем заявленным требованиям.

Устройство генератора

Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.

В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.

В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор — главный элемент источника питания.

В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны — около приводного вала и контрольных колец соответственно.

Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.

Не менее важную роль играет щеточный узел, передающий напряжение на контактные кольца и обеспечивающий работу узла.

Изделие состоит из пары графитных щеток, двух пружин и щеткодержателя.

Также уделим внимание элементам, расположенным внутри кожуха:


Какие требования предъявляются к автомобильному генератору?

К генераторной установке автомобиля выдвигается ряд требований:

  • Напряжение на выходе устройства и, соответственно, в бортовой сети должно поддерживаться в определенном диапазоне, вне зависимости от нагрузки или частоты вращения коленвала.
  • Выходные параметры должны иметь такие показатели, чтобы в любом из режимов работы машины АКБ получала достаточное напряжение заряда.

При этом каждый автовладелец должен особое внимание уделять уровню и стабильности напряжения на выходе. Это требование вызвано тем, что аккумулятор чувствителен к подобным изменениям.

Например, в случае снижения напряжения ниже нормы АКБ не заряжается до необходимого уровня. В итоге возможны проблемы в процессе пуска мотора.

В обратной ситуации, когда установка выдает повышенное напряжение, аккумулятор перезаряжается и быстрее ломается.

Принцип работы автомобильного генератора, особенности схемы

Принцип действия генераторного узла построен на эффекте электромагнитной индукции.

В случае прохождения магнитного потока через катушку и его изменения, на выводах появляется и меняется напряжение (в зависимости от скорости изменения потока). Аналогичным образом работает и обратный процесс.

Так, для получения магнитного потока требуется подать на катушку напряжение.

Выходит, что для создания переменного напряжения требуются две составляющие:

  • Катушка (именно с нее снимается напряжение).
  • Источник магнитного поля.

Не менее важным элементом, как отмечалось выше, является ротор, выступающий в роли источника магнитного поля.

У полюсной системы узла присутствует остаточный магнитный поток (даже при отсутствии тока в обмотке).

Этот параметр небольшой, поэтому способен вызвать самовозбуждение только на повышенных оборотах. По этой причине по обмотке ротора пропускают сначала небольшой ток, обеспечивающий намагничивание устройства.

Упомянутая выше цепочка подразумевает прохождение тока от АКБ через лампочку контроля.

Главный параметр здесь — сила тока, которая быть в пределах нормы. Если ток будет завышенным, аккумулятор быстро разрядится, а если заниженным — возрастет риск возбуждения генератора на ХХ мотора (холостых оборотах).

С учетом этих параметров подбирается и мощность лампочки, которая должна составлять 2-3 Вт.

Как только напряжение достигает требуемого параметра, лампочка гаснет, а обмотки возбуждения питаются от самого автомобильного генератора. При этом источник питания переходит в режим самовозбуждения.

Снятие напряжения производится со статорной обмотки, которая выполнена в трехфазном исполнении.

Узел состоит 3-х индивидуальных (фазных) обмоток, намотанных по определенному принципу на магнитопроводе.

Токи и напряжения в обмотках смещены между собой на 120 градусов. При этом сами обмотки могут собираться в двух вариантах — «звездой» или «треугольником».

Если выбрана схема «треугольник», фазные токи в 3-х отмотках будут в 1,73 раза меньше, чем общий ток, отдаваемый генераторной установкой.

Вот почему в автомобильных генераторах большой мощности чаще всего применяется схема «треугольника».

Это как раз объясняется меньшими токами, благодаря которым удается намотать обмотку проводом меньшего сечения.

Такой же провод можно использовать и в соединениях типа «звезда».

Чтобы созданный магнитный поток шел по назначению, и направлялся к статорной обмотке, катушки находятся в специальных пазах магнитопровода.

Из-за появления магнитного поля в обмотках и в статорном магнитопроводе, появляются вихревые токи.

Действие последних приводит к нагреву статора и снижению мощности генератора. Для уменьшения этого эффекта при изготовлении магнитопровода применяются стальные пластины.

Выработанное напряжение поступает в бортовую сеть через группу диодов (выпрямительный мост), о котором упоминалось выше.

После открытия диоды не создают сопротивления, и дают току беспрепятственно проходить в бортовую сеть.

Но при обратном напряжении I не пропускается. Фактически, остается только положительная полуволна.

Некоторые производители автомобилей для защиты электроники меняют диоды на стабилитроны.

Главной особенностью деталей является способность не пропускать ток до определенного параметра напряжения (25-30 Вольт).

После прохождения этого предела стабилитрон «пробивается» и пропускает обратный ток. При этом напряжение на «плюсовом» проводе генератора остается неизменным, что не несет риски для устройства.

К слову, способность стабилитрона поддерживать на выводах постоянное U даже после «пробоя» применяется в регуляторах.

В результате после прохождения диодного моста (стабилитронов) напряжение выпрямляется, становится постоянным.

У многих типов генераторных установок обмотка возбуждения имеет свой выпрямитель, собранный из 3-х диодов.

Благодаря такому подключению, протекание тока разряда от АКБ исключено.

Диоды, относящиеся к обмотке возбуждения, работают по аналогичному принципу и питают обмотку постоянным напряжением.

Здесь выпрямительное устройство состоит из шести диодов, три их которых являются отрицательными.

В процессе работы генератора ток возбуждения ниже параметра, который отдает автомобильный генератор.

Следовательно, для выпрямления тока на обмотке возбуждения достаточно диодов с номинальным током до двух Ампер.

Для сравнения силовые выпрямители имеют номинальный ток до 20-25 Ампер. Если требуется увеличить мощность генератора, ставится еще одно плечо с диодами.

Режимы работы

Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:

  • В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
  • После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
  • После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе. Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.

Регулятор напряжения — функции, типы, контрольная лампа

Ключевым элементом генераторной установки является регулятор напряжения — устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.

Такие изделия бывают двух типов:

  • Гибридные — регуляторы, электрическая схема которых включает в себя как электронные приборы, так и радиодетали.
  • Интегральные — устройства, в основе которых лежит тонкопленочная микроэлектронная технология. В современных автомобилях наибольшее распространение получил именно этот вариант.

Не менее важный элемент — контрольная лампа, смонтированная на приборной панели, по которой можно делать вывод о наличии проблем с регулятором.

Зажигание лампочки в момент пуска мотора должно быть кратковременным. Если же она горит постоянно (когда генераторная установка в работе), это свидетельствует о поломке регулятора или самого узла, а также необходимости ремонта.

Тонкости крепления

Фиксация генераторной установки производится при помощи специального кронштейна и болтового соединения.

Сам узел крепится в передней части двигателя, благодаря специальным лапам и проушинам.

Если на автомобильном генераторе предусмотрены специальные лапы, последние находятся на крышках мотора.

В случае применения только одной фиксирующей лапы, последняя ставится только на передней крышке.

В лапе, установленной в задней части, как правило, предусмотрено отверстие с установленной в нем дистанционной втулкой.

Задача последней заключается в устранении зазора, созданного между упором и креплением.

Крепление генератора Audi A8.

А так агрегат крепиться на ВАЗ 21124.

Неисправности генератора и способы их устранения

Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.

В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.

Все поломки генератора условно делятся на две категории:

  • Механические . В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
  • Электрические . Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.

Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.

1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:


2. Вторая ситуация.

Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.

Причины могут быть разными:

  • Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
  • Выход из строя реле напряжения — проверьте и поменяйте его.
  • Износились или зависли щетки — замените или очистите от грязи.
  • Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение — отыскать место повреждения и убрать проблему.
  • Прочие причины — замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.

3. Генератор работает, но издает повышенный шум.

Вероятные неисправности:

  • Замыкание между витками статора.
  • Износ места для посадки подшипника.
  • Послабление шкивной гайки.
  • Разрушение подшипника.

Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.

Практика эксплуатации показывает, что поменять автомобильный генератор несложно, но для решения задачи требуется соблюдать ряд правил:

  • Новое устройство должно иметь аналогичные токоскоростные параметры, как и у заводского узла.
  • Энергетические показатели должны быть идентичными.
  • Передаточные числа у старого и нового источника питания должны совпадать.
  • Устанавливаемый узел должен подходить по размерам и с легкостью крепится к мотору.
  • Схемы нового и старого автомобильного генератора должны быть одинаковыми.

Учтите, что устройства, смонтированные на автомобилях зарубежного производства, фиксируются не так, как отечественного, к примеру, как на генератор TOYOTA COROLLA
и Лада Гранта
.

Следовательно, если менять иностранный агрегат изделием отечественного производства, придется установить новое крепление.

В завершение рассказа об автомобильных генераторах стоит выделить ряд советов, что необходимо, а чего нельзя делать автовладельцам в процессе эксплуатации.

Главный момент — установка, в процессе которой важно с предельным вниманием подойти к подключению полярности.

Если ошибиться в этом вопросе, выпрямительное устройство поломается и возрастает риск возгорания.

Аналогичную опасность несет и пуск двигателя при некорректно подключенных проводах.

Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, стоит придерживаться ряда правил:

  • Следите за чистотой контактов и контролируйте исправность электрической проводки автомобиля. Отдельное внимание уделите надежности соединения. В случае применения плохих контактных проводов уровень бортового напряжения выйдет за допустимый предел.
  • Следите за натяжкой генератора. В случае слабого натяжения источник питания не сможет выполнять поставленные задачи. Если же перетянуть ремень, это чревато быстрым износом подшипников.
  • Отбрасывайте провода от генератора и АКБ при выполнении электросварочных работ.
  • Если контрольная лампочка загорается и продолжает гореть после пуска мотора, выясните и устраните причину.

Отдельное внимание стоит уделить реле-регулятору, а также проверке напряжения на выходе источника питания. В режиме заряда этот параметр должен быть на уровне 13,9-14,5 Вольт.

Кроме того, время от времени проверяйте износ и достаточность усилия щеток генератора, состояние подшипников и контактных колец.

Высота щеток должна измеряться при демонтированном держателе. Если последний износился до 8-10 мм, требуется замена.

Что касается усилия пружин, удерживающих щетки, оно должно быть на уровне 4,2 Н (для ВАЗ). При этом осматривайте контактные кольца — на них не должно быть следов масла.

Также автовладелец должен запомнить и ряд запретов, а именно:

  • Не оставляйте машину с подключенной АКБ, если имеются подозрения поломки диодного моста. В противном случае аккумулятор быстро разрядится, и возрастает риск воспламенения проводки.
  • Не проверяйте правильность работы генератора путем перемыкания его выводов или отключения АКБ при работающем двигателе. В этом случае возможна поломка электронных элементов, бортового компьютера или регулятора напряжения.
  • Не допускайте попадания технических жидкостей на генератор.
  • Не оставляйте включенным узел в случае, если клеммы АКБ были сняты. В противном случае это может привести к поломке регулятора напряжения и электрооборудования авто.
  • Своевременно проводите .

Зная особенности работы генератора, нюансы его конструкции, основные неисправности и тонкости ремонта, можно избежать многих проблем с проводкой и АКБ.

Помните, что генератор — сложный узел, требующий особого подхода к эксплуатации.

Важно постоянно следить за ним, своевременно проводить профилактические мероприятия и замену деталей (при наличии такой необходимости).

При таком подходе источник питания и сам автомобиль прослужат очень долго.

Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите «ОТПРАВИТЬ». Спасибо.

Переменный ток – движущая сила многих производств и транспорта, в частности, автомобилей. Существуют как небольшие модели величиной с кулак, так и гигантские устройства несколько метров в высоту.

Генератор – та самая техническая система, которая преобразует механическую (кинетическую) энергию в электрическую. Как же действует генератор?

Как бы не был устроен генератор, в основе его действия лежит процесс электромагнитной индукции – появление в замкнутом контуре электрического тока под воздействием измененного магнитного потока.

Генератор условно делят на 2 части: индуктор и якорь.

Индуктором называют ту часть устройства, где создается магнитное поле, а якорем – ту половину, где образуется электродвижущая сила или ток.

Постоянным остается его техническое строение: проволочная обмотка и магнит.

В обмотке возникает электродвижущая сила под воздействием магнитного поля. Это основа для генератора. Но мощный переменный ток нельзя получить из такой примитивной конструкции. Для преобразования нужен сильный магнитный поток.

Для этого в проволочную намотку добавляют 2 стальных сердечника, которые и определяют назначение и устройство генератора переменного тока. Это статор и ротор. Обмотка, которая создает магнитное поле, помещается в паз одного сердечника – это статор, или индуктор. Он остается неподвижен в отличие от ротора. Статор питается постоянным током. Бывают двухполюсным или многополюсным.

Ротор, или также — якорь, активно вращается с помощью подшипников и продуцирует электродвижущую силу или переменный ток. Представляет собой внутренний сердечник с медной проволочной намоткой.

Генератор имеет прочный металлический корпус с несколькими выходами, что зависит от целевого назначения устройства. Переменчиво количество катушек с проволочной намоткой.

Разбираемся в особенностях функционирования агрегата

Теперь выясним, на каком принципе основана работа генераторов переменного тока. Схема функционирования достаточно проста и понятна. При условии постоянной скорости ротора электрический ток будет производиться единым потоком.

Вращение ротора провоцирует изменение магнитного потока. В свою очередь электрическое поле порождает появление электрического тока. Через контакты с кольцами на конце ток от ротора проходит в электрическую цепь устройства. Кольца имеют хорошее скользящее свойство. Они прочно контактируют со щеточками, которые являются постоянными неподвижными проводниками между электрической цепью и медной проволочной обмоткой ротора.

В медной обмотке вокруг магнита присутствует ток, но он очень слаб в сравнении с силой электрического тока, который выходит из ротора по цепи в устройство.

По этой причине для вращения ротора используют только слабый ток, подведенный по контактам со скольжением.

При сборке генератора переменного тока очень важно выдерживать пропорции деталей, размер, величины зазоров, толщину проволочных жил.
Собрать генератор переменного тока можно, если в вашем доме найдутся все необходимые детали и достаточное количество медной проволоки. Смастерить небольшой агрегат вполне реально. Или же для использования существует подробная инструкция.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока на видео

Термин «генерация» в электротехнику пришел из латинского языка. Он обозначает «рождение». Применительно к энергетике можно сказать, что генераторами называют технические устройства, занимающиеся выработкой электроэнергии.

При этом надо оговориться, что производить электрический ток можно за счет преобразования различных видов энергии, например:

Исторически сложилось так, что генераторами называют конструкции, которые преобразуют кинетическую энергию вращения в электричество.

По виду вырабатываемой электроэнергии генераторы бывают:

1. постоянного тока;

2. переменного.

Физические законы, которые позволяют создавать современные электрические установки для выработки электроэнергии за счет преобразований механической энергии, открыты учеными Эрстедом и Фарадеем.

В конструкции любого генератора реализуется , когда происходит наводка электрического тока в замкнутой рамке за счет пересечения ее вращающимся магнитным полем, которое создается в упрощенных моделях бытового использования или обмотками возбуждения на промышленных изделиях повышенных мощностей.

При вращении рамки изменяется величина магнитного потока.

Электродвижущая сила, наводимая в витке, зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего рамку в замкнутом контуре S, и прямо пропорциональна его значению. Чем быстрее осуществляется вращение ротора, тем выше величина вырабатываемого напряжения.

Для того чтобы создать замкнутый контур и отвести с него электрический ток, потребовалось создать коллектор и щеточный узел, обеспечивающий постоянный контакт между вращающейся рамкой и стационарно расположенной частью схемы.


За счет конструкции подпружиненных щеток, прижимающихся к коллекторным пластинам, происходит передача электрического тока на выходные клеммы, а с них дальше он поступает в сеть потребителя.

Принцип работы простейшего генератора постоянного тока

При вращении рамки вокруг оси ее левая и правая половинки циклически проходят около южного или северного полюса магнитов. В них каждый раз происходит смена направлений токов на противоположное так, что у каждого полюса они протекают в одну сторону.

Для того чтобы в выходной цепи создавался постоянный ток, на коллекторном узле создано полукольцо для каждой половинки обмотки. Прилегающие к кольцу щетки снимают потенциал только своего знака: положительный или отрицательный.

Поскольку полукольцо вращающейся рамки разомкнуто, то в нем создаются моменты, когда ток достигает максимального значения или отсутствует. Чтобы поддерживать не только направление, но и постоянную величину вырабатываемого напряжения, рамку изготавливают по специально подготовленной технологии:

    у нее используют не один виток, а несколько — в зависимости от величины запланированного напряжения;

    число рамок не ограничивается одним экземпляром: их стараются сделать достаточным количеством для оптимального поддержания перепадов напряжения на одном уровне.

У генератора постоянного тока обмотки ротора располагают в пазах . Это позволяет сокращать потери наводимого электромагнитного поля.

Конструктивные особенности генераторов постоянного тока

Основными элементами устройства являются:

    внешняя силовая рама;

    магнитные полюса;

    статор;

    вращающийся ротор;

    коммутационный узел со щётками.


Корпус изготавливают из стальных сплавов или чугуна для придания механической прочности общей конструкции. Дополнительной задачей корпуса является передача магнитного потока между полюсами.

Полюса магнитов крепят к корпусу шпильками или болтами. На них монтируют обмотку.

Статор , называемый еще ярмом или остовом, изготавливают из ферромагнитных материалов. На нем размещают обмотку катушки возбуждения. Сердечник статора оснащен магнитными полюсами, образующими его магнитное силовое поле.

Ротор имеет синоним: якорь. Его магнитопровод состоит из шихтованных пластин, снижающих образование вихревых токов и повышающих КПД. В пазы сердечника заложены обмотки ротора и/или самовозбуждения.

Коммутационный узел со щетками может иметь разное количество полюсов, но оно всегда кратно двум. Материалом щеток обычно используют графит. Коллекторные пластины изготавливают из меди, как наиболее оптимального металла, подходящего по электрическим свойствам проводимости тока.

Благодаря использованию коммутатора на выходных клеммах генератора постоянного тока образуется сигнал пульсирующего вида.


Основные типы конструкций генераторов постоянного тока

По типу питания обмотки возбуждения различают устройства:

1. с самовозбуждением;

2. работающие на основе независимого включения.

Первые изделия могут:

    использовать постоянные магниты;

    или работать от внешних источников, например, аккумуляторных батарей, ветряной установки…

Генераторы с независимым включением работают от собственной обмотки, которая может быть подключена:

    последовательно;

    шунтами или параллельным возбуждением.

Один из вариантов подобного подключения показан на схеме.


Примером генератора постоянного тока может служить конструкция, которая раньше часто применялась на автомобильной технике. Ее устройство такое же, как у асинхронного двигателя.


Подобные коллекторные конструкции способны работать в режиме двигателя или генератора одновременно. За счет этого они получили распространение в существующих гибридных автомобилях.

Процесс образования якорной реакции

Она возникает в режиме холостого хода при неправильной настройке усилия прижатия щеток, создающее неоптимальный режим их трения. Это может привести к снижению магнитных полей или возникновению пожара из-за повышенного образования искр.

Способами ее снижения являются:

    компенсации магнитных полей за счет подключения дополнительных полюсов;

    настройка сдвига положения коллекторных щеток.

Преимущества генераторов постоянного тока

К ним относят:

    отсутствие потерь на гистерезис и образование вихревых токов;

    работа в экстремальных условиях;

    пониженный вес и маленькие габариты.

Принцип работы простейшего генератора переменного тока

Внутри этой конструкции используются все те же детали, что и у предыдущего аналога:

    магнитное поле;

    вращающаяся рамка;

    коллекторный узел со щетками для отвода тока.

Основное отличие заключается в устройстве коллекторного узла, который создан так, что при вращении рамки через щетки постоянно создается контакт со своей половинкой рамки без циклической смены их положения.

За счет этого ток, сменяющийся по законам гармоники в каждой половинке, полностью без изменений передается на щетки и далее через них в схему потребителя.


Естественно, что рамка создана намоткой не из одного витка, а рассчитанного их количества для достижения оптимального напряжения.

Таким образом, принцип работы генераторов постоянного и переменного тока общий, а отличия конструкции заключаются в изготовлении:

    коллекторного узла вращающегося ротора;

    конфигурации обмоток на роторе.

Конструктивные особенности промышленных генераторов переменного тока

Рассмотрим основные части промышленного индукционного генератора, у которого ротор получает вращательное движение от рядом расположенной турбины. В конструкцию статора включен электромагнит (хотя магнитное поле может создаваться набором постоянных магнитов) и обмотка ротора с определённым числом витков.

Внутри каждого витка индуктируется электродвижущая сила, которая последовательно складывается в каждом из них и образует на выходных зажимах суммарное значение напряжения, выдаваемого на схему питания подключенных потребителей.

Чтобы повысить на выходе генератора амплитуду ЭДС используют специальную конструкцию магнитной системы, выполненную из двух магнитопроводов за счет применения специальных сортов электротехнической стали в виде шихтованных пластин с пазами. Внутри их смонтированы обмотки.


В корпусе генератора расположен сердечник статора с пазами для размещения обмотки, создающей магнитное поле.

Вращающийся на подшипниках ротор тоже имеет магнитопровод с пазами, внутри которых смонтирована обмотка, получающая индуцируемую ЭДС. Обычно для размещения оси вращения выбирается горизонтальное направление, хотя, встречаются конструкции генераторов с вертикальным расположением и соответствующей конструкцией подшипников.

Между статором и ротором всегда создается зазор, необходимый для обеспечения вращения и исключения заклинивания. Но, в то же время в нем происходит потеря энергии магнитной индукции. Поэтому его стараются делать минимально возможным, оптимально учитывая оба этих требования.

Расположенный на одном валу с ротором возбудитель является электрогенератором постоянного тока, обладающим относительно небольшой мощностью. Его назначение: питать электроэнергией обмотки силового генератора в состоянии независимого возбуждения.

Подобные возбудители применяют чаще всего с конструкциями турбинных или гидравлических электрогенераторов при создании основного либо резервного способа возбуждения.

На картинке промышленного генератора показано расположение коллекторных колец и щеток для съема токов с конструкции вращающегося ротора. Этот узел при работе испытывает постоянные механические и электрические нагрузки. Для их преодоления создается сложная конструкция, которая при эксплуатации требует периодических осмотров и выполнения профилактических мероприятий.

Чтобы снизить создаваемые эксплуатационные затраты применяется другая, альтернативная технология, при которой тоже используется взаимодействие между вращающимися электромагнитными полями. Только на роторе располагают постоянные или электрические магниты, а напряжение снимают со стационарно расположенной обмотки.

При создании подобной схемы такую конструкцию могут называть термином «альтернатор». Она применяется в синхронных генераторах: высокочастотных, автомобильных, на тепловозах и судах, установках электрических станций энергетики для производства электроэнергии.

Особенности синхронных генераторов

Принцип действия

Название и отличительный признак действия заключен в создании жесткой связи между частотой переменной электродвижущей силы, наводимой в статорной обмотке «f» и вращением ротора.


В статоре вмонтирована трехфазная обмотка, а на роторе — электромагнит с сердечником и обмоткой возбуждения, запитанной от цепей постоянного тока через щеточный коллекторный узел.

Ротор приводится во вращение от источника механической энергии — приводного двигателя с одинаковой скоростью. Его магнитное поле совершает такое же движение.

В обмотках статора наводятся одинаковые по величине, но сдвинутые на 120 градусов по направлению электродвижущие силы, создающие трехфазную симметричную систему.

При подключении на концы обмоток цепей потребителей в схеме начинают действовать токи фаз, которые образуют магнитное поле, вращающееся точно так же: синхронно.

Форма выходного сигнала наводимой ЭДС зависит только от закона распределения вектора магнитной индукции внутри зазора между полюсами ротора и пластинами статора. Поэтому добиваются создания такой конструкции, когда величина индукции меняется по синусоидальному закону.

Когда зазор имеет постоянную характеристику, то вектор магнитной индукции внутри зазора создается по форме трапеции, как показано на графике линий 1.

Если же форму краев на полюсах исправить на косоугольную с изменением зазора до максимального значения, то можно добиться синусоидальной формы распределения, как показано линией 2. Этим приемом и пользуются на практике.

Схемы возбуждения синхронных генераторов

Магнитодвижущая сила, возникающая на обмотке возбуждения «ОВ» ротора, создает его магнитное поле. Для этого существуют разные конструкции возбудителей постоянного тока, основанные на:

1. контактном методе;

2. бесконтактном способе.

В первом случае используется отдельный генератор, называемый возбудителем «В». Его обмотка возбуждения питается от дополнительного генератора по принципу параллельного возбуждения, именуемого подвозбудителем «ПВ».


Все роторы размещаются на общем валу. За счет этого они вращаются совершенно одинаково. Реостаты r1 и r2 служат для регулирования токов в схемах возбудителя и подвозбудителя.

При бесконтактном способе отсутствуют контактные кольца ротора. Прямо на нем монтируют трехфазную обмотку возбудителя. Она синхронно вращается с ротором и передает через совместно вращающийся выпрямитель электрический постоянный ток непосредственно на обмотку возбудителя «В».


Разновидностями бесконтактной схемы являются:

1. система самовозбуждения от собственной обмотки статора;

2. автоматизированная схема.

При первом методе напряжение от обмоток статора поступает на понижающий трансформатор, а затем — полупроводниковый выпрямитель «ПП», вырабатывающий постоянный ток.

У этого способа первоначальное возбуждение создается за счет явления остаточного магнетизма.

Автоматическая схема создания самовозбуждения включает использование:

    трансформатора напряжения ТН;

    автоматизированного регулятора возбуждения АВР;

    трансформатора тока ТТ;

    выпрямительного трансформатора ВТ;

    тиристорного преобразователя ТП;

    блока защиты БЗ.

Особенности асинхронных генераторов

Принципиальное отличие этих конструкций состоит в отсутствие жесткой связи между частотами вращения ротора (nr) и индуцируемой в обмотке ЭДС (n). Между ними всегда существует разница, которую называют «скольжением». Ее обозначают латинской буквой «S» и выражают формулой S=(n-nr)/n.

При подключении нагрузки на генератор создается тормозной момент для вращения ротора. Он влияет на частоту вырабатываемой ЭДС, создает отрицательное скольжение.

Конструкцию ротора у асинхронных генераторов изготавливают:

Асинхронные генераторы могут иметь:

1. независимое возбуждение;

2. самовозбуждение.

В первом случае используется внешний источник переменного напряжения, а во втором — полупроводниковые преобразователи или конденсаторы в первичной, вторичной или обоих видах схем.

Таким образом, генераторы переменного и постоянного тока имеют много общих черт в принципах построения, но отличаются конструктивным исполнением определённых элементов.

Как вырабатывается ток в генераторе. Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, назначение

Автомобильный генератор, непременно входящий в состав оборудования любого транспортного средства, можно сравнить с ролью электростанции в снабжении энергией потребностей народного хозяйства.

Он является основным (при работающем двигателе) источником электроэнергии в машине и предназначен через электрические провода, опутывающие весь автомобиль изнутри, поддерживать заданное и стабилизированное напряжение электросети автомашины. Принцип работы автомобильного генератора основан на теоретическом представлении работы классического электрического генератора, трансформирующего неэлектрические виды энергии в электрическую.

В конкретном случае автомобильного генератора выработка электрической энергии происходит посредством трансформации механического вращательного движения коленчатого вала моторного агрегата.

Общий принцип работы

Теоретические предпосылки, лежащие в основе схемы функционирования электрогенераторов, базируются на широко известном случае электромагнитной индукции, трансформирующей один вид энергии (механический) в другой (электрический). Действие этого эффекта проявляется при помещении медных проводов, уложенных в виде катушки, и помещённых в магнитное поле переменной величины.

Это способствует появлению в проводах электродвижущей силы, которая приводит в движение электроны. Это движение электрических частиц порождает в , а на оконечных контактах проводов возникает электрическое напряжение, по уровню напрямую зависящее от того, с какой скоростью изменяется магнитное поле. Выработанное таким образом переменное напряжение необходимо подавать во внешнюю сеть.

В автомобильном генераторе для создания магнитного явления используются обмотки статора, в котором под воздействием поля вращается якорь ротора. На валу якоря размещены токопроводящие обмотки, подключенные к специальным контактам в виде колец. Эти кольцевые контакты также закреплены на валу и вращаются вместе с ним. С колец с помощью токопроводящих щёток и происходит съём электрического напряжения и подача выработанной энергии электропотребителям транспортного средства.

Запуск генератора осуществляется посредством приводного ремня от фрикционного колеса коленчатого вала моторного агрегата, который для начала работы запускается от аккумуляторного источника. Для обеспечения эффективной трансформации производимой энергии диаметр шкива генератора должен заметно уступать в диаметре фрикционному колесу коленвала. Это обеспечивает более высокие обороты вала генераторного агрегата. В этих условиях он функционирует с повышением своего КПД и обеспечивает повышенные токовые характеристики.

Требования

Чтобы обеспечить безопасную работу в заданном диапазоне характеристик всего комплекса электроустройств работа автомобильного генератора должна удовлетворять высоким техническим параметрам и гарантировать выработку стабильного во времени уровня напряжения.

Основным требованием к автомобильным генераторам является стабильная выработка тока с требуемыми мощностными характеристиками. Эти параметры призваны обеспечивать:

  • подзарядку ;
  • одновременное функционирование всего задействованного электрооборудования;
  • стабильное напряжение электросети в широком диапазоне изменения частот вращения вала ротора и динамически подключаемых нагрузок;

Кроме вышеперечисленных параметров, генератор конструируется с учётом его работы в условиях критических нагрузок и должен обладать прочным корпусом, иметь при этом малую массу и приемлемые габаритные размеры, обладать невысокими и приемлемым уровнем производимых промышленных радиопомех.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Крепление

Генератор автомобиля можно легко обнаружить в моторном отсеке, подняв крышку капота. Там он закреплён болтами и специальными уголками к фронтальной части двигателя. На корпусе генератора размещены крепёжные лапы и натяжная проушина устройства.

Корпус

В корпусной коробке генератора установлены почти все блоки агрегата. Он производится с применением металлов лёгких сплавов на основе алюминия, который превосходно подходит для выполнения задачи по отводу тепла. Конструкция корпуса представляет собой соединение двух основных частей:

  • фронтальной крышки со стороны контактных колец;
  • торцевой заглушки со стороны привода;

На фронтальной крышке закреплены щётки, регулятор напряжения и выпрямительный мост. Объединение крышек в единую конструкцию корпуса происходит посредством специальных болтов.

Внутренние поверхности крышек фиксируют внешнюю поверхность статора, закрепляя его положение. Также важными конструктивными узлами корпусной конструкции являются фронтальный и тыловой подшипники, которые обеспечивают должные условия функционирования ротора и закрепляют его на крышке.

Ротор

Конструкция роторного узла состоит из схемы электромагнита с обмоткой возбуждения, смонтированной на несущем валу. Сам вал изготавливается из легированной стали дополненной свинцовыми присадками.

На вал ротора также закреплены медные контактные кольца и специальные подпружиненные щёточные контакты. Контактные кольца отвечают за подачу тока на ротор.

Статор

Статорный узел — это конструкция, состоящая из сердечника с многочисленными пазами (в большинстве используемых случаев их количество равно 36), в которые уложены витки трёх обмоток, имеющих между собой электрический контакт или по схеме «звезда», или по схеме «треугольник». Сердечник, именуемый также магнитопроводом, изготовлен в виде полой сферической окружности из металлических пластин, стянутых между собой заклёпками или заваренных в единый монолитный блок.

Для повышения на статорных обмотках уровня напряжённости магнитного поля в процессе производства этих пластин используется трансформаторное железо с усиленными магнитными параметрами.

Регулятор напряжения

Этот электронный узел разработан для компенсации нестабильности вращения роторного вала, который соединён с коленвалом силового агрегата автомобиля, функционирующего в широком интервале изменения числа оборотов. Регулятор напряжения подключен к графитовым токосъёмникам и способствует стабилизации заданного постоянного выходного напряжения, поступающего в электросеть машины. Этим он гарантирует бесперебойную эксплуатацию электрооборудования.

По своему конструкторскому решению регуляторы подразделяются на две группы:

  • дискретные;
  • интегральные;

К первому типу относятся электронные блоки, на конструктивной плате которых смонтированы радиоэлементы, разработанные с применением дискретной (корпусной) технологии, отличающейся неоптимальной плотностью компоновки элементов.

Ко второму типу относится большинство современных электронных блоков регулировки напряжения, разработанных с учётом интегрального способа компоновки радиоэлементов, изготовленных на основе тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Выпрямитель

Ввиду того что для правильного функционирования бортовых приборов требуется постоянное напряжение, выход генератора запитывает сеть автомашины через электронный узел, собранный на мощных выпрямительных диодах.

Этот 3-фазный выпрямитель, состоящий из шести полупроводниковых диодов, три из которых подключены на минусовый вывод («массу»), а три других подсоединены к плюсовому контакту генератора, предназначен для трансформации переменного напряжения в постоянное. Физически блок выпрямителя состоит из подковообразного металлического теплоотвода с размещёнными на нём выпрямительными диодами.

Щёточный узел

Этот узел имеет вид пластмассовой конструкции и сконструирован для передачи напряжения на контактные кольца. Содержит внутри корпуса несколько элементов, главные из которых — подпружиненные щёточные скользящие контакты. Они бывают двух модификаций:

  • электрографитные;
  • меднографитные (более износостойкие).

Конструктивно щёточный узел зачастую изготавливается в одном блоке с регулятором напряжения.

Система охлаждения

Отвод избыточного тепла, которое образуется внутри корпуса генератора, обеспечивают вентиляторы, закреплённые на его валу ротора. Генераторы, у которых щётки, регулятор напряжения и выпрямительный блок вынесены наружу, за пределы его корпуса и защищённые специальным кожухом, забирают свежий воздух через специальные охлаждающие щели в нём.


Крыльчатка внешнего охлаждения генератора

Устройство классической конструкции, с размещением вышеупомянутых узлов внутри генераторного корпуса, обеспечивают поступление свежего воздушного потока со стороны контактных колец.

Режимы работы

Для уяснения принципа работы автомобильного генератора необходимо представлять и режимы его эксплуатации.

  • начальный период запуска двигателя;
  • рабочий режим двигателя.

В первоначальный момент запуска двигателя основным и единственным потребителем, расходующим электрическую энергию, является стартёр. Генератор ещё не участвует в процессе выработки энергии, и поступление электроэнергии в этот момент предоставляет только аккумулятор. Ввиду того что сила потребляемого тока при этой схеме очень велика и может достигать сотен ампер, интенсивно расходовать запасённую ранее электрическую энергию.

После окончания процесса запуска двигатель выходит на рабочий режим, а генератор при этом становится полноправным поставщиком электропитания. Он вырабатывает ток, необходимый для функционирования различного электрооборудования, подключающегося в работу. Вместе с этой функцией генератор производит заряд аккумулятора при работающем двигателе.

После набора аккумулятором необходимого , необходимость в процессе подзарядки уменьшается, потребление тока заметно падает, а генератор продолжает поддерживать работу только электрооборудования. По мере подключения в работу других ресурсоёмких потребителей электроэнергии, мощности генератора в отдельные моменты времени может не хватать для обеспечения суммарной нагрузки и тогда в общую работу включается аккумулятор, работа которого в этом режиме характеризуется при этом быстрой потерей заряда.

Заключение

Автомобильный генератор сконструирован и рассчитан на электропитание штатных электроприборов и трансформацией механической энергии коленвала силового агрегата в электрическую.

Генератор располагается под капотом на фронтальной части двигателя. Конструкция генератора содержит в себе основные узлы — корпус, статор, ротор, подшипники, регулятор напряжения, выпрямительный мост, щёточный узел и вентиляторы.

Это такой тип электрической машины, которая способствует преобразованию механической энергии в электрическую. Основано действие генераторов тока по принципу электромагнитной индукции: электродвижущая сила (ЭДС) наводится в движущемся в магнитном поле проводе.

Производить генератор тока может не только постоянный, но и переменный ток. На латыни слово генератор (generator) означает — производитель.

На мировом рынке наиболее известными поставщиками генераторов являются компании: General Electric (GE), ABB, Siemens AG, Mecc Alte.

Генераторы постоянного тока.

Единственным типом источника для получения электроэнергии на протяжении долгого времени были электрические генераторы .

Переменный ток индуктируется в обмотке якоря генератора постоянного тока , затем он электромеханическим выпрямителем — коллектором преобразуется в постоянный ток. Особенно при большой частоте вращения якоря генератора, процесс выпрямления тока коллектором связан с очень частым износом щеток и коллектора.

Различаются генераторы постоянного тока по характеру их возбуждения, они бывают с самовозбуждением и независимого возбуждения. К независимому источнику питания в генераторах с электромагнитным возбуждением подключается обмотка возбуждения, располагающаяся на главных полюсах.

Постоянными магнитами, из которых производятся полюсы машины, возбуждаются генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением. Основное применение генераторы постоянного тока находят в тех отраслях промышленности, где постоянный ток является предпочтительным по условиям производства (предприятия электролизной и металлургической промышленности, суда, транспорт и прочие). В качестве источников постоянного тока и возбудителей синхронных генераторов применяются генераторы постоянного тока на электростанциях.

Может достигать до 10 Мегаватт мощность генератора тока .

При достаточно высоком напряжении получать большие токи позволяют генераторы переменного тока . Несколько типов индукционных генераторов различают в настоящее время.

Они состоят из создающего магнитное поле постоянного магнита или электромагнита и обмотки, индуцируется в которой переменная ЭДС. Так как складываются наводимые в последовательно соединенных витках ЭДС, то в рамке индукции амплитуда ЭДС будет пропорциональна количеству в ней витков. Также она пропорциональна через каждый виток амплитуде переменного магнитного потока. В генераторах тока , чтобы получить большой магнитный поток применяется специальная магнитная система, состоящая из двух сердечников, изготовленных из электротехнической стали. В пазах одного из сердечников размещены создающие магнитное поле обмотки, а в пазах второго располагаются обмотки, в которых индуцируется ЭДС. Один из сердечников называется ротором, так как он вращается вокруг вертикальной или горизонтальной оси, вместе со своей обмоткой.

Другой сердечник называется статором — это неподвижный сердечник с его обмоткой. Как можно меньшим делается зазор между сердечниками ротора и статора, наибольшее значение потока магнитной индукции обеспечивается этим. Электромагнит, являющийся ротором вращается в больших промышленных генераторах , а обмотки, уложенные в пазах статора и в которых наводится ЭДС остаются неподвижными.

С помощью скользящих контактов приходится во внешнюю цепь подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора. Контактными кольцами, которые присоединены к концам его обмотки для этого снабжается ротор. К кольцам прижаты неподвижные пластины-щетки, они осуществляют связь с внешней цепью обмотки ротора. В обмотках создающего магнитное поле электромагнита, сила тока значительно меньше той силы тока, которую отдает генератор тока во внешнюю цепь. Поэтому гораздо удобнее снимать генерируемый ток с неподвижных обмоток, а сравнительно слабый ток подводить через скользящие контакты к вращающемуся электромагниту. Вырабатывается этот ток, расположенным на том же валу отдельным генератором постоянного тока (возбудителем). Вращающимся магнитом создается магнитное поле в маломощных генераторах тока, щетки и кольца в таком случае вообще не требуются.

Бывают двух типов обмотки возбуждения синхронных генераторов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. Выступают из индуктора несущие обмотки возбуждения в генераторах с явнополюсными роторами полюса. На сравнительно низкие частоты вращения рассчитаны генераторы данного типа, они используются для работы с приводом от поршневых паровых машин, гидротурбин, дизельных двигателей. Для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами применяются газовые и паровые турбины. Стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполнены в виде медных пластин, представляет собой ротор такого генератора. В пазах фиксируются витки, а для снижения потерь мощности и уровня шума, связанных с сопротивлением воздуха шлифуется, а затем полируется поверхность ротора.

По большей части трехфазными делаются обмотки генераторов тока . Подобное сочетание движущихся частей, способных создавать энергию также экономично и непрерывно, встречается в механике редко.

Современный генератор тока является внушительным сооружением, состоящим из медных проводов, стальных конструкций и изоляционных материалов. С точностью до 1 миллиметра изготавливаются важнейшие детали генераторов, которые сами имеют размеры несколько метров.

Генератор тока преобразует механическую (кинетическую) энергию в электроэнергию. В энергетике пользуются только вращающимися электромашинными генераторами, основанными на возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, на который каким-либо образом действует изменяющееся магнитное поле. Ту часть генератора, которая предназначена для создания магнитного поля, называют индуктором, а часть, в которой индуцируется ЭДС – якорем.

Вращающуюся часть машины называют ротором , а неподвижную часть – статором . В синхронных машинах переменного тока индуктором обычно является ротор, а в машинах постоянного тока – статор. В обоих случаях индуктор представляет собой обычно двух- или многополюсную электромагнитную систему, снабженную обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током (током возбуждения), но встречаются и индукторы, состоящие из системы постоянных магнитов. В индукционных (асинхронных) генераторах переменного тока индуктор и якорь не могут четко (конструктивно) различаться друг от друга (можно сказать, что статор и ротор одновременно являются и индуктором и якорем).

Более 95 % электроэнергии на электростанциях мира производится при помощи синхронных генераторов переменного тока . При помощи вращающегося индуктора в этих генераторах создается вращающееся магнитное поле, наводящее в статорной (обычно трехфазной) обмотке переменную ЭДС, частота которой точно соответствует частоте вращения ротора (находится в синхронизме с частотой вращения индуктора). Если индуктор, например, имеет два полюса и вращается с частотой 3000 r/min (50 r/s), то в каждой фазе статорной обмотки индуцируется переменная ЭДС частотой 50 Hz. Конструктивное исполнение такого генератора упрощенно изображено на рис. 1.

Рис. 1. Принцип устройства двухполюсного синхронного генератора. 1 статор (якорь), 2 ротор (индуктор), 3 вал, 4 корпус. U-X, V-Y, W-Z – размещенные в пазах статора части обмоток трех фаз

Магнитная система статора представляет собой спрессованный пакет тонких стальных листов, в пазах которого располагается статорная обмотка. Обмотка состоит из трех фаз, сдвинутых в случае двухполюсной машины друг относительно друга на 1/3 периметра статора; в фазных обмотках индуцируются, следовательно, ЭДС, сдвинутые друг относительно друга на 120o. Обмотка каждой фазы, в свою очередь, состоит из многовитковых катушек, соединенных между собой последовательно или параллельно. Один из наиболее простых вариантов конструктивного исполнения такой трехфазной обмотки двухполюсного генератора упрощенно представлен на рис. 2 (обычно число катушек в каждой фазе больше, чем показано на этом рисунке). Те части катушек, которые находятся вне пазов, на лобовой поверхности статора, называются лобовыми соединениями.

Рис. 2. Простейший принцип устройства статорной обмотки трехфазного двухполюсного синхронного генератора в случае двух катушек в каждой фазе. 1 развертка поверхности магнитной системы статора, 2 катушки обмотки, U, V, W начала фазных обмоток, X, Y, Z концы фазных обмоток

Полюсов индуктора и, в соответствии с этим, полюсных делений статора, может быть и больше двух. Чем медленнее вращается ротор, тем больше должно быть при заданной частоте тока число полюсов. Если, например, ротор вращается с частотой 300 r/min, то число полюсов генератора, для получения частоты переменного тока 50 Hz, должно быть 20. Например, на одной из крупнейших гидроэлектростанций мира, ГЭС Итайпу (Itaipu, см. рис. 4) генераторы, работающие на частоте 50 Hz, исполнены 66-полюсными, а генераторы, работающие на частоте 60 Hz – 78-полюсными.

Обмотка возбуждения двух- или четырехполюсного генератора размещается, как показано на рис. 1, в пазах массивного стального сердечника ротора. Такая конструкция ротора необходима в случае быстроходных генераторов, работающих при частоте вращения в 3000 или 1500 r/min (особенно для турбогенераторов, предназначенных для соединения с паровыми турбинами), так как при такой скорости на обмотку ротора действуют большие центробежные силы. При большем числе полюсов каждый полюс имеет отдельную обмотку возбуждения (рис. 3.12.3). Такой явнополюсный принцип устройства применяется, в частности, в случае тихоходных генераторов, предназначенных для соединения с гидротурбинами (гидрогенераторов), работающих обычно при частоте вращения от 60 r/min до 600 r/min.

Очень часто такие генераторы, в соответствии с конструктивным исполнением мощных гидротурбин, выполняются с вертикальным валом.

Рис. 3. Принцип устройства ротора тихоходного синхронного генератора. 1 полюс, 2 обмотка возбуждения, 3 колесо крепления, 4 вал

Обмотку возбуждения синхронного генератора обычно питают постоянным током от внешнего источника через контактные кольца на валу ротора. Раньше для этого предусматривался специальный генератор постоянного тока (возбудитель), жестко связанный с валом генератора, а в настоящее время используются более простые и дешевые полупроводниковые выпрямители. Встречаются и системы возбуждения, встроенные в ротор, в которых ЭДС индуцируется статорной обмоткой. Если для создания магнитного поля вместо электромагнитной системы использовать постоянные магниты, то источник тока возбуждения отпадает и генератор становится значительно проще и надежнее, но в то же время и дороже. Поэтому постоянные магниты применяются обычно в относительно маломощных генераторах (мощностью до нескольких сотен киловатт).

Конструкция турбогенераторов, благодаря цилиндрическому ротору относительно малого диаметра, очень компактна. Их удельная масса составляет обычно 0,5…1 kg/kW, и их номинальная мощность можеь достигать 1600 MW. Устройство гидрогенераторов несколько сложнее, диаметр ротора велик и удельная масса их поэтому обычно 3,5…6 kg/kW. До настоящего времени они изготовлялись номинальной мощностью до 800 MW.

При работе генератора в нем возникают потери энергии, вызванные активным сопротивлением обмоток (потери в меди), вихревыми токами и гистерезисом в активных частях магнитной системы (потери в стали) и трением в подшипниках вращающихся частей (потери на трение). Несмотря на то, что суммарные потери обычно не превышают 1…2 % мощности генератора, отвод тепла, освобождающегося в результате потерь, может оказаться затруднительным. Если упрощенно считать, что масса генератора пропорциональна его мощности, то его линейные размеры пропорциональны кубическому корню мощности, а поверхностные размеры – мощности в степени 2/3. С увеличением мощности, следовательно, поверхность теплоотвода растет медленнее, чем номинальная мощность генератора. Если при мощностях порядка нескольких сотен киловатт достаточно применять естественное охлаждение, то при бoльших мощностях необходимо перейти на принудительную вентиляцию и, начиная приблизительно со 100 MW, использовать вместо воздуха водород. При еще больших мощностях (например, более 500 MW) необходимо дополнить водородное охлаждение водным. У крупных генераторах надо специально охлаждать и подшипники, обычно используя для этого циркуляцию масла.

Тепловыделение генератора можно значительно уменьшить путем применения сверхпроводящих обмоток возбуждения. Первый такой генератор (мощностью 4 MVA), предназначенный для применения на судах, изготовила в 2005 году немецкая электротехническая фирма Сименс (Siemens AG) . Номинальное напряжение синхронных генераторов, в зависимости от мощности, находится обычно в пределах от 400 V до 24 kV. Использовались и более высокие номинальные напряжения (до 150 kV), но чрезвычайно редко. Кроме синхронных генераторов сетевой частоты (50 Hz или 60 Hz) выпускаются и высокочастотные генераторы (до 30 kHz) и генераторы пониженной частоты (16,67 Hz или 25 Hz), используемые на электрифицированных железных дорогах некоторых европейских стран. К синхронным генераторам относится, в принципе, и синхронный компенсатор, представляющий собой синхронный двигатель, работающий на холостом ходу и отдающий в высоковольтную распределительную сеть реактивную мощность. При помощи такой машины можно покрыть потребление реактивной мощности местных промышленных электропотребителей и освободить основную сеть энергосистемы от передачи реактивной мощности.

Кроме синхронных генераторов относительно редко и при относительно малых мощностях (до нескольких мегаватт) могут использоваться и асинхронные генераторы . В обмотке ротора такого генератора ток индуцируется магнитным полем статора, если ротор вращается быстрее, чем статорное вращающееся магнитное поле сетевой частоты. Необходимость в таких генераторах возникает обычно тогда, когда невозможно обеспечить неизменную скорость вращения первичного двигателя (например, ветряной турбины, некоторых малых гидротурбин и т. п.).

У генератора постоянного тока магнитные полюсы вместе с обмоткой возбуждения располагаются обычно в статоре, а обмотка якоря – в роторе. Так как в обмотке ротора при его вращении индуцируется переменная ЭДС, то якорь необходимо снабжать коллектором (коммутатором), при помощи которого на выходе генератора (на щетках коллектора) получают постоянную ЭДС. В настоящее время генераторы постоянного тока применяются редко, так как постоянный ток проще получать при помощи полупроводниковых выпрямителей.

К электромашинным генераторам относятся и электростатические генераторы , на вращающейся части которых путем трения (трибоэлектрически) создается электрический заряд высокого напряжения. Первый такой генератор (вращаемый вручную серный шар, который электризовался при трении об руку человека) изготовил в 1663 году мэр города Магдебурга (Magdeburg, Германия) Отто фон Гюрике (Otto von Guericke, 1602–1686). В ходе своего развития такие генераторы позволяли открывать многие электрические явления и закономерности. Они и сейчас не потеряли своего значения как средств проведения экспериментальных исследований по физике.

Первый изготовил 4 ноября 1831 года профессор Лондонского Королевского института (Royal Institution) Майкл Фарадей (Michael Faraday, 1791–1867). Генератор состоял из подковообразного постоянного магнита и медного диска, вращающегося между магнитными полюсами (рис. 3.12.4). При вращении диска между его осью и краем индуцировалась постоянная ЭДС. По такому же принципу устроены более совершенные униполярные генераторы, находящие применение (хотя относительно редко) и в настоящее время.

Рис. 4. Принцип устройства униполярного генератора Майкла Фарадея. 1 магнит, 2 вращающийся медный диск, 3 щетки. Рукоятка диска не показана

Майкл Фарадей родился в бедной семье и после начальной школы, в возрасте 13 лет, поступил учеником переплетчика книг. По книгам он самостоятельно продолжал свое образование, а по Британской энциклопедии ознакомился с электричеством, изготовил электростатический генератор и лейденскую банку. Для расширения своих знаний он начал посещать публичные лекции по химии директора Королевского института Гемфри Дэви (Humphrey Davy, 1778–1829), а в 1813 году получил должность его ассистента. В 1821 году он стал главным инспектором этого института, в 1824 году – членом Королевского общества (Royal Society) и в 1827 году – профессором химии Королевского института. В 1821 году он начал свои знаменитые опыты по электричеству, в ходе которых предложил принцип действия электродвигателя, открыл явление электромагнитной индукции, принцип устройства магнитоэлектрического генератора, закономерности электролиза и много других основополагающих физических явлений. Спустя год после вышеописанного опыта Фарадея, 3 сентября 1832 года, парижский механик Ипполит Пикси (Hippolyte Pixii, 1808–1835) изготовил по заказу и под руководством основоположника электродинамики Андре Мари Ампера (Andre Marie Ampere, 1775–1836) генератор с вращаемым вручную, как у Фарадея, магнитом (рис. 5). В якорной обмотке генератора Пикси индуцируется переменная ЭДС. Для выпрямления получаемого тока к генератору вначале пристроили открытый ртутный коммутатор, переключающий полярность ЭДС при каждом полуобороте ротора, но вскоре он был заменен более простым и безопасным цилиндрическим щеточным коллектором, изображенным на рис. 5.

Рис. 5. Принцип устройства магнитоэлектрического генератора Ипполита Пикси (a), график индуцируемой ЭДС (b) и график получаемой при помощи коллектора пульсирующей постоянной ЭДС (c). Рукоятка и конусная зубчатая передача не показаны

Генератор, построенный по принципу Пикси, впервые применил в 1842 году на своем заводе в Бирмингеме (Birmingham) для электропитания гальванических ванн английский промышленник Джон Стивен Вульрич (John Stephen Woolrich, 1790–1843), использовав в качестве приводного двигателя паровую машину мощностью 1 л. с. Напряжение его генератора составляло 3 V, номинальный ток – 25 A и кпд – около 10 %. Такие же, но более мощные генераторы быстро начали внедряться и на других гальванических предприятиях Европы. В 1851 году немецкий военный врач Вильгельм Йозеф Зинштеден (Wilhelm Josef Sinsteden, 1803–1891) предложил использовать в индукторе вместо постоянных магнитов электромагниты и питать их током от меньшего вспомогательного генератора; он же обнаружил, что кпд генератора увеличится, если стальной сердечник электромагнита изготовить не массивным, а из параллельных проволок. Однако идеи Зинштедена стал реально использовать только в 1863 году английский электротехник-самоучка Генри Уайльд (Henry Wilde, 1833–1919), который предложил, среди прочих нововведении, насадить машину-возбудитель (англ. exitatrice) на вал генератора. В 1865 году он изготовил генератор невиданной доселе мощности в 1 kW, при помощи которого он мог демонстрировать даже плавку и сварку металлов.

Важнейшим усовершенствованием генераторов постоянного тока стало их самовозбуждение , принцип которого запатентовал в 1854 году главный инженер государственных железных дорог Дании Сёрен Хьёрт (Soren Hjorth, 1801–1870), но не нашедшее в то время практического применения. В 1866 году этот принцип снова открыли независимо друг от друга несколько электротехников, в том числе уже упомянутый Г. Уайльд, но широко известным он стал в декабре 1866 года, когда немецкий промышленник Эрнст Вернер фон Сименс (Ernst Werner von Siemens, 1816–1892) применил его в своем компактном и высокоэффективном генераторе. 17 января 1867 года в Берлинской академии наук был прочитан его знаменитый доклад о динамоэлектрическом принципе (о самовозбуждении). Самовозбуждение позволило отказатьса от вспомогательных генераторов возбуждения (от возбудителей), что обусловило возможность выработки намного более дешевой электроэнергии в больших количествах. По этой причине год 1866 часто считают годом зарождения электротехники сильного тока. В первых самовозбуждающихся генераторах обмотку возбуждения включали, как у Сименса, последовательно (сериесно) с якорной обмоткой, но в феврале 1867 года английский электротехник Чарлз Уитстон (Charles Wheatstone, 1802–1875) предложил параллельное возбуждение, позволяющее лучше регулировать ЭДС генератора, к которому он пришел еще до сообщений о последовательном возбуждении, открытом Сименсом (рис. 6).

Рис. 6. Развитие систем возбуждения генераторов постоянного тока. a возбуждение при помощи постоянных магнитов (1831), b внешнее возбуждение (1851), c последовательное самовозбуждение (1866), d параллельное самовозбуждение (1867). 1 якорь, 2 обмотка возбуждения. Регулировочные реостаты тока возбуждения не показаны

Необходимость в генераторах переменного тока возникла в 1876 году, когда работающий в Париже русский электротехник Павел Яблочков (1847–1894) стал освещать городские улицы при помощи изготовляемых им дуговых ламп переменного тока (свечей Яблочкова). Первые необходимые для этого генераторы создал парижский изобретатель и промышленник Зеноб Теофиль Грамм (Zenobe Theophile Gramme, 1826–1901). С началом массового производства ламп накаливания в 1879 году переменный ток на некоторое время потерял свое значение, но снова обрел актуальность в связи с ростом дальности передачи электроэнергии в середине 1880-х годов. В 1888–1890 годах владелец собственной научно-исследовательской лаборатории Тесла-Электрик (Tesla-Electric Co., Нью-Йорк, США) эмигрировавший в США сербский электротехник Никола Тесла (Nikola Tesla, 1856–1943) и главный инженер фирмы АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) эмигрировавший в Германию русский электротехник Михаил Доливо-Добровольский (1862–1919) разработали трехфазную систему переменного тока. В результате началось производство все более мощных синхронных генераторов для сооружаемых тепло- и гидроэлектростанций.

Важным этапом в развитии турбогенераторов может считаться разработка в 1898 году цилиндрического ротора совладельцем швейцарского электротехнического завода Браун, Бовери и компания (Brown, Boveri & Cie., BBC) Чарлзом Эженом Ланселотом Брауном (Charles Eugen Lancelot Brown, 1863–1924). Первый генератор с водородным охлаждением (мощностью 25 MW) выпустила в 1937 году американская фирма Дженерал Электрик (General Electric), а с внутрипроводным водяным охлаждением – в 1956 году английская фирма Метрополитен Виккерс (Metropolitan Vickers).

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.


Генератор переменного тока


При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.


Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.


Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.


Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

На практике используется несколько видов генераторов. Но каждый из них включает в себя одни и те же составные элементы. К ним относятся магнит, который создает соответствующее поле, и специальная проволочная обмотка, где создается электродвижущая сила (ЭДС). В простейшей модели генератора роль обмотки выполняет рамка, способная вращаться вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Амплитуда ЭДС пропорциональна количеству витков, имеющихся на обмотке, и размаху колебаний магнитного потока.

Чтобы получить значительный по силе магнитный поток, в генераторах используют особую систему. Она состоит из пары стальных сердечников. Обмотки, которые создают переменное магнитное поле, помещают в пазы первого из них. Те витки, которые индуцируют ЭДС, укладывают в пазы второго сердечника.

Внутренний сердечник называют ротором. Он вращается вокруг оси вместе с имеющейся на нем обмоткой. Тот сердечник, который остается без движения, выполняет функцию статора. Чтобы сделать поток магнитной индукции наиболее сильным, а потери энергии минимальными, расстояние между статором и ротором стараются сделать как можно меньше.

По какому принципу работает генератор

Электродвижущая сила возникает в обмотках статора сразу после появления электрического поля, для которого характерны вихревые образования. Эти процессы порождаются изменением магнитного потока, которое наблюдается при ускоренном вращении ротора.

Ток от ротора подается в электрическую цепь при помощи контактов, имеющих вид элементов скольжения. Чтобы сделать это было легче, к концам обмотки присоединяют кольца, называемые контактными. К кольцам прижимаются неподвижные щетки, через которые и осуществляется связь между электрической цепью и обмоткой движущегося ротора.

В витках обмотки магнита, где создается магнитное поле, ток имеет сравнительно небольшую силу, если сравнивать его с тем током, который генератор отдает внешней цепи. По этой причине уже конструкторы первых генераторов решили отводить ток от обмоток, расположенных статично, а слабый ток к вращающемуся магниту подавать через контакты, обеспечивающие скольжение. В генераторах малой мощности поле создает магнит постоянного типа, который способен вращаться. Такая конструкция позволяет упростить всю систему и вовсе не использовать кольца и щетки.

Современный промышленный генератор электрического тока представляет собой массивное и громоздкое сооружение, которое состоит из металлических конструкций, изоляторов и медных жил. Размеры устройства могут составлять несколько метров. Но даже для такого солидного сооружения очень важно выдержать точные габариты деталей и зазоры между подвижными частями электрической машины.

Конструкция и основные характеристики судовых генераторов постоянного и переменного тока

Генератор является электрической машиной, преобразующей механическую энергию первичного двигателя в электрическую, вы—даваемую в судовую сеть. Генератор и первичный двигатель соединяются между собой с помощью муфты или редуктора, образуя таким образом генераторный агрегат, который устанавливается на общей фундаментной плите или сварной раме. Генераторные агрегаты располагаются параллельно диаметральной плоскости судна, что в условиях волнения и маневров обеспечивает меньшую нагрузку на подшипники и нормальную смазку.

Судовые генераторы отличаются от генераторов береговых установок своим конструктивным исполнением, которое в основном определяется:
— способом защиты от воздействий окружающей среды;
— способом охлаждения;
— типом применяемых подшипников.

По способу защиты от воздействий окружающей среды различают генераторы брызгонепроницаемого и водозащищенного типов. В соответствии с Правилами Регистра СССР электрооборудование брызгонепроницаемого типа имеет приспособления, предотвращающие попадание внутрь него водяных капель, падающих вертикально и под углом до 45° от вертикали. Такими защитными приспособлениями обычно являются жалюзи в смотровых и вентиляционных окнах генераторов. Электрооборудование водозащищенного типа защищено от попадания внутрь воды при обливании его из шланга.

Судовые генераторы имеют охлаждение, выполненное по принципу самовентиляции, или принудительное. Самовентиляция обычно обеспечивается крылаткой, вращающейся на валу генератора. Принудительное охлаждение производится отдельными вентиляторами и может выполняться как по разомкнутому, так и по чямкнутому циклу охлаждения.

В электрических машинах применяются подшипники качения или скольжения.

Развиваемая генератором мощность на единицу объема или массы во многом зависит от класса изоляции обмоток. В судовых генераторах используется изоляция класса В или Н. Изо-аяция класса В допускает температуру нагрева до 130 °С и выполняется из материалов на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемых с органическими связующими и пропитывающими составами. Изоляция класса Н допускает температуру нагрева до 180 °С, выполняется из тех же материалов, но применяемых в сочетании с кремний-органическими связующими и пропитывающими составами.

Нормальной расчетной температурой судовых помещений согласно Правилам Регистра СССР является 40 °С. Таким образом, допустимый перегрев обмоток машин составляет 90 °С для изоляции класса В и 140 °С для изоляции класса Н.

В электроэнергетических системах постоянного тока используются генераторы серий П, ГПМ, ПД, ПГ и 2ПГК, выпускаемые заводами «Электросила» им. С. М. Кирова и ХЭМЗ. Применяемые на судах генераторы постоянного тока имеют смешанное возбуждение. В отличие от остальных они обладают свойством автоматически поддерживать достаточную степень постоянства напряжения даже без применения специальных автоматических регуляторов возбуждения.

Генераторы постоянного тока имеют следующие конструктивные особенности. Станина генераторов изготовляется в виде стальных литых или сварных конструкций с приваренными лапами. Сердечники главных полюсов собираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1 мм, сердечник якоря — из пакетов листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Обмотки возбуждения и якоря выполняются из круглой или прямоугольной обмоточной меди с изоляцией классов В и Н. В обмотке полюсов и сердечнике якоря проделываются радиальные и аксиальные вентиляционные каналы. Генераторы выполняются как с самовентиляцией, так и с принудительной вентиляцией по разомкнутому циклу. Генератор типа П52 брызгозащищенного исполнения представлен на рис. 2.

Наиболее распространенными источниками электроэнергии на судах в настоящее время являются синхронные генераторы. Статор синхронного генератора имеет литую или сварную станину, в которой укреплен набранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм сердечник с трехфазной обмоткой, обычно соединенной в звезду без выведенной нулевой точки. Ротор синхронного генератора состоит из полюсов с обмоткой возбуждения постоянного тока. По конструкции ротора судовые генераторы делятся на явнополюсные и неявнополюсные. Первичными двигателями явнополюсных генераторов обычно являются дизели, а неявнополюсных — паровые и газовые турбины.

Рис. 1. Генератор постоянного тока типа П52 брызгозащищенного исполнения.

Мощность генераторов указана для номинальной величины ко- , эффициента мощности cos ф = 0,8. Генераторы серии МС выпускаются с электромашинными возбудителями типа ВСМ, а генераторы серий МСС, МСК и ГМС имеют самовозбуждение, что позволяет уменьшить их осевые размеры и массу, увеличить надежность работы и, наконец, удобнее расположить генераторы на судне.

Синхронные генераторы серии МС имеют брызгозащищенное исполнение, при мощностях до 400 кВт выполняются с подшипниками качения. Система охлаждения генераторов— радиальная, возбудителей — аксиальная, выполняемая по принципу самовентиляции с разомкнутым циклом. Ротор имеет явновыраженные полюсы. Генератор с дизелем соединяются с помощью эластичной муфты и располагаются на общей фундаментной раме. Обмотки генератора имеют изоляцию класса В.

Генераторы серии МС имеют пониженную надежность из-за машинного возбудителя и поэтому на строящихся в настоящее время судах не устанавливаются.

Генераторы серии МСС в отличие от предыдущих имеют систему самовозбуждения с генератором начального подмагничивания.

Синхронные генераторы серии МСК имеют кремнийорганиче-скую изоляцию класса Н, благодаря чему их нагрузка примерно в два раза выше нагрузки генераторов серии МС, а вес соответственно ниже на 30—40%. Генераторы имеют радиально-осевую вентиляцию по замкнутому циклу с охлаждением воздуха в водяном воздухоохладителе, расЦоложенном *на корпусе генератора. Охлаждение с замкнутым циклом циркуляции воздуха предотвращает попадание внутрь машины пыли, масла, топлива, что повышает долговечность изоляции обмоток и надежность работы гене-патороб Это предупреждает также выброс горячего воздуха из машины в судовые помещения. Недостатком такой системы охлаждения является удорожание установки.

В настоящее время разработаны и на строящихся судах применяются синхронные генераторы серии ГМС. Генераторы имеют брызгозащищенное исполнение с самовентиляцией, с забором ох-паждающего воздуха выше осевой линии генератора со стороны, противоположной приводу. Генераторы работают на двух щитовых подшипниках качения. Корпус и щиты — стальные. Генератор сочленяется с дизелем при помощи полужесткой муфты. Возбуждение осуществляется от статической системы фазового компаундирования с автоматическим регулированием напряжения и начальным возбуждением от генератора начального возбуждения.

Допустимыми являются следующие перегрузки:
10% в течение 1 ч при cos ф = 0,8;
25% в течение 10 мин при cos ф = 0,7;
50% в течение 2 мин при cos ф = 0,6.

Судовое генераторы рассматриваемых серий должны обеспечивать не менее 10 000 ч нормальной работы.

Устройство и принцип действия центробежного насоса

9 апреля 2018

Насосы центробежного типа – один из наиболее популярных типов насосного оборудования. Современные производители предлагают множество моделей для бытового и промышленного применения. Устройства используются в технологических процессах, для забора жидких сред из скважин с последующей транспортировкой по горизонтали или подъемом на требуемую высоту, осушения подвалов. С помощью центробежных моделей организуют полив, водоснабжение животноводческих хозяйств, создают автономные системы водоснабжения.

Особенности конструкции и принцип действия центробежного насоса

Независимо от модели, центробежные агрегаты включают:

  • Корпус с входным и выходным патрубками. Обычно имеет конфигурацию, напоминающую улитку.
  • Электродвигатель. Для обеспечения бесперебойной работы двигатель располагают в герметичном пространстве, защищенном от попадания рабочих сред.
  • Вал. Передает крутящий момент от двигателя к рабочему колесу, на внешней поверхности которого расположены лопатки. Они предназначены для перемещения рабочей среды по внутренней камере.
  • Подшипниковые узлы. Облегчают вращение вала.
  • Уплотнения. Защищают внутренние компоненты агрегата от контакта с рабочими средами.

Дополнительно в устройство центробежного насоса входят конструктивные элементы, повышающие функциональность, безопасность и эффективность его использования:

  • Шланги различного назначения.
  • Обратный клапан, предохраняющий аппарат от возврата рабочей среды.
  • Фильтр грубой очистки, устанавливаемый перед агрегатом. Предохраняет внутренние узлы устройства от повреждения крупными механическими включениями.
  • Измерительные устройства – вакуумметры, манометры.
  • Запорно-регулирующая трубопроводная арматура.

Принцип работы насосного оборудования этого типа:

  • При включении электродвигателя начинает вращаться рабочее колесо, расположенное в наполненном водой корпусе.
  • Под воздействием центробежной силы происходит вытеснение воды к наружным участкам камеры, а затем под действием созданного избыточного давления – в напорный трубопровод.
  • Благодаря созданию избыточного давления у наружных стенок камеры, в центре рабочего колеса давление снижается. В агрегат поступает жидкость из всасывающего трубопровода, что обеспечивает непрерывную работу устройства.

Классификация центробежных насосов

По конструктивному исполнению различают следующие виды насосного оборудования:

  • В зависимости от количества рабочих колес, центробежные агрегаты называют одно- или многоступенчатыми. Многоступенчатые модели обеспечивают высокий напор. Колеса могут иметь два диска – задний и передний или только задний. Модели первого типа используются в трубопроводах низкого давления или для перекачки густых жидких сред.
  • По ориентации корпуса в пространстве – горизонтальные и вертикальные. На корпусе могут быть расположены один или два всасывающих патрубка.
  • По создаваемому давлению различают модели низкого (до 0,2 МПа), среднего (0,2-0,6 МПа), высокого (более 0,6 МПа) давления.
  • По скорости вращения производители предлагают агрегаты – высокоскоростные, нормального и тихого хода.
  • По назначению – центробежные насосы для перекачки воды, фекальные, дренажные, скважинные.

При выборе подходящей модели учитывают характеристики рабочего колеса:

  • Материал изготовления. Сталь, чугун, медные сплавы – применяются для моделей, предназначенных для работы с неагрессивными средами. Для эксплуатации в контакте с химически активными средами востребованы колеса из современных керамических материалов.
  • Технология производства. Литье и штамповка применяются для изготовления изделий, используемых в мощных агрегатах, клепка – для аппаратов низкой мощности.
  • По конфигурации лопастей – прямых, загнутых в сторону вращения колеса или в противоположную сторону.

Поверхностные и погружные насосы: устройство, характеристики и области применения

Один из основных классификационных признаков – расположение установки во время работы.

Поверхностные агрегаты

Такие аппараты располагают на поверхности грунта, а в резервуар, емкость, водоем, колодец, отстойник опускают заборный шланг. Эти модели просты в монтаже, обслуживании и ремонте. Но есть и минусы, ограничивающие их область применения. К ним относятся:

  • невысокая мощность, возможность забора жидкости с глубины не более 8-10 м;
  • высокий риск поломки при работе на сухом ходу;
  • меньшая, по сравнению с погружной помпой, производительность.

Погружные центробежные насосы

Агрегаты располагают в самой рабочей среде, фиксируя их с помощью троса на крепежном элементе, расположенном на поверхности грунта. К этим аппаратам предъявляются высокие требования по герметичности корпуса.

Преимущество погружных моделей – способность создавать высокий напор даже при небольших габаритах. К минусам относят сложность периодического обслуживания и проведения ремонтных работ.

При выборе подходящей модели центробежного насоса учитывают глубину, с которой будет производиться откачка жидкости и/или расстояние транспортировки по горизонтали, требуемую производительность, величину напора, характеристики рабочей среды, гидравлические показатели трубопроводной системы, энергоэффективность аппарата.

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ по ПМ. 01. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта МДК 01.01. Устройство автомобилей

Содержание

Введение……………………………………………………………………..

  1. Правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ…

2. Лабораторная работа № 1 Конструкция, принцип действия, характеристики, оценка технического состояния аккумуляторных батарей ……………………………………………………………….

  1. Лабораторная работа № 2 Конструкция, принцип действия, характеристики автомобильного генератора и оценка технического состояния ………………………………………………………………. ….

  2. Лабораторная работа № 3 Конструкция, принцип действия, характеристика и оценка технического состояния стартера……………..

  3. Лабораторная работа № 4 Конструкция, принцип действия, характеристики и оценка технического состояния головного

освещения фар автомобиля………………………………………………..

1 Введение

Рабочая тетрадь является приложением к методическим указаниям по выполнению лабораторных работ. Она включает в себя комплект отчётов, содержащих необходимые данные для контрольных и исполнительных технологических операций, выполненных при техническом обслуживании узлов, агрегатов и систем электрооборудования автомобилей.

В каждом отчёте указаны цели занятия, реализуемые при выполнение лабораторных работ, применяемые оборудование и инструмент. В течение лабораторной работы студенты углубленно изучают устройство и работу применяемого оборудования, получают умения и навыки обращения со стендами и приборами, выполнения диагностических, разборочно -сборочных операций.

После выполнения лабораторной работы студенты самостоятельно оформляют в отчётах таблицы. Бланки отчётов сокращают время на оформление отчётов, увеличивая тем самым время на технологические операции- практическое закрепление знаний.

Заключение пишется в соответствии с результатами выполненной работы и должно содержать следующую информацию:

-соответствие проверяемого узла, агрегата, механизма технологическим условиям;

— пригодность к эксплуатации узла, агрегата, и механизма;

— влияние обнаруженной неисправности на дальнейшую эксплуатацию автомобиля;

— способы устранения обнаруженных неисправностей.

2 Правила техники безопасности при выполнение лабораторных работ

2.1 Общие требования

Двигатели внутреннего сгорания, стенды, приборы, автомобили, установленные в лаборатории, являются источниками повышенной опасности. Во избежание несчастных случаев необходимо строго соблюдать требования техники безопасности. Источниками травматизма могут послужить вращающиеся части установок( шкивы, вентиляторы и т.п) нагревающиеся элементы( выпускной коллектор) электрические приборы, неисправный слесарный инструмент, пары топлива и выхлопные газы.

При получение травмы или появления признаков отравления парами топлива или выхлопными газами необходимо немедленно поставить в известность преподавателя, воспользоваться аптечкой и обратиться в медпункт на обследование.

При возникновении пожара поставить в известность преподавателя и организованно покинуть помещение лаборатории.

В случае чрезвычайной ситуации после сигнала тревоги отключить оборудование с преподавателем организованно покинуть лабораторию.

2.2 Перед началом работы необходимо

А) ознакомится с требованием техники безопасности при работе в данной лаборатории и сделать соответствующую отметку в журнале инструктажей по техники безопасности;

Б) проверить исправность и комплектность оборудования, исправность рабочих инструментов;

В) обеспечить требуемую вентиляцию;

Г) проверить наличие масла и охлаждающей жидкости в испытуемых двигателях;

2.3 Во время работы

А) выполнять только ту работу, которая поручена преподавателем;

Б) выполнять регулировки только после полной остановки двигателя;

В) пользоваться только исправным слесарным инструментом;

Г) перед запуском установки оповещать окружающих;

2.4 Запрещается

А) самовольно покидать лабораторию;

Б) самовольно запускать двигатель или стенд;

В) прикасаться к вращающимся, токоведущим и нагретым частями лабораторных установок;

Г) пользоваться открытым огнём;

Д) оставлять инструмент на двигателе после выполнения регулировок;

2.5 После окончания работы

А) отключить электропитания лабораторных установок;

Б) прикрыть топливные баки;

В) произвести уборку рабочего места;

Г) расставить по местам оборудования и инструмент;

Лабораторная работа №1

Конструкция, принцип действия, характеристики, оценка технического состояния аккумуляторных батарей

Цель работы: изучить принципы действия, конструкции, оценки технического состояния, приемов технического обслуживания автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ).

Основные этапы работы:

1. Внеаудиторная подготовка с целью изучения химических процессов, принципа действия, конструкции и приемов технического обслуживания и контроля параметров аккумуляторных батарей (АКБ).

2. Изучение конструкции аккумуляторных батарей в лаборатории и оценка состояния элементов аккумулятора, представленных на демонстрационном стенде.

3. Обработка полученных в лаборатории данных и составление отчета.

4. Защита лабораторной работы.

Оборудование:

Аккумуляторные батареи (в разрезе и действующие), денсиметр, полая трубка, груша, дистиллированная вода, готовый электролит, зарядное устройство, амперметр., малый комплект ключей

Устройство аккумуляторной батареи

____________________________________

Рисунок 1.1 — Конструкция аккумуляторной батареи типа 6СТ-55П

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Описание проделанной работы в лаборатории

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Подготовка к эксплуатации и порядок заряда аккумуляторной батареи в лаборатории

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица №1 Неисправности аккумуляторной батареи

Разряд батареи при эксплуатации автомобиля

Электролит на поверхности батареи

Заключение: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выполнения работы «___»_____________201 _______

________________ _____________________

подпись студента подпись преподавателя

Котлияров Руслан Ряхимжанович

Ф.И.О. преподавателя

Дата защиты работы «___»_______________201 ______

Результат защиты ______________ _________________

подпись преподавателя

Контрольные вопросы:

  1. 1. Из каких основных частей состоит аккумулятор? Каково их назначение?

2. Какие химические реакции проходят на положительной пластине, отрицательной пластине при разряде аккумулятора?

3. Какие химические реакции проходят на пластинах при заряде аккумулятора?

4. Из какого материала изготавливаются несущие части пластин аккумуляторов?

5. С какой целью в сплав для решеток электродов свинцового аккумулятора добавляется сурьма?

6. Какие основные недостатки имеют аккумуляторные батареи, решетки электродов которых изготовляются из сплава свинца с содержанием более 4,5 % сурьмы?

7. Какие существуют способы соединения аккумуляторов в батарее? Укажите их преимущества и недостатки.

8. При каких условиях определяется номинальная емкость аккумуляторной батареи?

9. Что такое номинальные напряжение, ток, емкость автомобильных аккумуляторов?

10. От чего зависит ЭДС аккумуляторной батареи? Чем отличается напряжение батареи от ЭДС?

11. Что представляет собой электролит аккумулятора и какова его плотность?

12 Указать причины саморазряда аккумуляторной батареи.

13. Какие существуют способы заряда аккумуляторных батарей? Указать их преимущества и недостатки.

14. Указать признаки окончания заряда автомобильной аккумуляторной батареи.

15. Чем опасен перезаряд аккумулятора?

Литература:

1. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. -М.: Транспорт, 2012.

2. Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей. Учебник для вузов. — М.: Изд-во За рулем, 2000.

3. Пятков К.Б. Электрооборудование ВАЗ 2103, 2106: устройство и ремонт. — М.: Третий Рим, 2014.

4. Боровских Ю.И., Старостин А.К., Чиксков Ю.П. Стартерные аккумуляторные батареи. – М.: Фонд: За экономическую грамотность

Лабораторная работа №2

Конструкция, принцип действия, характеристики автомобильного генератора и оценка технического состояния

Цель работы: изучить конструкции, принципа действия, технологии разборки и сборки, оценка технического состояния генератора Г–221.

Основные этапы работы:

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2. Работа в лаборатории, связанная с разборкой генератора Г–221, оценкой технического состояния его узлов и элементов и сборкой генератора.

3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

4. Защита лабораторной работы.

Оборудование: генератора Г–221,комплект ключей

Устройство генератора

_ Рисунок 2.1 — Устройство генератора

Разборка и сборка генератора в лаборатории

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Причина неисправности

Способ устранения

Генераторная установка не обеспечивает заряд аккумуляторной батареи

Окисление выводов аккумуляторной

батареи

Отказ аккумуляторной батареи

Нарушение проводки между элементами генераторной установки и потребителями

Срабатывание предохранителя в цепи

регулятора напряжения.

Слабое натяжение приводного ремня.

Неисправность генератора

Неисправность регулятора напряжения

Работа генераторной установки вызывает перезаряд аккумуляторной батареи

Отказ элементов транзисторного

регулятора напряжения

Повышенное падение напряжения в

контактных соединениях цепи между регулятором напряжения и бортовой сетью

Заключение: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выполнения работы «___»_____________201 _______

________________ _____________________

подпись студента подпись преподавателя

Котлияров Руслан Ряхимжанович

Ф.И.О. преподавателя

Дата защиты работы «___»_______________201 ______

Результат защиты ______________ _________________

подпись преподавателя

Контрольные вопросы

  1. Каково назначение генератора?

  2. Как устроен генератор?

  3. По каким конструктивным характеристикам различают генераторы?

  4. Каково назначение … (например, полюсов статора, якоря), и какую функцию этот узел (элемент) генератора выполняет?

  5. Каков принцип действия генератора?

  6. Каковы основные параметры генератора?

  7. Каковы основные характеристики генератора?

  8. Какие факторы обуславливают выбор генератора для конкретного автомобиля?

  9. Как работает генераторная установка?

  10. В чем преимущество генератора переменного тока с выпрямителем по сравнению с генератором постоянного тока?

  11. Какие основные неисправности могут быть у генератора?

  12. Как проводится техническое обслуживание генератора?

Список использованных источников

  1. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. – М.: Транспорт, 2012, 320 с.

  2. Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей.- М.: За рулем, 1999, 384 с.

  3. Акимов С.В., Акимов А.В. Автомобильные генераторные установки.- М.: Транспорт, 2014, 118 с.

Лабораторная работа № 3

Конструкция, принцип действия, характеристика и оценка технического состояния стартера

Цель работы: изучение принципа действия автомобильного стартера, конструкции и назначение его основных узлов, технологии разборки и сборки стартера СТ221, оценка его технического состояния.

Основные этапы работы:

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2. Работа в лаборатории, связанная с разборкой стартера СТ221, оценкой технического состояния его узлов и элементов, и сборкой стартера.

3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

4. Защита лабораторной работы.

Оборудование: набор инструментов, стартеры.

Порядок разборки и сборки стартера (описать и начертить рис. стартера)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Результаты оценки технического состояния узлов и элементов стартера занести в таблицу 3.1 (согласно приведенному образцу), и сделать заключение.

таблица 3.1

Описание технического

состояния узла или элемента стартера

Заключение

1.

Щетки

Рабочая поверхность ровная, края рабочей поверхности частично подвержены эл. коррозии. Гибкие выводы не имеют оборванных проводов. Наконечники подвержены загрязнению и коррозии. Длина щеток в допустимых пределах. …и т.д.

Пригодны к дальнейшей эксплуатации после проведения технического обслуживания.

В таблице 3.2 привести в качестве примера основные характеристики стартеров СТ221, 35.3708, 29.3708 и 421.3708.

таблица 3.2

Коллектор

Тип

Диаметр, мм

Число пластин

11

Обмотка статора

— Число последовательных катушек

— Число витков последовательной катушки

— размеры провода последовательной катушки, мм

— число параллельных катушек

— Число витков параллельной катушки

-диаметр провода

параллельной катушки

12

Обмотка якоря

Число секций

Число витков в секции

Число пазов в якоре

Шаг проводников секции по пазам якоря

Шаг проводников секции по коллектору

13

Щетки

Тип

Число

Размеры, мм

Сила натяжения щеточной пружины

14

Тяговое реле

Напряжение включения, В

Ток потребляемый втягивающей обмоткой, А

15

Режим номинальной мощности

Крутящий момент на валу стартера, кгсм

Частота вращения вала стартера, мин

Сила тока ,А

16

Режим холостого хода

Напряжение, В

Сила тока, В

Частота вращения вала стартера, мин

17

Режим полного торможения

Крутящий момент на валу стартера, кгсм

Сила тока, А

Напряжение не более,В

18

Масса стартера, кг

19

Применение

Заключение: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выполнения работы «___»_____________201 _______

________________ _____________________

подпись студента подпись преподавателя

Котлияров Руслан Ряхимжанович

Ф.И.О. преподавателя

Дата защиты работы «___»_______________201 ______

Результат защиты ______________ _________________

подпись преподавателя

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение стартера?

2. Как устроен стартер?

3. По каким конструктивным характеристикам различают стартеры?

4. Каково назначение … (например, полюсов статора, якоря, коллектора, щеток, муфты свободного хода, ), и какую функцию этот узел (элемент) стартера выполняет?

5. Какой вид возбуждения имеет исследованный стартер?

6. Сколько обмоток в стартере? Что это за обмотки, и каково их назначение?

7. Какие факторы обуславливают выбор стартера для конкретного двигателя?

Литература:

  1. Ютт В. Е. Электрооборудование автомобилей. — М.: Транспорт, 2000.

  2. Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей. Учебник для вузов. — М.: Изд-во За рулем, 2000.

  3. Пятков К.Б. Электрооборудование ВАЗ 2103, 2106: устройство и ремонт. — М.: Третий Рим, 1998.

Лабораторная работа № 4

Конструкция, принцип действия, характеристики и оценка технического состояния головного освещения фар автомобиля

Цель работы: изучить конструкцию и назначение основных частей фар автомобиля, технологию разборки и сборки фар, оценить техническое состояние основных узлов и элементов исследуемых фар ближнего и дальнего света автомобиля, ознакомиться с типами ламп, их характеристиками, конструкциями фар и фонарей.

Основные этапы работы:

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2. Работа в лаборатории, связанная с разборкой фар ближнего и дальнего света, оценкой технического состояния его узлов и элементов, и сборкой фары.

3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

4. Защита лабораторной работы.

Оборудование: фары, набор инструментов, необходимых для разборки и сборки исследуемых фар автомобиля

Порядок разборки и сборки фары (описать и начертить рис. фары)

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Таблица 4.1 Оценка технического состояния фары

Оптический элемент

— Рабочая поверхность ровная, не имеет следов черноты и сколов;

Пригоден к дальнейшей эксплуатации

Технические характеристики современных ламп, систем освещения и сигнализации представить в таблице 4. 2

Таблица 4.2

Таблица 4.3 Неисправности, их причины и методы устранения

Причина неисправности

Способ устранения

Не горят отдельные лампы фар и фонари

Не фиксируются рычаги подрулевого переключения

Запотевание рассеивателя блок фары

Заключение: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата выполнения работы «___»_____________201 _______

________________ _____________________

подпись студента подпись преподавателя

Котлияров Руслан Ряхимжанович

Ф.И.О. преподавателя

Дата защиты работы «___»_______________201 ______

Результат защиты ______________ _________________

подпись преподавателя

Контрольные вопросы

1. Каково назначение фар автомобиля?

2. Что такое фокусное расстояние отражателя фары?

3. Каково назначение ………(отражателя, экрана, линзы), и какую функцию этот узел (элемент) выполняет?

4. Что такое однофокусные и многофокусные отражатели?

5. Каковы основные характеристики ламп, которые используются в автомобилях?

6. Какие факторы обуславливают выбор конструкций фар ближнего и дальнего света автомобилей?

7. Дайте характеристику ламп освещения автомобилей по правилам ЕЭKR37 и МЭК 809-85.

8. Почему необходима двухрежимная работа фар головного освещения автомобиля?

Литература

  1. Ютт В. Е. Электрооборудование автомобилей. — М.: Транспорт, 2012.

  2. Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей. Учебник для вузов. — М.: Изд-во За рулем, 2000.

Автомобильный справочник. Перевод с английского. Первое русское издание. – М.: Издательство «За рулем», 2014. – 896с

МИНИСТЕРСТВО образования и науки

РЕСПУБЛИКИ татарстан

Государственное Автономное

Образовательное Учреждение

Среднего Профессионального Образования

«аЛЬМЕТЬЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

по ПМ. 01. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

МДК.01.01. Устройство автомобилей

для специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

(базовой подготовки)

Студента группы __АМ__ — _141Б___ _____________________________

2016

Характеристики генераторов постоянного тока — шунтирующие, серийные и составные

Мы знаем, что существуют различные типы генераторов постоянного тока в зависимости от того, как соединены клеммы возбуждения и якоря. Они:

  • Отдельно возбуждаемые постоянного тока. генератор.
  • Самовозбуждающиеся постоянного тока генератор.
    • Шунтовой генератор,
    • Серийный генератор,
    • Составной генератор.
Давайте проверим характеристики и производительность этих генераторов.

Характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением:

В генераторе постоянного тока с независимым возбуждением обмотки возбуждения питаются от отдельного внешнего источника, а не от того же источника, который используется для питания якоря.


Характеристики холостого хода:

Показывает зависимость между генерируемой ЭДС холостого хода E o и током возбуждения при заданной скорости. Он также известен как характеристики намагничивания или характеристики холостого хода (O.C.C.).


ЭДС холостого хода, Где
  • K = константа = ZNP/60
  • E o ∝ ток возбуждения
  • φ ∝ ток возбуждения

нулю, поток φ и, следовательно, E o увеличивается. Показания E или и тока возбуждения должны быть сведены в таблицу, а соотношение между ними должно быть нанесено на график. Поток увеличивается до тех пор, пока полюса не станут насыщенными, после чего требуется большее увеличение тока возбуждения для получения заданного φ и, следовательно, E o .

Вот почему верхняя часть кривой изгибается, как показано на рисунке. О.К.К. полезен при нахождении требуемого напряжения, E o генератора в любых конкретных условиях, таких как холостой ход и скорость.


Характеристики нагрузки:

Связь между э.д.с. фактически индуцируется, E и ток якоря I a дает внутренние характеристики.

Генератор нужно сначала разогнать до номинальной скорости, а затем усилить поле до тех пор, пока вольтметр не покажет номинальное напряжение.Теперь переключатель S 2 замкнут. Затем начальные показания тока нагрузки (т. е. O в этот момент) и V должны быть записаны и занесены в таблицу. Теперь нагрузка регулируется для увеличения тока нагрузки. Сопротивление нагрузки следует уменьшать до тех пор, пока амперметр, ток нагрузки не покажет полный ток нагрузки или по желанию.

Теперь график между V и током нагрузки должен быть построен по кривой ab. Это известно как кривая нагрузки или внешней характеристики. Из графика видно, что напряжение медленно уменьшается с увеличением тока нагрузки.При снятии показаний скорость генератора следует поддерживать постоянной, изменяя скорость первичного двигателя.

Напряжение, записанное при нулевом токе нагрузки, равно E o . Он параллелен абсциссе (ось X) и показан пунктирными линиями, поскольку ток холостого хода равен нулю. Теперь определите падение I a R a при каждом измерении и добавьте к кривой нагрузки. Таким образом, полученная кривая является переменной и известна как внутренняя характеристика. Соотношение между напряжением на клеммах V и током нагрузки I L дает внешние характеристики.

Характеристики генераторов постоянного тока с самовозбуждением:


i. Характеристики шунтового генератора постоянного тока:

В шунтирующем генераторе постоянного тока обмотка возбуждения подключается параллельно (параллельно) клеммам якоря, а создаваемый ток якоря I a представляет собой сумму тока возбуждения I sh и тока нагрузки I L .


Характеристики холостого хода:

Характеристики холостого хода или разомкнутой цепи шунтирующего генератора получают путем построения графика показаний амперметра (ток возбуждения) i.е. I sh , в зависимости от показаний вольтметра E (генерируемое напряжение).

В условиях холостого хода говорят, что генератор разомкнут и вращается с постоянной скоростью. Из уравнения ЭДС генератора постоянного тока генерируемое напряжение E прямо пропорционально потоку φ. Поскольку φ прямо пропорционально току возбуждения I sh , увеличение I sh также увеличивает E.

Также при отсутствии тока возбуждения I sh при пуске можно заметить некоторое напряжение E в якоре.Это в основном связано с магнетизмом, присутствующим в полюсах поля, известным как остаточный магнетизм. Поэтому график начинается с точки А, а не с начала 0.

Теперь, когда ток поля I ш , поток φ увеличивается с ростом напряжения Е. Но после достижения определенного тока I ш поле становится насыщенным, и поэтому φ и E остаются постоянными, как показано на рисунке выше.


Характеристики нагрузки:

При нагрузке шунтового генератора напряжение нарастает, затем напряжение на его выводах падает из-за сопротивления якоря и реакции якоря.Напряжение на клеммах V и ток нагрузки I L могут быть измерены, соотношение между этими значениями V и I L может быть изображено как (a-b), известное как внешняя характеристическая кривая.

Если к кривой (a-b) добавить компоненты падения сопротивления якоря, мы получим кривую внутренней характеристики (a-c), как показано на рисунке. Если к этой кривой ac добавить компоненты падения реакции якоря, мы получим кривую или линию (a-d), которую можно назвать характеристикой холостого хода, но на холостом ходу I L = 0.Следовательно, оно воображаемое и, следовательно, показано пунктирной линией.

Если оно превышает номинальное значение, напряжение на клеммах быстро снижается из-за повышенной реакции якоря, представленной кривой (b-e). Это известно как падающие характеристики.

ii. Характеристики генератора серии DC:

В генераторе постоянного тока обмотка возбуждения, якорь и нагрузка соединены последовательно друг с другом, т. е. I L = I se = I a .


Характеристики холостого хода:

Характеристики холостого хода генератора постоянного тока аналогичны характеристикам холостого хода шунтирующего генератора. Но в режиме холостого хода генератор работает с постоянной скоростью из-за последовательного соединения ток возбуждения не течет, так как ток нагрузки I L равен нулю. Следовательно, трудно получить характеристики холостого хода.

Чтобы нарисовать O.C.C. у серийного генератора обмотка возбуждения должна иметь отдельный d.в. поставка. На приведенной ниже диаграмме показан O.C.C. генератора с независимым возбуждением.

Теперь, если ток возбуждения I L увеличивается, напряжение E также будет расти пропорционально. Здесь также кривая начинается из точки А из-за остаточного магнетизма.


Характеристики нагрузки:

Когда последовательный генератор загружен, он начинает потреблять ток. Здесь мы знаем, что I L = I se = I a . Так как ток нагрузки I L увеличивается, т.е.м.ф. индуцированная Е также увеличивается. Кривая а-с между I L и Е показывает внутренние характеристики. Эта кривая лежит ниже кривой O.C.C. из-за эффекта реакции якоря.

Внешние характеристики показаны кривой, она лежит ниже внутренних характеристик из-за падения якоря и обмотки возбуждения. Из полученных кривых замечаем, что увеличение I L , увеличивает E. Поэтому характеристики последовательного генератора также называют повышающими характеристиками.

III. Характеристики составного генератора постоянного тока:

Составной генератор или генераторы с составной обмоткой представляют собой комбинацию генераторов с шунтирующей и последовательной обмоткой. Одна обмотка соединена последовательно, а другая параллельно якорю.


Характеристики нагрузки:

Шунтовой генератор может обеспечивать постоянное напряжение путем последовательного соединения нескольких витков с клеммами якоря. Эта схема известна как составной генератор.Существует два типа соединений для соединения последовательной и шунтирующей обмоток в составном генераторе.

Если соединение выполнено таким образом, что поток, создаваемый как последовательной, так и шунтирующей обмотками (φ se и φ sh ), направлен в одном и том же направлении, то такое соединение называется кумулятивным соединением. Если соединение осуществляется таким образом, что оба потока (φ se и φ sh ) противоположны друг другу, то это известно как дифференциальное соединение.На приведенном ниже рисунке показаны два разных соединения составного генератора.

Теперь в составном генераторе при увеличении тока нагрузки I L увеличивается. Ток I se в последовательных витках также увеличивается, что, в свою очередь, создает больший поток и тем самым генерирует большую ЭДС. Но из-за увеличения тока якоря I a произойдет увеличение падения напряжения из-за сопротивления якоря и реакции якоря.

Если ряд витков поля таков, что производит e.м.ф. равным падению за счет сопротивления якоря и реакции якоря, то генератор называется плоскосоставным или плоскосоставным.

Если последовательные витки поля производят э.д.с. больше или меньше, чем падение из-за сопротивления и реакции якоря, то генератор называют перекомпенсированным или недокомпенсированным соответственно.


Характеристики генераторов постоянного тока

Эта кривая показывает зависимость между генерируемой Э.Д.С. по нагрузке (E) и току якоря (Ia).ЭДС E меньше E0 из-за размагничивающего действия реакции якоря. Следовательно, эта кривая будет лежать ниже характеристики разомкнутой цепи (O.C.C.). Внутренняя характеристика интересует в первую очередь проектировщика. Его нельзя получить непосредственно экспериментальным путем. Это потому, что вольтметр не может измерить ЭДС. генерируется под нагрузкой из-за падения напряжения на сопротивлении якоря. Внутреннюю характеристику можно получить из внешней характеристики, если известны сопротивления обмоток, поскольку в обе характеристики включен эффект реакции якоря.

Эта кривая показывает соотношение между напряжением на клеммах (V) и током нагрузки (IL). Напряжение на клеммах V будет меньше E из-за падения напряжения в цепи якоря. Поэтому эта кривая будет лежать ниже внутренней характеристики. Эта характеристика очень важна при определении пригодности генератора для данной цели. Его можно получить, выполняя одновременные измерения напряжения на клеммах и тока нагрузки (с помощью вольтметра и амперметра) нагруженного генератора.

На рис. (3.7) (ii) показаны характеристики генератора с последовательной обмоткой. Поскольку имеется только один ток (тот, который протекает через всю машину), ток нагрузки такой же, как и ток возбуждения.

Кривая 1 показывает характеристику холостого хода (OCC) последовательного генератора. Это

можно получить экспериментально, отключив обмотку возбуждения от

машину и возбуждая ее от отдельного постоянного тока. источник, как обсуждалось ранее.

(ii) Внутренняя характеристика

Кривая 2 показывает общую или внутреннюю характеристику последовательного генератора. Он дает связь между генерируемой Э.Д.С. E. по нагрузке и току якоря. Из-за реакции якоря поток в машине будет меньше, чем поток на холостом ходу. Следовательно, э.д.с. Е, генерируемая в условиях нагрузки, будет меньше, чем ЭДС. E0 генерируется без нагрузки. Следовательно, внутренняя характеристическая кривая лежит ниже О.CC изгиб; разница между ними представляет собой эффект реакции якоря [см. рис. 3.7 (ii)].

(iii) Внешняя характеристика

Кривая 3 показывает внешнюю характеристику последовательного генератора. Это дает

соотношение между напряжением на клеммах и током нагрузки IL:

V = E — Ia(Ra+Rse)

Следовательно, внешняя характеристика будет лежать ниже внутренней характеристики

.

кривой на величину, равную омическому падению [т.е.е., Ia(Ra  +   Rse)] в машине, как показано на рис. (3.7) (ii). Внутренние и внешние характеристики

а постоянного тока генератор серии может быть построен один из другого, как показано на рис. ниже.

Предположим, нам дана внутренняя характеристика генератора. Пусть линия OC представляет собой сопротивление всей машины, т. е. Ra  + Rse. Если ток нагрузки равен OB, вставьте

.

AB = омическое падение в машине = OB(Ra + Rse)

Теперь из точки B поднимите перпендикуляр и отметьте на этой прямой точку b так, что ab = AB.Тогда точка b будет лежать на внешней характеристике генератора.

На рис. (3.9) (ii) показаны характеристики генератора с параллельным возбуждением. Ток якоря Ia распадается на две части; небольшая часть Ish протекает через шунтирующую обмотку возбуждения, а большая часть IL идет на внешнюю нагрузку.


О.К.К. Шунтовой генератор аналогичен по форме последовательному генератору, как показано на рис.(3.9) (ii). Линия OA представляет собой сопротивление цепи шунтирующего возбуждения. Когда генератор работает на нормальной скорости, он создает напряжение OM. На холостом ходу напряжение на клеммах генератора будет постоянным (= OM), представленным горизонтальной пунктирной линией MC.

(ii) Внутренняя характеристика

Когда генератор загружен, поток на полюс уменьшается из-за реакции якоря. Следовательно, э.д.с. ЭДС, генерируемая под нагрузкой, меньше, чем ЭДС. генерируется без нагрузки.В результате внутренняя характеристика (E/Ia) немного падает, как показано на рис. (3.9) (ii).

(iii) Внешняя характеристика

Кривая 2 показывает внешнюю характеристику шунтового генератора . Это дает

соотношение между напряжением на клеммах V и током нагрузки IL.

V = E -Ia Ra =E — (IL + Ish) Ra

Следовательно, внешняя характеристика будет лежать ниже внутренней характеристики

.

кривой на величину, равную падению в цепи якоря [т.е.е., (IL + Ish)Ra], как показано на рис. (3.9) (ii).

Примечание:  По внешней характеристике видно, что изменение в терминале

напряжение от холостого хода до полной нагрузки невелико. Напряжение на клеммах всегда может быть

.

поддерживается постоянной за счет автоматической регулировки реостата возбуждения R.

Типы и характеристики генераторов постоянного тока: Книга по науке и технике Глава

Существует несколько типов машин постоянного тока. В этой главе авторы выделяют типы и характеристики генератора постоянного тока.Затем обсуждаются нагрузочные характеристики генератора постоянного тока. Затем они обсуждают генераторы с независимым возбуждением, закрытые генераторы с самовозбуждением, последовательные генераторы и составные генераторы. Наконец, они обсуждают нарастание напряжения в генераторах с самовозбуждением и критическое сопротивление поля.

Top

5.1 Типы и характеристики генераторов постоянного тока

Машины постоянного тока классифицируются по соединению обмотки возбуждения с обмоткой якоря и соответственно называются

  • 1.

    Shunt

  • 2.

    серии

  • 3.

    Соединение

Генераторы классифицируются в соответствии с типом поля возбуждения IE

  • 1.

    Самокотаживание

  • 2.

    Отдельно выведенный

Обмотка возбуждения в шунтирующих машинах подключается параллельно обмотке якоря. Принципиальная схема показана на рисунке 1 (а) без учета межполюсной и компенсационной обмотки.

Рис. 1.

Шунтовой генератор с автовозбуждением, составной генератор с длинным шунтом и последовательный генератор

Реостат возбуждения представляет собой регулируемое сопротивление, включенное последовательно с шунтирующим полем для регулировки тока возбуждения.

Шунтовой генератор может иметь самовозбуждение или отдельное возбуждение, как показано на рис. 1 (a) и (b)

В последовательном генераторе, как следует из названия, обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, см. рис. 1 (с).

В составном генераторе поле разделено на две части.Одна часть соединена последовательно, а другая параллельно обмотке якоря. Последовательная часть называется последовательным полем, а шунтирующая часть называется шунтирующим полем. Существует два типа составных соединений генератора. Короткое соединение шунта и длинное соединение шунта, как показано на рисунке 1 (d) и (e).

Top

5.2 Нагрузочные характеристики генераторов постоянного тока

Рабочие характеристики генератора в установившемся режиме описываются его нагрузочными характеристиками. Напряжение на клеммах якоря генератора определяется выражением

, где E = генерируемая ЭДС Ia = ток якоря ra = сопротивление цепей якоря между клеммами якоря

Генерируемая ЭДС выражается уравнением 2.3, что может быть выражено как:

где и

Следует отметить, что промежуточные полюса и компенсационные обмотки рассматриваются как часть цепи якоря, а сопротивления этих обмоток и щеток включены в ra. Согласно уравнению 5.1 при постоянной скорости Е пропорционально потоку Ø и, следовательно, является функцией тока возбуждения и тока якоря.

5.2.1 Генератор с независимым возбуждением

Рассмотрим генератор постоянного тока с независимым возбуждением. генератор.Если бы не было реакции якоря, Е была бы постоянной. Но из-за реакции якоря генерируемое напряжение из-за размагничивающего действия поля якоря упадет, как показано на рисунке 2. Это падение напряжения не является линейным, потому что кривая намагничивания машины не является линейной.

Рис. 2.

Размагничивающий эффект якоря

Поскольку ток возбуждения машины с независимым возбуждением обеспечивается внешним источником. Ток якоря, очевидно, равен току нагрузки.Генераторы с независимым возбуждением используются на нагрузках, требующих широкого изменения выходного напряжения, например, двигатели, которые должны работать в больших диапазонах скоростей. Генераторы с независимым возбуждением имеют большие диапазоны скоростей. Генераторы с независимым возбуждением остаются стабильными даже при очень слабом возбуждении поля, чего нельзя сказать о шунтирующих генераторах с самовозбуждением, поскольку они становятся нестабильными после снижения напряжения на клеммах ниже критического значения, которое обычно все еще составляет значительную долю от номинального значения.Основным недостатком генератора с независимым возбуждением является необходимость отдельного источника возбуждения.

Характеристики генераторов постоянного тока

Характеристики генераторов постоянного тока

 

Генератор обычно производится электромагнитами, а не постоянными магнитами. Генераторы обычно классифицируются в соответствии с их методами возбуждения поля. На этом основании d.c. генераторы подразделяются на следующие два класса:

(i) с раздельным возбуждением d.в. генераторы

(ii) Самовозбуждающиеся генераторы постоянного тока генераторы

 

генератора под нагрузкой зависит от принятого метода возбуждения поля.

Есть две характеристики

1. Магнитные (без нагрузки или открытия Ciircuit) Характеристики

Эта кривая показывает отношение b etwened e.m.m.f. без нагрузки (E0) и ток возбуждения (If) при постоянной скорости.Она также известна как магнитная характеристика или кривая насыщения без нагрузки. Его форма практически одинакова для всех генераторов независимо от того, являются ли они самовозбуждающимися. Данные для O.C.C. Кривая получена экспериментально при работе генератора без нагрузки на постоянной скорости и регистрации изменения напряжения на клеммах при изменении тока возбуждения.

2. Внутренние и внешние характеристики

Внутренние характеристики

Эта кривая показывает отношение B, генерируемое e.м.ф. по нагрузке (E или Eg) и току якоря (Ia). ЭДС E меньше E0 из-за размагничивающего эффекта реакции якоря. Следовательно, эта кривая будет лежать ниже характеристики разомкнутой цепи (O.C.C.). Внутренняя характеристика интересует в первую очередь проектировщика. Его нельзя получить непосредственно экспериментальным путем. Это потому, что вольтметр не может измерить ЭДС. возникает под нагрузкой из-за падения напряжения на сопротивлении якоря. Внутреннюю характеристику можно получить из внешней характеристики, если известны сопротивления обмоток, поскольку в обе характеристики включен эффект реакции якоря

 

ток нагрузки (IL).Напряжение на клеммах Vt будет меньше E из-за падения напряжения в цепи якоря. Поэтому эта кривая будет лежать ниже внутренней характеристики. Эта характеристика очень важна при определении пригодности генератора для данной цели. Его можно получить путем одновременного изготовления

 

(i) генераторов постоянного тока с независимым возбуждением

 

генератор, обмотка магнита возбуждения которого питается от независимого внешнего d.в. источник (например, батарея и т. д.) называется генератором с независимым возбуждением. Соединения генератора с независимым возбуждением показаны ниже. Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения. Чем больше скорость и ток возбуждения, тем больше генерируемая ЭДС. Можно отметить, что отдельно возбуждаемый постоянный ток Генераторы редко используются на практике. постоянный ток генераторы обычно самовозбуждающиеся.




Тока арматуры, IA = IL

Напряжение клеммы, VT = EG — IARA

Электрическая мощность разработана = EGIA

мощность доставляется для загрузки = VIL

Магнитные характеристики (E0 против Если)


Отдельное возбуждение обычно используется для тестирования d.в. генераторов для определения их разомкнутой цепи или характеристики намагничивания. Ток возбуждения монотонно увеличивают до максимального значения, а затем таким же образом уменьшают, отмечая напряжение на клеммах якоря. Ток нагрузки сохраняется равным нулю. Скорость генератора поддерживается на постоянном уровне.

 

График, показывающий характер изменения ЭДС индукции в зависимости от тока возбуждения, называется характеристикой холостого хода (OCC), или кривой намагничивания без нагрузки, или характеристикой насыщения без нагрузки.



1

A) Генератор серии DC


Ток якоря, Ia = Ise = IL Напряжение на клеммах, Vt = Eg — Ia(Ra + Rse) Характеристики нагрузки


 

b) D.C. Шунтовой генератор


Ток возбуждения шунта, Ish = V/Rsh

Ток якоря, Ia = IL + Ish

Напряжение на клеммах, Vt = Eg — IaRa

Мощность, развиваемая в якоре = Eg000 Поставляется на Load = VTIL

12




C) Соединерный генератор постоянного тока

в генераторе соединения Два комплекта обмоток возбуждения на каждом полюсе, один последовательно, а другой параллельно якорю.Генератор со сложной обмоткой может быть: Коротким шунтом, в котором только шунтирующая обмотка возбуждения параллельна обмотке якоря. Длинный шунт, в котором шунтирующая обмотка возбуждения параллельна как последовательной обмотке возбуждения, так и обмотке якоря

Ток возбуждения шунта, Ish = V/Rsh

Напряжение на клеммах, Vt = Eg – Ia(Ra+Rse)

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность, подаваемая на нагрузку = VtIL

 

2.Составной генератор с коротким шунтом


Последовательный ток возбуждения, Ise = IL

Шунтирующий ток возбуждения, Ish = V+IseRse/Rsh

Напряжение на клеммах, Vt = Eg — IaRa+IseRse

Мощность, развиваемая в якоре

Мощность, подаваемая на нагрузку = VtIL

Внешние характеристики

[Решено] Внутренние характеристики генератора постоянного тока построены следующим образом: (Е0) в якоре на холостом ходу называется магнитной характеристикой или характеристикой холостого хода генератора постоянного тока.

Характеристики генераторов постоянного тока:

  1. Характеристика разомкнутой цепи (O.C.C.)
  2. Внутренняя характеристика
  3. Внешняя характеристика.

 

Характеристика разомкнутой цепи (OCC) (E0 / If):

  • Характеристика разомкнутой цепи также известна как магнитная характеристика или характеристика насыщения без нагрузки.
  • Эта характеристика показывает соотношение между генерируемой ЭДС на холостом ходу (E0) и током возбуждения (If) при заданной фиксированной скорости.
  • O.C.C. кривая – это просто кривая намагничивания, и она практически одинакова для всех типов генераторов.
  • Данные для O.C.C. кривая получается при работе генератора без нагрузки и поддержании постоянной скорости.
  • Ток возбуждения постепенно увеличивается, и регистрируется соответствующее напряжение на клеммах.
  • Схема соединения для получения O.C.C. кривая показана на рисунке ниже.

 

  • О.CC различных типов генераторов постоянного тока показано ниже

 

  • Для генераторов с параллельным или последовательным возбуждением обмотка возбуждения отсоединяется от машины и подключается к внешнему источнику питания.

 

Внутренние характеристики (E/Ia):

  • Кривая внутренней характеристики показывает зависимость между ЭДС под нагрузкой (Eg) и током якоря (Ia).
  • ЭДС Eg, генерируемая под нагрузкой, всегда меньше, чем E0, из-за реакции якоря .
  • Eg можно определить путем вычитания падения из-за размагничивающего эффекта реакции якоря из напряжения холостого хода (E0).
  • Так, чтобы внутренняя характеристическая кривая лежала ниже O.C.C. изгиб.

 

Внешняя характеристика (В/ИЛ):

  • Внешняя характеристика показывает соотношение между напряжением на клеммах (V) и током нагрузки (IL).
  • Напряжение на клеммах V меньше генерируемой ЭДС Например, из-за падения напряжения в цепи якоря.
  • Так что внешняя характеристика лежит ниже внутренней характеристики.
  • Внешние характеристики очень важны для определения пригодности генератора для данной цели.
  • Поэтому этот тип характеристики иногда также называют характеристикой производительности или нагрузочной характеристикой.

Шунтовой генератор – обзор

Эксплуатация

Ток возбуждения создает магнитное поле, и ветряная турбина вращает ротор (якорь) генератора постоянного тока.Линии потока магнитного поля пересекают витки обмотки якоря и по закону Фарадея генерируют в них переменный ток и напряжение, которые выпрямляются коммутатором в постоянный ток и напряжение и через щетки ток поступает в нагрузку.

Обмотки возбуждения наматываются на полюса соблюдая полярность. То, как намотаны обмотки возбуждения, определяет тип машины постоянного тока. Если обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря, то это последовательная машина. Если обмотка возбуждения параллельна обмотке якоря, то это шунтирующая машина.Однако обычно шунтирующий генератор используется в системах преобразования энергии ветра. Когда шунтирующая машина постоянного тока используется в качестве генератора, начальный поток поля создается за счет остаточного магнетизма. Иногда обмотку возбуждения заменяют постоянным магнитом, тогда генератор называют генератором постоянного магнита; это то, что используется для небольших генераторов ветряных турбин.

Ветряк вращает ротор генератора постоянного тока. Крутящий момент T d , развиваемый генератором, равен постоянной машины K a , умноженной на магнитный поток, Ф, умноженной на ток якоря, I a .Предполагая магнитную линейность (т. Е. Поле пропорционально току, проходящему через обмотку возбуждения), уравнение. (3.15) применяется:

(3.15)Td=KaΦIa

Напряжение якоря холостого хода, создаваемое на щетках, E a , определяется как

(3.16)Ea=KaΦωm

3 Выходная мощность генератор постоянного тока,

P o , рассчитывается как

(3.17)Po=VtIL

, где I L — ток линии, а V t

9 90 — напряжение на клемме 7.

(3.18)Vt=Ea−IaRa

Эквивалентная схема шунтирующего генератора постоянного тока показана на рис. 3.32.

Рисунок 3.32. Эквивалентная схема шунтирующего генератора постоянного тока.

Генератор постоянного тока может найти свое применение там, где нагрузка требует только постоянного тока. Если требуется нагрузка переменного тока, то между генератором и нагрузкой необходимо установить инвертор. Несмотря на то, что генератор постоянного тока подходит для подачи постоянного тока, его сложная конструкция может привести к высокой стоимости, и это тяжелая машина, которая не очень подходит для применения в ветряных турбинах.Кроме того, щетки необходимо периодически менять, что увеличивает стоимость обслуживания. Кроме того, коллектор изготовлен из меди, которая является дорогим материалом. Кроме того, генератор постоянного тока не обладает надежностью и ремонтопригодностью. Поэтому может быть трудно оправдать его применение в ветроэнергетике.

Каковы характеристики шунтового генератора? — Кудамаг

Каковы характеристики шунтового генератора?

Шунтовой генератор представляет собой тип генератора постоянного тока, в котором обмотка возбуждения соединена параллельно с обмоткой якоря, так что к ней приложено напряжение на клеммах генератора.Шунтирующая обмотка возбуждения состоит из множества витков тонкого провода с высоким сопротивлением.

Что такое магнитные характеристики шунтирующего генератора постоянного тока?

Характеристики холостого хода генератора постоянного тока определяются следующим образом. Обмотка возбуждения генератора постоянного тока (последовательная или шунтовая) отключается от машины и отдельно возбуждается от внешнего источника постоянного тока. Генератор работает на фиксированной скорости (т.е. номинальной скорости).

Для чего используется шунтирующий генератор?

Применение генераторов постоянного тока с шунтирующим возбуждением Они используются для общего освещения.Они используются для зарядки аккумуляторов, потому что их можно заставить давать постоянное выходное напряжение. Они используются для возбуждения генераторов переменного тока. Они также используются для небольших источников питания (например, портативный генератор).

Каковы характеристики генератора?

Характеристики генераторов постоянного тока

  • Характеристика разомкнутой цепи (OCC) (E0/If)
  • Внутренняя или общая характеристика (E/Ia) Кривая внутренней характеристики показывает зависимость между ЭДС, генерируемой под нагрузкой (Eg), и током якоря (Ia).
  • Внешняя характеристика (V/IL)

Каковы внутренние характеристики шунтирующего генератора постоянного тока?

Кривая внутренней характеристики представляет собой соотношение между генерируемым напряжением Eg и током нагрузки IL. Когда генератор загружен, генерируемое напряжение уменьшается из-за реакции якоря. Таким образом, генерируемое напряжение будет ниже, чем ЭДС, генерируемая без нагрузки.

Где широко используются шунтирующие генераторы?

Шунтовые генераторы обычно используются для

  • дуговая сварка.
  • зарядка аккумуляторов.
  • Рекуперативное торможение локомотивов постоянного тока.
  • лифтов.

Что такое шунт и напишите его принцип?

В электронике шунт — это устройство, которое создает путь с низким сопротивлением для электрического тока, чтобы позволить ему проходить вокруг другой точки цепи. Происхождение термина происходит от глагола «шунтировать», означающего отвернуться или пойти другим путем.

Как работает шунтирующий генератор?

Шунтовой генератор представляет собой тип электрического генератора постоянного тока, в котором обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно, и в котором якорь обеспечивает как ток нагрузки, так и ток возбуждения.