Статор генератора: рождающий ток
Каждое современное транспортное средство оснащается электрическим генератором, который вырабатывает ток для работы бортовой электросистемы и всех ее приборов. Одна из основных частей генератора — неподвижный статор. О том, что такое статор генератора, как он устроен и работает — читайте в этой статье.
Назначение статора генератора
В современных автомобилях и других транспортных средствах применяются синхронные трехфазные генераторы переменного тока с самовозбуждением. Типичный генератор состоит из неподвижного статора, закрепленного в корпусе, ротора с обмоткой возбуждения, щеточного узла (подводящего ток к обмотке возбуждения) и выпрямительного блока. Все детали собраны в относительно компактную конструкцию, которая монтируется на двигателе и имеет ременной привод от коленчатого вала.
Статор — неподвижная часть автомобильного генератора, несущая на себе рабочую обмотку. В процессе работы генератора именно в обмотках статора возникает электрический ток, который преобразуется (выпрямляется) и подается в бортовую сеть.
Статор генератора имеет несколько функций:
• Несет на себе рабочую обмотку, в которой генерируется электрический ток;
• Выполняет функцию корпусной детали для размещения рабочей обмотки;
• Играет роль магнитопровода для повышения индуктивности рабочей обмотки и правильного распределения силовых линий магнитного поля;
• Выступает в роли теплоотвода — отводит чрезмерное тепло от нагревающихся обмоток.
Все статоры имеют принципиально одинаковую конструкцию и не отличаются разнообразием типов.
Конструкция статора генератора
Конструктивно статор состоит из трех основных частей:
• Кольцевой сердечник;
• Рабочая обмотка (обмотки);
• Изоляция обмоток.
Сердечник собирается из железных кольцевых пластин с пазами с внутренней стороны. Из пластин формируется пакет, жесткость и монолитность конструкции придается сваркой или клепкой. В сердечнике выполняются пазы для укладки обмоток, а каждый выступ — это ярмо (сердечник) для витков обмотки. Сердечник собирается из пластин толщиной 0,8-1 мм, изготовленных из специальных марок железа или ферросплавов с определенной магнитной проницаемостью. На внешней стороне статора могут присутствовать ребра для улучшения отвода тепла, а также выполняться различные пазы или углубления для стыковки с корпусом генератора.
В трехфазных генераторах используется три обмотки — по одной на фазу. Каждая обмотка изготавливается из медного изолированного провода большого сечения (диаметром от 0,9 до 2 мм и более), которая в определенном порядке укладывается в пазах сердечника. Обмотки имеют выводы, с которых снимается переменный ток, обычно число выводов составляет три или четыре, но бывают статоры с шестью выводами (каждая из трех обмоток имеет свои выводы для выполнения соединений того или иного типа).
В пазах сердечника располагается изоляционный материал, защищающий изоляцию провода от повреждения. Также в некоторых типах статоров в пазы могут вкладываться изоляционные клинья, которые дополнительно выполняют роль фиксатора витков обмоток. Статор в сборе дополнительно может подвергаться пропитке эпоксидными смолами или лаками, что обеспечивает целостность конструкции (предотвращает сдвиг витков) и улучшает ее электроизоляционные свойства.
Статор жестко монтируется в корпусе генератора, причем сегодня чаще всего используется конструкция, в которой сердечник статора выполняет роль корпусной детали. Реализуется это просто: статор зажимается между двумя крышками корпуса генератора, которые стягиваются шпильками — такой «сэндвич» позволяет создавать компактные конструкции с эффективным охлаждением и простотой обслуживания. Популярностью пользуется и конструкция, при которой статор объединен с передней крышкой генератора, а задняя крышка выполнена съемной и обеспечивает доступ к ротору, статору и другим деталям.
Типы и характеристики статоров
Статоры генераторов отличаются числом и формой пазов, схемой укладки обмоток в пазах, схемой подключения обмоток и электрическими характеристиками.
По числу пазов под витки обмоток статоры бывают двух типов:
• С 18 пазами;
• С 36 пазами.
Сегодня наиболее часто используется конструкция с 36 пазами, так как она обеспечивает лучшие электрические характеристики. Генераторы со статорами с 18 пазами сегодня можно встретить на некоторых отечественных автомобилях ранних выпусков.
По форме пазов статоры бывают трех типов:
• С открытыми пазами — пазы прямоугольного сечения, в них требуется дополнительная фиксация витков обмоток;
• С полузакрытыми (клиновидными) пазами — пазы суживаются кверху, поэтому витки обмоток фиксируются вставкой изоляционных клиньев или кембриков (трубок из ПВХ);
• С полузакрытыми пазами для обмоток с одновитковыми катушками — пазы имеют сложное сечение под укладку одного или двух витков провода большого диаметра или провода в виде широкой ленты.
По схеме укладки обмоток статоры бывают трех типов:
• С петлевой (петлевой распределенной) схемой — провод каждой обмотки укладывается в пазы сердечника петлями (обычно один виток укладывается с шагом в два паза, в эти пазы укладываются витки второй и третьей обмоток — так обмотки приобретают сдвиг, необходимый для генерации трехфазного переменного тока);
• С волновой сосредоточенной схемой — провод каждой обмотки укладываются в пазы волнами, обходя их то с одной, то с другой стороны, причем в каждом пазу лежит по два витка одной обмотки, направленных в одну сторону;
• С волновой распределенной схемой — провод также укладывается волнами, однако витки одной обмотки в пазах направлены в разные стороны.
При любом типе укладки каждая обмотка имеет шесть витков, распределенных по сердечнику.
Независимо от способа укладки провода, существует две схемы соединения обмоток:
• «Звезда» — в этом случае обмотки соединены параллельно (концы всех трех обмоток соединены в одной (нулевой) точке, а их начальные выводы свободны);
• «Треугольник» — в этом случае обмотки соединены последовательно (начало одной обмотки с концом другой).
При соединении обмоток «звездой» наблюдается более высокий ток, данная схема применяется на генераторах мощностью не более 1000 Вт, которые эффективно работаю на малых оборотах. При соединении обмоток «треугольником» ток снижается (в 1,7 раз относительно «звезды»), однако генераторы с такой схемой подключения лучше работают на высоких мощностях, а для их обмоток можно использовать проводник меньшего сечения.
Часто вместо «треугольника» используется схема «двойная звезда», в этом случае статор должен иметь уже не три, а шесть обмоток — по три обмотки соединяются «звездой», и две «звезды» подключаются к нагрузке параллельно.
Что касается характеристик, то для статоров наибольшее значение имеет номинальное напряжение, мощность и номинальный ток в обмотках. По номинальному напряжению статоры (и генераторы) делятся на две группы:
• С напряжением в обмотках 14 В — для транспортных средств с напряжением бортовой сети 12 В;
• С напряжением в обмотках 28 В — для техники с напряжением бортовой сети 24 В.
Генератор вырабатывает более высокое напряжение, так как в выпрямителе и стабилизаторе неизбежно происходит падение напряжения, а на входе в бортовую электросеть наблюдается уже нормальное напряжение в 12 или 24 В.
Большинство генераторов для автомобилей, тракторов, автобусов и прочей техники имеет номинальный ток от 20 до 60 А, для легковых автомобилей достаточно 30-35 А, для грузовиков — 50-60 А, для тяжелой техники выпускаются генераторы с током до 150 и более А. При этом мощность генераторов колеблется от 400 до 2500 Вт.
Принцип работы статора генератора
Работа статора и всего генератора основана на явлении электромагнитной индукции — возникновении тока в проводнике, который движется в магнитном поле или покоится в переменном магнитном поле. В автомобильных генераторах используется второй принцип — проводник, в котором возникает ток, покоится, а магнитное поле постоянно изменяется (вращается).
При запуске двигателя ротор генератора начинает вращаться, одновременно на его возбуждающую обмотку подается напряжение от аккумуляторной батареи. Ротор имеет многополюсный стальной сердечник, который при подаче тока на обмотку становится электромагнитом, соответственно, вращающийся ротор создает переменное магнитное поле. Силовые линии этого поля пересекают статор, расположенный вокруг ротора. Сердечник статора определенным образом распределяет магнитное поле, его силовые линии пересекают витки рабочих обмоток — в них за счет электромагнитной индукции генерируется ток, который снимается с выводов обмотки, поступает на выпрямитель, стабилизатор и в бортовую сеть.
При увеличении оборотов двигателя часть тока от рабочей обмотки статора подается на обмотку возбуждения ротора — так генератор переходит в режим самовозбуждения и уже не нуждается в стороннем источнике тока.
В процессе работы статор генератора испытывает нагрев и электрические нагрузки, также он подвергается негативным воздействиям окружающей среды. Это с течением времени может привести к ухудшению изоляции между обмотками и электрическому пробою. В данном случае статор нуждается в ремонте или полной замене. При регулярном техническом обслуживании и своевременной замене статора генератор будет служить надежно, стабильно обеспечивая автомобиль электрической энергией.
Другие статьи
#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях
Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.
#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях
Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.
#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях
Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.
#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях
Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.
Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж — Роторы генераторов
Ротор является наиболее сложным конструктивным узлом генератора, вес его достигает 50% общего веса генератора. Ротор состоит из следующих основных деталей: вала, остова, обода и полюсов, расположенных по периферии обода. Наружный диаметр ротора крупных генераторов достигает 16 м по полюсам и 14 м по ободу, а вес в собранном виде—до 900 г.
В зависимости от габаритов применяются два вида остовов ротора: дисковые и спицевые. При диаметре ротора до 4 л остов с ободом представляет единую конструкцию и изготовляется неразъемным в виде цилиндра из набора отдельных дисков, насаживаемых непосредственно на вал. При диаметре до 8 м могут изготовляться дисковые разъемные остовы, а при диаметре свыше 8 м применяются спицевые разборные остовы.
Дисковые остовы роторов имеют наиболее надежную конструкцию и хорошо воспринимают вращающий момент. Спицевые разъемные остовы конструктивно более сложны, так как болтовое соединение каждой спицы должно быть рассчитано на передачу соответствующей части вращающего момента.
Спицевый остов состоит обычно из насаженной на вал втулки и спиц, прикрепленных к втулке болтами через диски или вертикальные плиты. На концах спицы по верхним и нижним полкам связываются между собой легкими балками, фиксирующими правильность положения спиц по торцам.
Размеры обода по диаметру для средних и крупных генераторов не допускают транспортировки его в собранном виде, и поэтому такие обода выполняются из отдельных штампованных стальных сегментов и собираются на месте их установки.
Для тихоходных генераторов большой мощности целесообразно увеличивать диаметр ротора до предела, ограничиваемого механической прочностью его при угонной скорости вращения. Увеличением диаметра ротора достигается лучшее охлаждение генератора и снижение веса обода при заданном маховом моменте гидроагрегата. Чрезмерное увеличение диаметра обода вызывает возникновение высоких напряжений в нем и значительных деформаций от действия центробежной силы. Поэтому наружный диаметр обода ротора принимается из условия, чтобы величина деформации обода при угонной скорости вращения не превышала допускаемых отклонений воздушного зазора между полюсами ротора и обмоткой статора.
Обод по высоте разделяется на ряд пакетов, набранных из отдельных сегментов и стянутых шпильками. В промежутках между пакетами встроены распорки, выполняющие роль вентиляционных лопаток, обеспечивающих интенсивную подачу воздуха к наиболее нагреваемым активным частям генератора. Собранный обод в подогретом состоянии расклинивается по торцам спиц парными клиньями, обеспечивающими плотную посадку обода на остов. Для предотвращения скольжения обода по остову при подъеме ротора на тормозах обод сверху запирается шпонками, закладываемыми в пазы наружных торцевых плит спиц. К торцевым частям обода сверху и снизу крепятся вентиляционные лопатки, обеспечивающие циркуляцию охлаждающего воздуха внутри генератора. К нижней плоскости обода закрепляются тщательно шлифованные тормозные сегменты.
Полюсы генератора состоят из сердечника, обмотки возбуждения и изоляционных прокладок, которые изолируют. сердечник от обмотки и витки обмотки друг от друга. Сердечник полюса выполняется из опрессованных и стянутых между собой тонких штампованных листов электротехнической стали. С тыльной стороны сердечники имеют хвостовики таврового сечения, которые входят в соответствующие пазы обода и расклиниваются в них парными клиньями. Обмотки возбуждения представляют собой катушки из голой плоской меди специального профиля, надетые на сердечники. Изоляционные прокладки изготовляются из асбостеклогекстолита.
Роторы подвесных и зонтичных генераторов различаются между собой конструкцией вала, втулки остова и соединенных в ней спиц.
Обод ротора и полюсы обоих типов генераторов одинаковы. На рис. 5-7 показана одна из конструкций роторов крупных подвесных генераторов. Вал генератора, выполненный с внутренним сквозным сверлением, по конструкции и технологии изготовления аналогичен турбинному валу. В месте посадки втулки 1 вал выполнен с утолщением и нижним опорным буртиком. Втулка цилиндрической конструкции выполнена стальной литой. Наружная поверхность втулки имеет обработанные вертикальные плоскости для присоединения спиц 2 ротора.
Рис. 5-7. Ротор подвесного генератора.
В некоторых конструкциях роторов подвесных генераторов втулки выполняются сварнолитыми. В этом случае к литой центральной части втулки, насаживаемой на вал, приварены верхний и нижний диски, на периферии которых вварены вертикальные плиты для крепления спиц. Посадка втулки на вал производится в нагретом состоянии. Для предотвращения осевого перемещения втулка фиксируется запорным кольцом, а вращательного — осевой шпонкой или натягом, полученным при горячен посадке.
Спицы изготовлены сварными в виде балки двутаврового сечения с приваренными и обработанными внутренними 3 и наружными 4 торцевыми плитами. Внутренними плитами спицы соединены с втулкой и закреплены припасованными болтами 5. Осевое положение спиц на втулке фиксируется шпонкой 6, а тангенциальное — штифтами. Сверху и снизу наружная часть синцы закрывается перекрытиями 7.
Обод ротора 8 состоит из отдельных штампованных сегментов, уложенных в восемь пакетов.
Рис. 5-8. Ротор зонтичного генератора.
Кроме вентиляционных каналов между пакетами, созданных распорками, в стыках сегментов также имеются зазоры для прохода вентилирующего воздуха. По окончании сборки обод опрессовывается и стягивается шпильками 9. В нижней части обод опирается на выступ торцевой плиты, а сверху он фиксируется шпонками. Закрепление обода на спицах производится парными встречными клиньями, устанавливаемыми с предварительным разогревом обода. При необходимости клиньями может быть исправлена небольшая неконцентричность обода. Тормозные сегменты 10 закрепляются к нижней части обода стяжными шпильками с утопленными гайками. По периферии обода наверху и внизу установлены вентиляционные лопатки 11.
Полюсы 12 ротора поступают на место установки генератора полностью собранными, устанавливаются тавровыми хвостовиками в пазы обода, образованные соответствующими вырезами в сегментах, и закрепляются встречными клиньями. Чтобы катушки обмотки были все время прижаты к башмакам полюса, в обод ротора утоплено большое количество пружин, воздействующих на нижние шайбы катушек и отжимающих их в радиальном направлении. Шины успокоительной обмотки 13, уложенные в пазах каждого полюса, соединяются между собой в общее кольцо с помощью эластичных пластин, набранных из тонких медных листов со складкой для компенсации возможных тепловых расширений и механических сдвигов полюсов.
На рис. 5-8 приведена конструкция ротора зонтичного генератора. Вал генератора зонтичного типа отличается от вала подвесного генератора тем, что верхняя часть его (выше ротора) не нагружена крутящим моментом и является только опорой направляющего подшипника. Вследствие этого вал в верхней части изготовляется меньшего сечения либо удлиняется облегченной надставкой, соединенной с основным валом шпильками. В представленной конструкции в месте соединения вала 1 с втулкой 2 ротора опорный буртик выполнен обточкой вала, а запорное кольцо 3 устанавливается в кольцевую проточку.
Втулка ротора зонтичного генератора является одновременно и опорной втулкой подпятника, что значительно усложняет ее конструкцию и технологию изготовления. Выполнена втулка стальной литой с тремя фланцами, из которых два верхних служат для присоединения остова ротора, а к нижнему прикрепляется снизу вращающийся (зеркальный) диск подпятника. Насадка втулки на вал производится также в горячем состоянии. Для предотвращения осевого перемещения по валу втулка фиксируется запорным кольцом, а возможного поворота— продольной шпонкой. Соединение спиц 4 ротора с втулкой осуществляется нижним 5 и верхним 6 дисками с помощью припасованных шпилек 7.
Все остальные детали и узлы ротора — обод 8, полюсы 9, вентиляционные лопатки 10, тормозные сегменты 11 и др. подобны аналогичным деталям ротора подвесного генератора.
Ротор генератора что это
Устройство генератора автомобиля
Основными узлами генератора являются ротор, статор, выпрямительное устройство и щеточный узел.
Ротор генератора содержит обмотку возбуждения. Она выполнена в виде круглой катушки, намотанной на стальную втулку. Катушка установлена на валу ротора и зажата между двумя клювообразными половинами сердечника ротора. Половины напрессованы на вал ротора. Такой сердечник называют сердечником с явно выраженными полюсами. Клювы одной половины образуют северный полюс магнита, а клювы другой половины — южный. Концы обмотки возбуждения выведены на контактные кольца, по которым при вращении ротора скользят щетки щеткодержателя. Обычно одна из щеток соединяется с выводом, через который подается питание обмотки возбуждения, а другая щетка соединена с корпусом генератора. Есть генераторы, у которых обе щетки соединены с изолированными выводами.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
- Электродвигатели в автомобиле
- Установка зажигания
- Техника безопасности при техническом обслуживании автомобильного электрооборудования
- Анализатор двигателя К461
- Диагностический прибор Э214
- Система управления экономайзером принудительного холостого хода автомобилеи ВАЗ-2108, -2109
- Система управления экономайзером принудительного холостого хода автомобиля ВАЗ-2105
- Система ступенчатого впуска воздуха
- Стеклоочиститель
Рис. 1. Основные узлы генератора
Статор генератора состоит из сердечника, набираемого из изолированных листов магнитомягкой электротехнической стали, и обмотки. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет равномерно расположенные по окружности зубцы. Количество пазов кратно трем. В пазах между зубцами укладываются витки катушек обмотки статора. Изоляция катушек от сердечника осуществляется электротехническим картоном и пропиткой статора в сборе изоляционным лаком. Каждая из трех фаз обмотки статора содержит одинаковое число последовательно соединенных катушек. Этим объясняется кратность числа пазов и катушек трем. Три вывода обмотки статора присоединяются к выпрямительному устройству.
Магнитная цепь генератора образуется стальной втулкой, на которой расположена обмотка возбуждения, двумя половинами сердечника ротора, клювы которых образуют полюсные наконечники, и зубцами сердечника статора.
Обмотка возбуждения генератора получает питание от генератора или аккумуляторной батареи. Небольшой постоянный ток, поступающий в обмотку возбуждения через щетки и контактные кольца, вызывает появление магнитного потока (линии 18). Магнитный поток в осевом направлении проходит через втулку, затем в радиальном направлении по левой половине сердечника ротора и его полюсному наконечнику (клюву) и через воздушный зазор в сердечник статора. Выйдя из сердечника статора, магнитный поток через воздушный зазор и полюсный наконечник правой половины сердечника ротора замыкается через втулку. Так как полюсные наконечники левой и правой половин сердечника ротора смещены в пространстве, происходит соответствующее смещение магнитного потока. Поэтому, входя в статор через один зубец, из статора магнитный поток выходит через другой зубец. При этом он пересекает катушки статора. При вращении ротора под каждым зубцом происходит постоянное чередование северного и южного полюсов ротора, приводящее к изменению пересекающего катушки статора магнитного потока по величине и направлению. В результате в фазных обмотках наводится переменная э. д. е., имеющая форму синусоиды, которая выпрямительным устройством преобразуется в постоянную э. д. с.
Выпрямительное устройство современных генераторов типа ВПВ состоит из шины, в которую запрессованы диоды обратной проводимости, и шины, в которую запрессованы диоды прямой проводимости. У диодов прямой проводимости отрицательный вывод, а у диодов обратной проводимости положительный вывод припаиваются непосредственно к корпусу диода. Поэтому шина служит положительным, а шина — отрицательным выводом выпрямительного устройства и, следовательно, генератора. Положительный вывод каждого отрицательного диода соединяется с отрицательным выводом одного из положительных диодов и выводом одной фазы статора.
Рис. 2. Генератор 32.3701
Конструктивные особенности автомобильных генераторов рассмотрим на примере некоторых типичных конструкций.
Генератор 32.3701 имеет наиболее широко применяемое конструктивное исполнение. Он представляет собой модификацию часто встречающихся в эксплуатации генераторов типа Г250, аналогично с которыми устроены также генераторы Г266 и Г271.
Генератор 32.3701 является синхронной электрической машиной со встроенным выпрямительным блоком. На генераторе имеются следующие выводы: « + » (поз. 22) —для соединения с аккумуляторной батареей и потребителями, 111 —для соединения с регулятором напряжения, «—» (поз. 20) — для соединения с корпусом регулятора напряжения.
Ротор генератора состоит из катушки возбуждения, намотанной на картонный каркас, надетый на стальную втулку. С торцов катушка зажата двумя клювообразными полюсными наконечниками, которые и образуют 12-полюсную магнитную систему. Концы катушки возбуждения припаяны к двум изолированным от вала контактным кольцам. Втулка, полюсные наконечники и контактные кольца напрессованы на вал. Вал вращается в двух шариковых подшипниках закрытого типа, установленных в крышке со стороны контактных колец и крышке со стороны привода. Подшипник имеет большие размеры по сравнению с подшипником, так как он воспринимает большие радиальные нагрузки от шкива, на который давит натянутый ремень передачи. При сборке подшипников их заполняют смазкой, и в процессе эксплуатации они в смазке не нуждаются.
Крышки отливаются из алюминиевого сплава. Они имеют вентиляционные окна. Крышка со стороны контактных колец имеет лапу для крепления генератора на двигателе. В ней установлены пластмассовый щеткодержатель 8 и выпрямительный блок ( БПВ 4-60-02). Для предотвращения от проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника в выточке крышки установлено резиновое уплотнительное кольцо.
Щеткодержатель крепится к крышке двумя болтами. Две графитовые щетки, установленные в направляющих отверстиях щеткодержателя, пружинами прижимаются к контактным кольцам. Одна щетка соединена с изолированным штекерным выводом Ш, другая — с корпусом генератора.
Крышка имеет две лапы. Одна, нижняя, как и лапа крышки, предназначена для крепления генератора на двигателе. Другая, верхняя, имеет резьбовое отверстие и предназначена для крепления натяжной планки.
Статор генератора состоит из сердечника, набранного из отдельных изолированных друг от друга пластин электрической стали и соединенных в пакет сваркой. Сердечник статора установлен между крышками и стянут вместе с ними четырьмя винтами. На внутренней поверхности сердечника имеется 36 зубцов, в пазах между которыми уложена трехфазная обмотка статора, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза представляет собой две параллельно включенные цепи с тремя последовательно соединенными катушками. Свободные концы фаз обмотки статора соединены с тремя выводами выпрямительного блока. Шина диодов прямой проводимости соединена с выводом « + » (поз. 22) генератора, а шина диодов обратной проводимости — с корпусом генератора.
Шкив и вентилятор установлены на валу генератора на шпонке и закреплены гайкой с пружинной шайбой.
Генератор Г286А (Г286В) представляет собой трехфазную синхронную машину со встроенными выпрямительным блоком и интегральным регулятором напряжения ( ИРН ) Я112А. По сути дела это генераторная установка.
Сердечник статора, закрепленный между крышками тремя болтами, имеет равномерно расположенных пазов. Обмотка статора соединена по схеме «двойная звезда». Обмотка возбуждения расположена внутри двух клювообразных половин сердечника ротора. Выводы фазных обмоток соединены с выпрямительным блоком ( БПВ 8-100-02). Выпрямительный блок имеет такую же конструкцию, как и у генератора 32.3701.
Рис. 3. Генератор Г286А
Отличительной особенностью генератора Г286А является также взаимное расположение контактных колец и подшипника в крышке.
Так как регулятор напряжения включается в цепь обмотки возбуждения, его встраивают в щеткодержатель. Вместе они образуют единый съемный блок 6. Крепится блок винтами к основанию щеткодержателя, который установлен на крышке. Болт служит выводом обмотки возбуждения и регулятора напряжения.
Блок щеткодержателя и регулятора напряжения состоит из щеткодержателя, интегрального регулятора и металлического теплоотвода — крышки.
Регулятор состоит из медного основания, на котором размещены элементы схемы, пластмассовой крышки для защиты элементов схемы от механических повреждений и жестких шинных выводов. Медное основание является отрицательным выводом регулятора. Оба вывода В регулятора соединены накоротко внутри. Один из них является основным, другой — дублирующим. При установке на щеткодержатель выводы регулятора напряжения ложатся на шины. К шинам приварены токопроводящие канатики, соединяющие их с щетками. Сверху на регулятор напряжения устанавливается крышка, и весь блок скрепляется винтами. Таким образом, электрическое соединение шин регулятора и щеткодержателя осуществляется прижимным контактом.
Генератор 37.3701 (рис. 4) — генераторная установка, представляет собой синхронную машину переменного тока с встроенным выпрямительным блоком БПВ 11-60-02 и регулятором напряжения 17.3702.
Статор генератора имеет 36 равномерно расположенных пазов, в которых размещена трехфазная обмотка, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза состоит из двух параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых шесть непрерывно намотанных катушек.
Ротор не имеет особых конструктивных отличительных особенностей.
Выпрямительный блок, вмонтированный в крышку, отличается от традиционных тем, что в него вмонтированы три дополнительных диода прямой проводимости, через которые осуществляется питание обмотки возбуждения от генератора. Выпрямленное напряжение с дополнительных диодов подается на штекерный вывод, обозначаемый на схемах вывод «61», и проводником на штекерный вывод регулятора напряжения, который имеет маркировку В. Вывод В регулятора через контакт связан также с одной из щеток. Не показанный на рисунке вывод Ш регулятора контактирует с другой щеткой. Регулятор напряжения имеет еще вывод Б, который проводником соединен с положительным выводом генератора, обозначаемым на схемах «30».
Рис. 4. Генератор 37.3701: 1 — крышка со стороны контактных колец; 2 — выпрямительный блок; 3— вентиль выпрямительного блока; 4 — винт крепления выпрямительного блока; 5 — контактное кольцо; 6 — задний шарикоподшипник; 7 — конденсатор; 8 — вал ротора; 9 — вывод «30» генератора; 10 — вывод «61» генератора; 11 — вывод «В» регулятора напряжения; 12 — регулятор напряжения; 13 — щетка; 14 — шпилька крепления генератора к натяжной планке; 15 — шкив с вентилятором; 16 и 23 — полюсные наконечники ротора; 17 — дистанционная втулка; 18 — передний шарикоподшипник; 19 — крышка со стороны привода; 20 — обмотка ротора; 21 — статор; 22 — обмотка статора; 24 — буферная втулка; 25 — втулка; 26 — поджимная втулка
На генераторе установлен конденсатор емкостью 2,2 мкФ. Он подключен между корпусом и положительным выводом генератора. Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения в системе зажигания и снижения уровня помех радиоприему.
Характеристики генераторов. На автомобилях генераторы работают в условиях постоянно изменяющейся частоты вращения и тока нагрузки. При этом должно обеспечиваться в определенных пределах постоянство напряжения генератора.
Генераторы характеризуются прежде всего номинальными данными: напряжением, током, мощностью.
Номинальное напряжение генераторов, работающих в схемах электрооборудования с номинальным напряжением 12В, принято 14В, а для 24-вольтовых схем — 28В. Номинальный ток генератора — это максимальный ток нагрузки, который может отдать генератор при частоте вращения ротора 5000 об/мин и номинальном напряжении. Значения номинального напряжения и тока наносятся на крышке генератора. Номинальная мощность определяется как произведение номинального напряжения на номинальный ток.
Энергетические возможности генераторов характеризуются токоскоростной характеристикой. Это зависимость тока, отдаваемого генератором, от частоты вращения ротора (рис. 5). Характеристика снимается при номинальном напряжении генератора и постоянном, обычно номинальном, напряжении на обмотке возбуждения.
Эта характеристика чрезвычайно важна, так как она показывает возможности генератора при различной частоте вращения ротора.
Из рис. 5 видно, что без нагрузки напряжение генератора достигает номинальной величины при частоте вращения «о, которая у различных генераторов колеблется от 900 до 1200 об/мин.
Рис. 5. Токоскоростная характеристика генераторов
Якорем в синхронной машине является статор. При протекании по обмотке статора тока возникает магнитное поле статора, которое направлено против основного магнитного поля ротора и размагничивает его. При увеличении тока нагрузки возрастает ток обмотки статора, усиливается его магнитное поле, что приводит к увеличению размагничивания магнитного поля ротора. В результате в катушках статора наводится меньшая по величине э. д. с. и ограничивается максимальная сила тока, отдаваемого генератором.
Полное сопротивление Z обмотки статора, по которой протекает переменный ток, складывается из активного R и индуктивного сопротивлений:
Активное сопротивление обмотки статора зависит только от ее температуры. С увеличением температуры оно повышается. Поэтому с увеличением температуры ток отдачи генератора несколько понижается.
Начальная частота вращения нормируется техническими условиями на конкретные типы генераторов. Задается она для двух состояний генератора: холодного и горячего. Температура генератора в холодном состоянии должна быть в пределах 15—35 °С. Горячее состояние соответствует установившейся температуре генератора, работающего в режиме номинальной мощности.
Указанные характеристики могут задаваться для двух вариантов питания обмотки возбуждения: при питании обмотки возбуждения собственно от генератора (самовозбуждение) и при питании от постороннего источника питания (независимое возбуждение). Ток, отдаваемый генератором при самовозбуждении, будет меньше тока, отдаваемого генератором при независимом возбуждении, так как в первом случае часть его идет на питание обмотки возбуждения.
Характеристики начала отдачи тока генераторами без встроенных регуляторов напряжения задаются при напряжении питания обмотки возбуждения, равном номинальному, как при независимом возбуждении, так и при самовозбуждении. Наличие встроенного регулятора напряжения обусловливает необходимость подачи такого напряжения, при котором регулятор еще не вступает в работу. Поэтому питание обмотки возбуждения генераторов с встроенными регуляторами напряжения осуществляется при 13В и характеристики генераторов с самовозбуждением задаются также при напряжении на их выводах 13В.
1. Устройство и принцип работы генератора переменного тока
Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.
Рис. \(1\). Опыт по получению индукционного тока
Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током .
Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.
Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).
Рис. \(2\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)
В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.
Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца .
Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.