Автомобильные вентильные генераторы

Действие автомобильных генераторов основано на явлении электромагнитной индукции. Это явление состоит в том, что если изменять магнитный поток, пронизывающий катушку, то на ее выводах появится напряжение, равное произведению числа ее витков на скорость изменения магнитного потока (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Генератор переменного тока с ротором, представляющим собой постоянный магнит: а – упрощенная конструкция генератора; б – временные диаграммы фазных напряжений

Вентильные автомобильные генераторы делятся на щеточные и бесщеточные.

Трехфазный щеточный генератор (рис. 1.5) состоит из статора 1, на зубцах которого находится обмотка 2, и вращающегося ротора с полюсами 3, на которых находится обмотка возбуждения 5. Электрический ток к обмотке возбуждения подводится через вращающиеся кольца и неподвижные щетки 4. Обмотка статора состоит из трех фазных обмоток. При вращении ротора напротив фазных обмоток оказывается то северный, то южный полюс ротора (рис. 1.6). В результате этого в обмотках вырабатываются переменные напряжения, равные по амплитуде и частоте, но сдвинутые друг относительно друга на 120⁰. Амплитуда напряжения тем больше, чем больше частота вращения ротора и чем больше сила тока в обмотке возбуждения. В реальных генераторах число зубцов статора достигает 36. Ротор реального автомобильного щеточного генератора (генератора с клювообразным ротором) состоит из двух полюсных половин. Каждая половина имеет выступы-клювы, охватывающие собой обмотку возбуждения. Клювообразные полюсы позволяют с помощью одной катушки образовывать многополюсную систему.

 

Рис. 1.5. Вентильный щеточный генератор (упрощенная конструкция): 1—статор; 2—обмотка статора; 3—полюс ротора; 4—контактные кольца; 5—обмотка возбуждения

Недостатком генераторов, имеющих описанную конструкцию, является наличие трущихся электрических контактов. Этот недостаток устранен в бесщеточных генераторах индукторного типа и генераторах с укороченными полюсами.

В индукторных генераторах (рис. 1.6) обмотка возбуждения жестко закреплена на стальной передней крышке. Ротор генератора представляет собой многолучевую звездочку 2, надетую на вал. Статор по конструкции не отличается от статора щеточного генератора. При вращении ротора напротив обмоток статора попеременно оказывается то зубец, то впадина ротора. Поэтому магнитный поток, проходящий через них, то увеличивается, то уменьшается. В катушках появляется переменное напряжение.

Рис. 1.6. Вентильный индукторный генератор: 1 – индуктор; 2 – ротор (многолучевая стальная звездочка); 3 – задняя крышка; 4 – магнитопровод; 5 – обмотка статора; 6 – передняя крышка-магнитопровод; 7 – обмотка возбуждения

Существующие конструкции индукторных генераторов пока обладают рядом недостатков, которые сдерживают их использование в автомобилях. К ним относятся невысокие удельные показатели, повышенный уровень пульсации выпрямленного напряжения, повышенный магнитный шум.

Другой тип бесщеточных генераторов – генераторы с укороченными полюсами (рис. 1.7). В этих генераторах клювы ротора укорочены настолько, что полученной щели хватает для размещения проводов питания обмотки возбуждения и деталей для закрепления обмотки возбуждения между полюсными половинами.

Рис. 1.7. Вентильный генератор с укороченными полюсами: 1 – крепление обмотки возбуждения; 2 – обмотка возбуждения; 3 – втулка; 4 – укороченные полюсные половины; 5 – обмотка статора; 6 – статор

Переменный ток, наводимый в обмотках статора, выпрямляется полупроводниковым выпрямителем, собранным из диодов по мостовой схеме (рис. 1.8). Диоды VD1... VD3, VD7... VD9 образуют силовой выпрямитель. Катоды диодов VD7...VD9 соединены с выводом “+” генератора, а аноды диодов VD1...VD3 – с выводом “–“. Диоды VD1...VD6 образуют дополнительный выпрямитель для обмотки возбуждения, подключенной к нему через вывод “Д”. Этот выпрямитель предотвращает разряд аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения генератора при неработающем двигателе автомобиля.

В моделях современных генераторов силовой выпрямитель содержит дополнительное плечо из диодов VD10...VD11, соединенное с нулевой точкой 0 генератора. Дополнительное плечо используется, если фазное напряжение генератора по форме отличается от синусоиды. В этом случае в нем имеются различные гармоники, в частности третья гармоника и гармоники, кратные трем. В линейном напряжении этих гармоник нет, так как они взаимно компенсируют друг друга. Введение дополнительного плеча позволяет подавать в нагрузку вместо линейного напряжения фазное. Так как все гармоники при этом попадают в нагрузку, мощность генератора без изменения его габаритов увеличивается до 15%.

 

Рис. 1.8. Генераторная установка с выпрямителем, имеющим дополнительное плечо

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: