Генераторные установки переменного тока (стр. 2 из 5)
Рис. 3. Схема устройства автомобильного генератора переменного тока: 1 - обмотка возбуждения; 2 - клювообразные полюса; 3 - контактные кольца; 4 - щеткодержатешь; 5 - статор; 6 – трехфахзная обмотка статора; 7 – крышка со стороны привода; 8 – шкив; 9 – вентилятор; 10 – крышка со стороны контактных колец
При соединении в двойную «звезду» каждая фаза состоит из двух параллельных ветвей, в каждой ветви по три непрерывно намотанных катушки (рис. 7).
С целью уменьшения размеров лобовых частей катушек и, следовательно, уменьшения габаритов генератора иногда используют обмотку, в которой каждую катушку делят на две части (намотка «в развал») и укладывают, как показано на рис. 8.
Вместо того чтобы, например, полное число витков первой катушки первой фазы наматывать в пазы 1—4, а второй — в пазы 7—10, наматывают в пазы 1—4 только половину витков первой катушки. Затем в пазы 4—7 наматывают вторую половину витков первой катушки в обратном направлении и т.д. (рис. 8). При таком способе намотки торцевые части катушек 1—4 и 4—7 будут иметь только половинное число витков и будут, следовательно, иметь меньший размер («вылет») в осевом направлении. Таким же образом наматывают катушки остальных фаз.
На рис. 8 более детально показана намотка катушек только первой фазы.
Рис. 4. Форма пазов статора:
а — открытая; б — полузакрытая; в — полузакрытая при одновитковых катушках
Рис. 5. Схема обмотки статора при соединении фаз в звезду и числе пазов 18:Н1, Н2 Н3 — начала фаз;
К1K2, K2 — концы фаз
Рис. 6. Схема обмотки статора при соединении фаз в звезду и числе пазов 36:
Н1, H2 Н3 — начала фаз;
K1 К2. К3 — концы фаз
Рис. 7. Схема соединений обмоток фаз статора в двойную звезду (число пазов 18): Н1H2, Н3 К1 K2 К3 — начала и концы фаз первой звезды; Н4 Н5. Н6: К4, K5,К6 — начала и концы фаз второй звезды;
HI , HII ,HIII – выводы фаз обмоток статора
Чтобы не усложнять чертежа, половины катушек остальных двух фаз условно показаны слитными боковыми сторонами, хотя все они наматываются таким же образом, как описано выше для первой фазы. Фазы обмотки, изображенной на рис. 8, соединены в двойную звезду.
Рис. 8. Схема соединений обмоток статора в двойную звезду с намоткой «в развал» (число пазов 36):Н1, Н2, Н3; К1 К2, К3 — начало и концы фаз первой звезды;
Н4 Н5, Н6. К4, К5, К6 — начало и концы фаз второй звезды;
НI ,HII , HIII — выводы фаз обмоток статора
У некоторых генераторов размещают в статоре две самостоятельные трехфазные обмотки, соединенные в звезду и имеющие различное число витков или различное сечение провода. В качестве примера на рис. 9 показана схема соединений такого генератора. Обмотка статора 2 имеет большее число витков провода меньшего сечения, чем обмотка 3, которая, наоборот, имеет меньше витков более толстого провода. Обе обмотки присоединены каждая к своему комплекту вентилей выпрямительного устройства 4, все вентили которого имеют общие выводы «+» и «—». В остальном схема соединения генератора с регулятором напряжения РН и батареей 5 — обычного типа.
Такая конструкция позволяет обеспечить достаточно большую мощность генератора на большой скорости движения автомобиля и в то же время сохранить малую частоту вращения начала отдачи, необходимую при городской езде.
При работе автомобиля в городе, при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя в генераторе работает обмотка 2 с большим числом витков и питает через выпрямитель 4 аккумуляторную батарею 5. При движении автомобиля с большой скоростью на загородных дорогах вступает в работу обмотка 3 и теперь к потребителям поступает ток от двух обмоток, различный по величине: от обмотки 2 (примерно 1/3) и от обмотки 3 (примерно 2/3 общей величины). На рис. 9 справа показаны характеристики тока, отдаваемого отдельно обмотками 2 и 3, а также при совместном действии обеих обмоток в зависимости от частоты вращения генератора.
Рис. 9. Схема соединений генераторной установки с двумя автономными обмотками фаз статора (а) и характеристики генератора (б):1 — обмотка возбуждения генератора; 2 — первая трехфазная обмотка статора; 3 — вторая трехфазная обмотка статора; 4 — выпрямительное устройсгво; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — токоскоростная характеристика обмотки 2: 7 — токоскоростная характеристика обмотки 3; 8 — токоскоростная характеристика обеих обмоток генератора; 9 — выключатель зажигания; 10 — выключатель
Крышки 7 и 10 генератора (см. рис. 3) отливают из алюминиевого сплава методом литья в кокиль или под давлением. Посадочные места под шариковые подшипники и отверстия в кронштейнах крышек, как правило, армируют чугунными или стальными втулками. Некоторые типы генераторов этой армировки не имеют.
Пластмассовый щеткодержатель 4 (рис. 3) с щетками расположен на крышке со стороны контактных колец. В случае применения интегрального регулятора напряжения, встроенного в генератор, его располагают на щеткодержателе. Крышки имеют отверстия (не показанные на рис. 3) для проточной вентиляции в осевом направлении. Вентилятор 9 имеет два конструктивных исполнения. У некоторых типов генераторов вентилятор состоит из крыльчатки и поддона, соединенных между собой точечной сваркой, у некоторых из одной крыльчатки. Шкив 8 чугунный литой или стальной штампованный. Вентилятор и шкив соединяются с валом при помощи шпонки.
В большинстве типов автомобильных генераторов переменного тока, в том числе во всех отечественных конструкциях, выпрямительное устройство рассчитано на двухполупериодное выпрямление трехфазного тока, и имеет, следовательно, шесть вентилей.
Выпрямительные устройства имеют два исполнения: в виде единого конструктивного узла с вентилями, размещенными непосредственно в теплоотводящих элементах пластмассового основания, или в виде отдельных вентилей, запрессованных в теплоотводящие пластины. Для обеспечения интенсивного охлаждения выпрямительные устройства монтируют в крышке со стороны контактных колец.
Генератор с встроенным кремниевым выпрямителем имеет два изолированных от корпуса выводных зажима: зажим <+ > для подключения генератора к аккумуляторной батарее и нагрузке и зажим Ш для соединения обмотки возбуждения генератора с регулирующим устройством. Третьим (минусовым) зажимом является винт М (масса), служащий для соединения корпуса генератора с шасси (массой) автомобиля.
2. Принцип работы генератора
Автомобильные генераторы переменного тока относятся к синхронным электрическим машинам, потому что частота вращения ротора и частота наводимой в обмотках статора э.д.с. жестко связаны между собой отношением:
, где f - частота переменного тока, Гц; р — число пар полюсов генератора; п — частота вращения ротора, об/мин.Важной характеристикой обмотки статора является число пазов на полюс и фазу, равное
, где Z — общее число пазов на статоре; 2р — число полюсов генератора; т — число фаз генератора.В отечественных автомобильных генераторах применяются трехфазные обмотки с числом пазов на полюс и фазу q, равным 0, 5; 1 и 2.
| Рис. 10. Магнитная система генератора: 1 — втулка; 2 - обмотка возбуждения: 3 — полюсные наконечники (клювы) од ной (северной) полярности; 4 — полюсные наконечники (клювы) другой (южной) полярности; 5 — статор; 6 — обмотка статора; 7 — основной магнитный поток;8 — магнитный поток рассеяния |
Катушки обмотки статора в большинстве случаев имеют по нескольку витков, но на схемах обмотки (см. рис. 5, 6, 7, 8) они, как правило, условно изображаются одновитковыми, так как схема соединения катушек друг с другом не зависит от числа витков в катушке.
Электродвижущая сила в фазных обмотках генератора возникает при пересечении проводников обмотки статора магнитным потоком, созданным обмоткой возбуждения. При замыкании выключателя зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения генератора. Вокруг обмотки возбуждения 2 возникает магнитный поток (рис. 10), рабочая часть 7 которого проходит через втулку 1 и вал, распределяется по клювообразным полюсам 3 одной полярности N, выходит из полюсов этой полярности, пересекает воздушный зазор между ротором и статором, проходит по зубцам и спинке статора 5, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюса 4 другой полярности S и замыкается через эти полюса опять на втулку 1 и вал. Часть магнитного потока, созданного обмоткой возбуждения, замыкается по воздуху мимо статора, не охватывая провода его обмотки. Эта часть магнитного потока 8 называется магнитным потоком рассеяния и в наведении электродвижущей силы в обмотке статора 6 не участвует.