Генератор г 114 в режиме двигателя схема

Глава 6

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Данная глава посвящена рассмотрению конструкций современных автомобильных электрогенераторов импортного [6] и отечественного производства. Приведены тре­бования к техническому обслуживанию автомобильных генераторов и способы их ремонта.

Фирма BOSCH выпускает автомобильные генера­торы с 1913 года. Ею освоены все стадии совершен­ствования этого изделия, и в настоящее время она является передовой фирмой на мировом рынке авто­мобильных генераторов.

Генераторы фирмы BOSCH обладают исключитель­но высокой надежностью и техническим совершенст­вом. При правильной технической эксплуатации они работают не менее 300 тыс. км пробега. По лицензи­ям и образцам этой фирмы изготавливается подавля­ющее большинство автомобильных электрогенерато­ров нового поколения во всех европейских странах.

• Генератор KC14V45/80Aфирмы BOSCH, пока­занный на рис. 6.1, является новой разработкой фирмы и относится к компактным автомобильным ге­нераторам (Compact Generator). Основные его отли­чия от традиционного генератора следующие:

а — на валу ротора генератора установлены две крыльчатки вентилятора, которые теперь расположе­ны внутри корпуса генератора с обеих сторон от ро­тора. Это значительно увеличило воздушный поток охлаждения, и при сохранении габаритов генератора его мощность увеличилась на 10…12%;

• 5
• б— контактные кольца ротора и щеткодержатель вместе с выпрямительным блоком вынесены за пе­риферию тыльной крышки генератора, что позволи­ло уменьшить габариты корпуса генератора, контакт-
• ные кольца уменьшить в диаметре, а подшипник — перенести в воздушный поток охлаждения. Это обес­печило уменьшение износа контактных колец и ще­ток КЩМ и увеличило срок безотказной работы под­шипников;

в — привод компактного генератора осуществля­ется посредством эластичного клинового (или поли­клинового) ремня через проточенный приводной шкив уменьшенного диаметра. Передаточное отно­шение привода увеличено до 3,5. Это позволяет по­лучать ток заряда аккумуляторной батареи уже при холостых оборотах двигателя внутреннего сгорания.

• Генератор K114V23/55Aфирмы BOSCH пока­зан на рис. 6.2.

Он относится к генераторам тради­ционной конструкции, которая включает в себя трех­фазный статор, включенный «треугольником», клю-вообразный ротор с контактными кольцами и с об­моткой возбуждения в виде монолитной катушки, шестидиодный силовой вентильный выпрямитель и дополнительные диоды. На валу ротора со стороны привода установлена крыльчатка вентилятора с при­водным шкивом под зубчато-клиновый ремень.

Такая конструкция вентильного генератора пере­менного тока уже давно стала классической, и по­давляющее большинство современных легковых ав­томобилей, как зарубежных, так и отечественных, оборудованы такими генератороми.

Комплектующие детали генератора и их взаимное расположение в генераторе показаны на конструк­тивном чертеже (рис. 6.3). Здесь же приведена эле­ктрическая схема генератора.

6.2. Автомобильный генератор 955.3701 (АЗТЭ)

Общая характеристика. Отечественный генера­тор 955.3701 (рис. 6.4) Алтайского завода трактор­ного оборудования выпускается как альтернативная запасная часть к легковым автомобилям ВАЗ.

Этот генератор является бесщеточным (бескон­тактным) индукторным генератором переменного то­ка с неподвижной аксиально-продольной катушкой 11 возбуждения в передней корпусной крышке гене­ратора. Ранее такие генераторы на легковых автомо­билях не применялись.

Генератор оборудован пятифазной обмоткой 5 на статоре 6, шестилучевым ротором 8 и пятифазным выпрямителем 4, собранным по схеме Ларионова (применен выпрямительный блок БПВ62-100). Име­ется также дополнительная диодная сборка. Сило­вые диоды рассчитаны на ток 20 А, а дополнитель­ные — на 2 А.

На задней корпусной крышке 19 генератора (снаружи) расположен интегральный регулятор 21 напряжения Я112Б с подстроечным резистором 24, включение которого обеспечивается специаль­ным переключателем посезонной регулировки. Здесь же расположен помехоподавляющий конден­сатор 25 емкостью 2,2 мкФ, который на современ­ных генераторах переменного тока является обяза­тельной деталью.

?wq^ 8, TOwa^sto^a выполнен в виде шестилуче-вой звезды, набранной из тонких листов электротех­нической стали (из магнитомягкого материала). Во впадинах звезды расположены постоянные магниты 7, которые способствуют началу самовозбуждения генератора и несколько повышают его мощность.

На передней крышке 18 (изнутри) располагает­ся индуктор с магнитопроводом 10 и с втулкой 12, на которую намотана обмотка возбуждения 11. На­значение индуктора — создавать на статоре глав­ное магнитное поле генератора.

Поскольку рассма­триваемый генератор имеет смешанное возбужде­ние (от постоянных магнитов и от индукторной об­мотки возбуждения), то для расширения рабочего диапазона регулирования тока возбуждения на ин­дукторную втулку 12, кроме основной обмотки воз­буждения 11, намотана встречно ей включенная размагничивающая обмотка Wp, нейтрализующая действие постоянных магнитов на высоких оборо­тах ротора генератора.

Магнитные цепи и ЭДС генератора. Магнитные цепи индукторного генератора 955.3701 показаны на рис. 6.4, б.

Обмотка статора расположена на десяти зубцах статорного магнитопровода (зубцовый шаг 36°) и разбита на пять фазных секций по две зубцовых ка­тушки в каждой секции.

Зубцовые катушки одной и той же фазной секции разнесены друг от друга по периметру внутренней окружности статора на 180 уг­ловых градусов. Таким образом, 10-ти катушечная статорная обмотка является пятифазной.

Фазные секции соединены между собой в пятиугольник.

1. Возможны и другие варианты исполнения статора.
2. Ротор генератора представляет собой шестилуче-вую звезду Z из магнитомягкого материала.
3. Таким образом, в магнитные цепи генератора входят: 10-ти зубцовый магнитопровод статора 6, магнитопроводная шестилучевая звезда ротора 8 и индукторная втулка 12.

При вращении звезды Z под каждым зубцом ста­тора перемещается то зубец, то впадина звезды Z, и процесс повторяется через 60° поворота ротора. При этом меняется воздушный зазор между стато­ром и ротором, а, следовательно, и магнитное сопро­тивление Rd зазора (см. рис. 5.3 в главе 5).

В резуль­тате магнитный поток в воздушном зазоре индуктор­ного генератора изменяется от максимальной вели­чины Фтах до минимальной Фттбез изменения на­правления (рис. 6.5).

Пульсирующий магнитный по­ток имеет постоянную Ф0 и переменную Ф^ состав­ляющие Ф = Ф0 + Ф~ = Ф0 + Фт COSCOt.

Постоянная составляющая магнитного потока Фо = (Фтах + ®min)/2 в наведении ЭДС в статорной обмотке не участвует и бесполезно намагничивает магнитопровод статора генератора.

Как следствие, магнитопровод статора в индукторном генераторе более массивный, чем в синхронных генераторах с контактными кольцами.

Этим объясняется более ши­рокое применение индукторных генераторов на гру­зовых автомобилях.

Переменная составляющая Ф_ магнитного пото­ка с амплитудой Фт # (Фтах — Фгшп)/2 наводит ЭДС в катушках статорной обмотки:

ек= -W d©/dt= -W с1Фт cos cot/dt= Етsin 2jtft, где W — число витков в катушке; Ет— амплитудное значение ЭДС ек. Как видно из рис. 6.4, б, в индукторном генерато­ре зубец и впадина ротора образуют пару полюсов, поэтому число пар полюсов ротора равно числу зуб­цов ротора р = Z. Тогда частота переменного тока в

• :~аторной обмотке, выраженная в Гц, равна = Z х п/60 (п — число оборотов ротора в об/мин).
• Таким образом, при вращении ротора индуктор­ного генератора в витках катушек обмотки статора индуцируется переменная (пульсирующая) ЭДС, по эорме близкая к синусоиде, с частотой, синхронной -ропорциональной) частоте вращения ротора.
• Индукторные генераторы характеризуются коэф­фициентом Кф использования магнитного потока, ко­торый определяется как:
• Кф = Фиг/Фсг= 0,5 (1 — Фт|п/Фтах),
• где Фсг = Фтах cos cot для традиционного генера-—ра с контактными кольцами,
• Фиг= 0,5 (Фтах — Фт1п) cos с01 для индукторного
• -енератора.

В идеальном случае, когда Фт|п= 0, коэффициент -.- = 0,5. В реальных индукторных генераторах

—./Фтах=0,3…0,4 и

~си одинаковой мощности индукторные генераторы

На расширение диапазона изменения магнитного -стока работают постоянные магниты, которые уста-^свлены во впадинах звезды ротора (полярность их 'с vocob, обращенных к статору, противоположна по-•=оности зубцов ротора, см. рис. 6.4, б).

При этом ми­нимальная величина Фт|Пмагнитного потока в воз-л._.-юм зазоре может быть значительно понижена км. рис. 6.

5), а отдаваемая генератором мощность •=еичена, что приближает индукторный генератор к «е-ератору с клювообразным ротором (в последнем •имеет место знакопеременный магнитный поток).

Электрическая схема генератора. В отличие от «гдиционных автомобильных генераторов, индук—гсные генераторы могут иметь как трехфазный, так в многофазный статор. Генераторы мощностью бо-■ее 700 Вт выполняются с пятифазной или семифаз--с* обмоткой статора, причем фазные секции стато-:а соединены в многоугольник.

Электрическая схема генератора 955.3701 при­ведена на рис. 6.6.

Пять фазных секций статора соединены в пяти­угольник с последовательностью включения 1-4-2-5-3-1. Эта последовательность подчиняется опреде­ленной логике.

Дело в том, что при кольцевом со­единении фаз статорной обмотки в ней, помимо пя­ти фазных напряжений, наводится пять междуфаз­ных: Uac, Uce, Ueb, Ubd, Uda (см. рис. 6.6).

А так как пространственный угол сдвига между пятью фазными секциями по периметру статора меньше 120°, то фазные напряжения становятся меньше междуфазных и выпрямитель начинает выпрямлять междуфазные напряжения. При этом энергетика генератора нарушается, т.е.

падает мощность и ко­эффициент полезного действия (КПД). Чтобы этого не происходило, выбирают такой порядок соедине­ния катушек, чтобы электрический угол ф сдвига фаз между пульсирующими напряжениями, кото­рые поочередно подаются на выпрямитель, был бы близким к 120°.

1. В общем случае для этой цели конец первой фаз­ной секции соединяется с началом той фазной сек­ции, номер которой на число К больше, и так далее по кругу статора.
2. Число К называется шагом включения фаз и оп­ределяется как:
3. К = [m/n] + 1, где m — число фазных секций в статоре, п — число катушек в одной фазе (из дроби т/3 берется только целая часть).

Тогда для пятифазного статора с двумя катушками в фазной секции К = 3, о = 108°, и последователь­ность включения катушек получается такой: 1-4-2-5-3-1. Порядок включения трехкатушечной секции для 5-ти фазного статора будет другим: 1-3-5-2-4-1 (К = 2; ф = 144°).

• Выпрямление системы пятифазных пульсирующих напряжений, по форме близких к синусоиде:
• реализуется с помощью пятифазной выпрямительной схемы Ларионова, в которой силовые вентильные ди­оды работают попарно с чередованием порядка про­пускания тока по фазным плечам выпрямителя:
• Ul — VD1, VD9; U3 — VD3, VD6; U5 — VD5, VD8; U2 — VD2, VD10; U4 — VD4, VD7.

Таким образом, в любой момент времени на на­грузку генератора RH работают только два диода: один — прямой, другой — обратной полярности.

В любой многофазной системе статора, собранной по схеме многоугольника, фазные токи всегда меньше линейных (выпрямляемых) на величину корня из т, что позволяет выполнять катушки фазных обмоток более тонким проводом.

Именно поэтому в индуктор­ных генераторах большой мощности (Рг 1,0 кВт) число фаз на статоре делают увеличенным (5, 7, 9), и тогда общий ток в нагрузке генератора формирует­ся поочередной отдачей энергии от нескольких ли­нейных токов 1г, каждый из которых равен 1г/т.

При этом частота пульсаций fn выпрямленного на­пряжения будет несколько выше, чем в трехфазном генераторе.

6.3. Техническое обслуживание генераторов

Современный генератор является надежным из­делием автомобильного электрооборудования. Его техническое обслуживание в эксплуатации сведено к минимуму.

Система генератор — двигатель

Для широкого и плавного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока применяется система генератор — двигатель (Г — Д). Основной принцип этой системы заключается в изменении приложенного к якорю двигателя напряжения при неизменном напряжении цепи возбуждения.

Система Г—Д (рис. 1) состоит из двигателя постоянного тока с независимым возбуждением М2, непосредственно связанного с рабочим механизмом (исполнительный двигатель). Он питается электрической энергией от генератора G, приводимого во вращение двигателем M1.

Обмотки возбуждения генератора LG и двигателя LM2 получают питание от независимого источника постоянного тока с неизменным напряжением.

Первичный двигатель M1, вращающий якорь генератора G, представляет собой механический или электрический двигатель, причем приводимый им генератор не требует ни реверсирования, ни регулирования частоты вращения.

Основным требованием, предъявляемым к первичному двигателю, является жесткость его механической характеристики, поэтому механические двигатели снабжают всережимными регуляторами частоты вращения, а электрические выбирают с жесткой характеристикой. Итак, первичный двигатель вращается с n = const и не реверсируется Исполнительный двигатель управляется изменением значения и направления тока в обмотках возбуждения LG и LM2.
Механическая характеристика исполнительного двигателя в си-стеме Г—Д подобна механическим характеристикам двигателя с независимым возбуждением.

Естественная механическая характеристика 0 (см. рис. 2.3) возможна при номинальной частоте вращения генератора и отсутствии добавочных резисторов в цепях возбуждения генератора и исполнительного двигателя.

Рис. 1. Система генератор — двигатель

Ее наклон несколько больше, чем характеристики двигателя, работающего от сети, так как к сопротивлению якоря двигателя добавляется сопротивление якоря генератора. При увеличении сопротивления реостата R1 уменьшаются ток возбуждения генератора и его э.д.с. Частота вращения двигателя М2 при этом уменьшится (характеристика 3). Увеличение сопротивления реостата R2 вызывает уменьшение магнитного потока двигателя М2, частота вращения его увеличится (характеристика 2).

Двигатель реверсируется изменением направления тока в обмотке возбуждения генератора, при этом меняется направление его э. д. с. и тока в цепи якоря двигателя (магнитный поток двигателя остается неизменным).

Механические характеристики системы Г—Д жесткие. Для предотвращения поломок механизма необходимо ограничивать максимальный момент двигателя М2, что достигается смягчением характеристик. Существуют следующие способы смягчения механических характеристик исполнительного двигателя: применение исполнительного электродвигателя со смешанным возбуждением; применение генератора со смешанным возбуждением и встречно включенной последовательной обмоткой. Использование последовательной обмотки у исполнительного двигателя (рис. 2, а) позволяет получить более мягкие характеристики (рис. 2, б) по сравнению с характеристиками двигателя только с независимым возбуждением. Однако этот способ имеет недостаток, заключающийся в том, что при реверсировании двигателя изменяется направление тока в обмотке LM2.2 и она начинает противодействовать обмотке LM2.1, размагничивая двигатель. Во избежание этого последовательную обмотку включают не непосредственно в цепь якоря, а через мостовой полупроводниковый выпрямитель U, обеспечивающий постоянное направление тока в ней.
Применение размагничивающей обмотки генератора лишено указанного недостатка, поэтому используется наиболее часто. Принцип смягчающего действия размагничивающей обмотки LG2 (рис. 3, а) заключается в следующем: с увеличением нагрузки исполнительного двигателя ток якоря увеличивается, размагничивающее действие обмотки возрастает, э.д.с. генератора и частота вращения двигателя уменьшаются.

Рис. 2. Электродвигатель со смешанным возбуждением в системе Г—Д

Механические характеристики показаны на рис. 3, б. Искривленная форма характеристик 0,1,3 объясняется насыщением генератора. При насыщенном генераторе размагничивающее влияние обмотки меньше, чем при ненасыщенном, в начале участка характеристики более жесткие, а затем при больших нагрузках насыщение исчезает и характеристики становятся круче. Если же ток независимой обмотки возбуждения генератора невелик и насыщение отсутствует, характеристика становится прямой (характеристика 2). При изменении направления тока в независимой обмотке возбуждения генератора меняется направление тока в якоре и последовательной обмотке возбуждения; таким образом, размагничивающее действие последовательной обмотки сохраняется.

Торможение исполнительного двигателя в системе Г — Д выполняют всеми методами, рассмотренными в статье «Регулирование частоты вращения, пуск, реверсирование и торможение электродвигателей постоянного тока».

Преимущества системы Г — Д:

• возможность плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне до 16:1;
• быстрый разгон исполнительного двигателя без помощи пускового реостата, т. е. с минимальными потерями энергии;
• легкий пуск первичного двигателя, вращающего невозбужденный генератор;
• быстрое и четкое торможение исполнительного электродвигателя.

Недостатки системы Г — Д:

• низкий к.п.д. всей системы, вызванный многократным преобразованием энергии;
• большие массы, стоимость и габаритные размеры, инерционность.

Рис. 3. Генератор с размагничивающей обмоткой в системе Г—Д

Следует отметить, что снижение к. п. д. в значительной мере компенсируется возможностью экономичного управления исполнительным электродвигателем при его пуске и регулировании частоты вращения. Эта экономия энергии особенно заметна в электроприводах, требующих частых пусков и реверсов двигателя. Вместо системы Г — Д целесообразно использовать систему управляемый выпрямитель — двигатель постоянного тока (УВ—Д), силовая цепь которой приведена на рис. 4.

Рис. 4. Силовые цепи электропривода в системе управляемый выпрямитель — двигатель

К якорю двигателя М приложено выпрямленное напряжение, регулируемое с помощью полупроводникового выпрямителя VI — V6, собранного по мостовой схеме. Силовая цепь выпрямителя состоит из трех тиристоров VI — V3 и трех неуправляемых диодов V4 — V6. Управление осуществляют изменением фазы открытия тиристоров.

Система УВ — Д имеет по сравнению с системой Г—Д следующие преимущества: отсутствует вращающийся преобразователь; высокий к.п.д. (к.п.д. выпрямителя 0,96 — 0,99); малая инерционность.

Различные схемы автомобильных генераторов

Список всех статей

Устаревшие схемы генераторов 60 — 70х годов прошлого века. «Жигули», «Москвич», «Волга», «Зил», «ГАЗ», «УАЗ»

Схема автомобильного генератора, это схема самого генератора, схема соединенного с ним регулятора напряжения и схема цепи возбуждения генератора. Генератор с регулятором напряжения иногда называют – генераторная установка.

Автомобильный генератор — это трехфазная синхронная машина. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Смысл явления состоит в том, что в обмотке индуктируется электродвижущая сила, если вокруг нее действует изменяющееся магнитное поле. Значит, генератор должен состоять из обмотки и вращающегося магнита.

Обмотка наматывается на кольцевой сердечник, а внутри обмотки вращается ротор. Процесс намагничивания ротора, называется возбуждением генератора. Для намагничивания ротора в нем есть своя обмотка, в которую ток попадает через щетки. Ток, намагничивающий ротор, называется ток возбуждения, а обмотка ротора называется обмотка возбуждения.

По принципу действия синхронный генератор, создает переменное напряжение, а для зарядки аккумулятора и для работы всего электрооборудования, нужно постоянное напряжение, поэтому в любой автомобильный генератор, входит выпрямитель — трехфазный диодный мост. Переменный ток генератора выпрямляется диодным мостом и во внешних цепях действует постоянное напряжение и протекает постоянный ток.

Регулятор напряжения – обязательный элемент схемы, он поддерживает необходимый уровень выходного напряжения генератора.

Регулятор напряжения включается в цепь возбуждения. Его задача управлять током возбуждения. Он работает в режиме открыто – закрыто, то есть, он все время включает и выключает ток возбуждения.

Напряжение генератора повышается, он отключает ток возбуждения — напряжение снижается, он снова включает ток возбуждения и напряжение повышается. Таким образом, он не дает напряжению вырасти выше заданного значения, которое должно быть 13,8 — 14,2 Вольта.

Такое напряжение необходимо поддерживать для нормальной зарядки аккумулятора и нормальной работы всех приборов электрооборудования.

Автомобильный генератор первоначально возбуждается от аккумулятора. Как только включается зажигание, выходной транзистор регулятора открывается, через него идет ток возбуждения и ротор намагничивается.

Когда завелся двигатель и генератор заработал, возбуждение происходит уже от самого генератора. ЭДС генератора становится выше, поэтому генератор становится источником, а аккумулятор начинает заряжаться.

Применяются два принципа подачи тока возбуждения от генератора на собственную обмотку возбуждения.

1. Схема возбуждения от выхода генератора

Ток возбуждения идет от выхода генератора, через замок зажигания, выход генератора всегда связан с аккумулятором.

1. Схема возбуждения через дополнительные диоды

В этом случае, ток возбуждения выпрямляется отдельным выпрямителем, цепь возбуждения отключена от выхода генератора и, значит, от аккумулятора. Ток возбуждения идет только внутри генератора и не использует внешнюю цепь. Аккумулятор используется только для первоначального возбуждения.

Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора

Эти простые схемы применялись для автомобилей 60-х 70-х годов выпуска. «Жигули», «Москвичи», ЗиЛ, Газ, Уаз. Много таких автомобилей до сих пор остается в эксплуатации.

Регулятор напряжения может быть внешним и встроенным. Внешний регулятор это отдельная коробочка, которая соединяется с генератором проводами и стоит в стороне от генератора. Встроенный регулятор, входит в состав генератора, крепится внутри или снаружи корпуса, обычно, встроенный регулятор сделан вместе со щетками.

На выходе регулятора напряжения стоит мощный транзистор, это может быть биполярный, и может быть полевой транзистор. Он работает в ключевом режиме, то есть, открыт — закрыт. Открыт транзистор – ток возбуждения проходит, закрыт транзистор — ток не проходит.

Есть три варианта включения транзистора – с общим Эмиттером, общей Базой и с общим Коллектором. Поэтому ключи на транзисторах бывают с ОЭ, ОБ, ОК. Для каждого варианта транзисторного ключа есть свои особенности применения.

В регуляторах напряжения используются транзисторные ключи с ОЭ и ОК. Если заземлен транзистор, то это ключ с ОЭ, если заземлена щетка. то это ключ с ОК. Регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют A-Circuit, регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют В — Circuit.

В автомобильных схемах генераторов применяются обе схемы – и A-Circuit, и В-Circuit

Схемы с внешним регулятором напряжения

Такая схема применялась на автомобилях Жигули ранних выпусков 2101 — 2106

Такая схема применялась для автомобилей Волга, Газ, Зил, УАЗ. Генераторы Серий 16 3701 и 19.3771.

Эта схема применяется для автомобилей Крайслер и Додж. По этой схеме сделан генератор на двигатели Крайслер для автомобилей Волга и Газель.

Генераторы со встроенными регуляторами напряжения

Регулятор напряжения можно установить снаружи и внутри генератора. Такая конструкция получается более компактной и надежной, она позволяет отказаться то проводов для соединения генератора и регулятора напряжения.

• При установке регулятора снаружи корпуса генератора, появляется возможность замены регулятора не снимая генератор.
• 
• Генераторы такой конструкции, со встроенным регулятором, установленном на корпусе, широко применяется для автомобилей выпускавшихся  в недавнее время и находящиеся в эксплуатации — Валдай, КАМАЗ, МАЗ, УАЗ

Все приведенные схемы используют принцип питания обмотки возбуждения от выхода генератора. Генератор часть своего выпрямленного тока отдает на собственное возбуждение. 

1. Путь тока возбуждения: Плюс генератора, плюс аккумулятора, контакты замка зажигания, вход регулятора напряжения, обмотка (или наоборот), обмотка возбуждения, минус — масса.
2. Недостаток  Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора.
3. Почему отказались от такой схемы и стали применять схему с дополнительными диодами, (тоже устаревшую)

В настоящее время снова используется схема без доп. диодов, в таких генераторах применяют регуляторы напряжения с микроконтроллерами. 

В генераторах с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора, весь ток возбуждения проходит через контакты замка зажигания. Этот ток для получения достаточной мощности генератора должен быть быть 3 — 5 Ампер.

Такой ток  требует качественного зажима всех контактов и достаточно толстого провода,  при размыкании контактов дает сильную искру и изнашивает контакты, снижая надежность системы зарядки и системы зажигания, которая питается через эти же контакты.

Аккумулятор в любой схеме всегда подключен к плюсовому выводу генератора, это необходимо для того, чтобы генератор и аккумулятор могли работать как источники заменяя друг друга — двигатель не работает — источник аккумулятор, двигатель заработал — источник генератор. Когда генератор не работает, аккумулятор, прямо подключенный к нему, не может разрядиться через генератор, потому, что диодный мост не пропускает ток в обратном направлении, но, через обмотку возбуждения, аккумулятор может разрядиться.

Если двигатель не завелся,  генератор не заработал, а зажигание осталось включено, то через обмотку ротора идет ток  от аккумулятора (а это 3 – 5 Ампер).

По разным причинам такие ситуации иногда возникают и тогда, через несколько часов, двигатель не заведется.

То есть, в схемах, в которых обмотка возбуждения запитана от выхода генератора и, значит, подключена непосредственно к аккумулятору, может неожиданно разрядиться аккумулятор.

Схема с дополнительными диодами несколько сложнее, но она обеспечивает питание обмотки возбуждения, прямо внутри генератора минуя замок зажигания, обмотка возбуждения не имеет прямой связи с аккумулятором, поэтому  такая схема исключает случайную разрядку аккумулятора при невыключенном зажигании.

В схемах с дополнительными диодами, первоначальное возбуждение также происходит от аккумулятора, но очень маленьким током чрез ограничительные сопротивления или через специальную лампочку. После запуска генератора ток возбуждения идет уже по отдельной цепи, не связанной с аккумулятором, через дополнительный выпрямитель. (доп диоды)

Схемы автомобильных генераторов с дополнительными диодами.

Система генератор — двигатель или система Леонардо

Ранее наиболее доступным источником электрической энергии были сети постоянного тока неизменного напряжения. Такие системы обычно ограничивались крупными промышленными городами. Соответственно промышленность в качестве приводных электродвигателей использовала только машины постоянного тока.

Регулирование скорости вращения таких машин осуществлялось по потоку возбуждения. Это вызывало большое количество проблем, связанных с коммутацией и соответственно скорым выходом из строя коллекторного узла.

Это обуславливалось тем, что ток якоря существенно больше тока возбуждения и его регулирование (тогда в качестве регулирующего устройства применялись резисторы) вызывало большие потери мощности, а также тем, что процессы коммутации в коллекторном узле на то время были очень плохо изучены.

Поэтому большинство таких электродвигателей работало без регулирования параметров. Схема  установки:

Но с развитием промышленных технологий автоматически росли и требования к электроприводам, все больше исследований проводилось в этой области. Значительных успехов при решении проблем процессов коммутации достигли благодаря новым конструкциям обмоток дополнительных и главных полюсов. Но это не решало проблему управления двигателем постоянного тока.

Довольно большим прорывом в области данного рода электропривода стало появление на свет в 1890-е годы системы генератор – двигатель или системы Леонардо. Схема показана ниже:

В данной системе питание якоря электродвигателя производится напрямую от генератора без каких либо преобразовательных устройств. Приводной двигатель генератора вращается с постоянной скорость ω = const.

Регулирование выходного напряжения генератора производится изменением потока возбуждения генератора, при этом не возникает проблем в коммутирующем узле (коллекторе).

Это связано с тем, что коэффициент пульсаций генератор и двигателя как правило не отличаются или отличаются не существенно. Данная система позволяет регулировать напряжения якоря двигателя от 0 до Umax.

Если двигатель работает с постоянной мощностью Р = const, то регулируют только ток возбуждения машины, а если с постоянным моментом М = const, то регулируют только напряжение и ток якоря.

Включения электроприводов по такой схеме впервые обеспечило широкий диапазон и большую точность (на то время) регулирования координат при этом процессы коммутации происходят довольно надежно.

Характеристики такой системы:

Также прогресс не обходил и машины переменного тока и системы производства, распределения и преобразования электрической энергии переменного напряжения.

Усовершенствованные двигатели переменного напряжения стали активно применяться на производстве в качестве нерегулируемых электроприводов.

Они привлекали проектировщиков все больше и больше своей простотой, относительно невысокой стоимость и меньшими (в сравнении с машинами постоянного напряжения) массогабаритными показателями.

На строящихся заводах активно внедрялись системы электроснабжения переменного тока. Предприятия работающие на постоянном токе впоследствии были переведены на переменный. Впоследствии в качестве приводных двигателей для систем генератор – двигатель стали использовать машины переменного напряжения. Схема показана ниже:

В начале своего развития система генератор – двигатель не имела какого-то особенного конструктивного облика.

Установка, сборка и монтаж производились в соответствии с предоставляемыми производственными площадями. В начале 1940 – х начали появляться модульные конструкции системы генератор – двигатель.

Регулирующую аппаратуру, приводной двигатель и генератор стали объединять в общие блоки управления электроприводом.

Установка генератор – двигатель обладает следующими достоинствами:

• Отсутствие пульсаций якорного тока;
• Большие кратковременные перегрузки;
• Регулирование скорости в обеих направления в любом допустимом диапазоне;
• Рекуперация энергии в сеть при генераторном режиме работы электродвигателя;

Также есть и недостатки:

• Очень высокие капитальные затраты;
• Большие массогабаритные показатели;
• Необходимость смазки вращающихся частей и их проверка;
• При выходе из строя длительное время ремонта;
• Очень низкий КПД, не выше 80%;

Устройство генератора переменного тока Г-502А (Г502А) автомобиля ЗАЗ-968М «Запорожец»

Основным источником электрической энергии на автомобиле ЗАЗ-968М (ЗАЗ-968М-005) «Запорожец» является генератор переменного тока Г-502А (Г502А), который представляет из себя шестиполюсную трехфазную электрическую машину, имеющую электромагнитное возбуждение. У генератора есть встроенный выпрямительный блок ВБГ-2А, который соединен в 3-хфазную мостовую схему 2-хполупериодного выпрямления.

От генератора автомобиля ЗАЗ-968М питаются все потребители и заряжается аккумуляторная батарея. Он установлен в расточке направляющего аппарата и к нему крепится при помощи трех болтов. Привод генератора происходит от двигателя.

Весь узел направляющего аппарата в комплекте с генератором размещен на крышке распределительных зубчатых колес.

Генератор «Запорожца» охлаждается потоком воздуха, который проходит через отверстия, которые есть в колесе вентилятора.

Техническая характеристика генератора Г-502А

Номинальное напряжение: 12 В Направление вращения: Правое (со стороны привода); Максимальная сила тока: 30 А Максимальная частота вращения ротора: 7500 мин-1; Частота вращения ротора генератора Г-502А, при которой при температуре воздуха +20° C напряжение на зажимах равно 12,5 В: — при нулевой силе тока нагрузки: не больше 1200 мин-1; — при силе тока нагрузки 20 А: не более 2500 мин-1; Размер щеток: 6,5×6×13 мм; Масса генератора: З,5 кг; Усилие прижима щеток: 250±60 гс; Передаточное отношение шкива коленвала к шкиву генератора: 1,35.

Генератор переменного тока Г-502А автомобиля ЗАЗ-968М «Запорожец»: 1 — Крышка со стороны колец контактных; 2 — Щетка; 3 — Щеткодержатель; 4 — Наконечник полюсный; 5 — Обмотка возбуждения генератора; 6 — Втулка; 7 — Крышка; 8 — Шарикоподшипник; 9 — Ротор генератора с обмоткой возбуждения; 10 — Стяжной болт; 11 — Пакет пластин; 12 — Статорная обмотка; 13 — Кольца контактные.

Статор генератора Г502А автомобиля ЗАЗ-968М представляет собой пакет пластин 11 из электротехнической стали, которые имеют восемнадцать пазов. В этих пазах заложена трехфазная обмотка 12, состоящая из шести непрерывно намотанных катушек. У фазных обмоток концы выведены на клеммную колодку. Статорные обмотки соединены звездой.

В состав ротора генератора Г-502А входят: обмотка возбуждения 5, которая находится на стальной втулке 6, два клювообразных штампованных полюсных наконечников 4, которые установлены методом запрессовки на вал до упирания их в торцы втулки.

На изолированной втулке к торцу полюсного наконечника напрессованы два контактных кольца 13, к ним припаяны два вывода от обмотки возбуждения. Ротор генератора Г-502А вращается в двух шарикоподшипниках 8, которые имеют закрытый тип и не требуют при эксплуатации дополнительного смазывания.

Они расположены в передней (если смотреть со стороны привода) крышки 1 и задней крышки 7.

Два пластмассовых щеткодержателя со щетками 2 расположены на передней крышке. Одна щетка соединена с выводным болтом, а вторая — с «массой». На крышке с внешней стороны генератора Г-502А размещен выпрямительный блок типа ВБГ-2А.

У выпрямительного блока на плюсовой пластине сделан клеммный вывод, а минусовая пластина блока прижата к крышке генератора при помощи трех гаек. Минусовая клемма выполнена на крышке генератора.

Средняя и задняя крышки с расположенным между ними статором стянуты стяжными болтами 10.

https://homesklad.ru/vremennoe-khranenie-veshchey/

Закладка Постоянная ссылка.