АВТОМОБІЛЬНІ ГЕНЕРАТОРИ
Тенденціїрозвитку
Довгийчас основним джерелом електричної енергії на автомобілях булигенератори постійного струму, які забезпечували вимоги експлуатаціїавтомобілів випуску до 60-х років по максимальній потужності, характеристикам ітерміну служби. Початок 60-х років у вітчизняному автомобілебудуванніхарактеризувався значним збільшенням терміну служби автомобілів, зниженнямексплуатаційних витрат на обслуговування і ремонт, підвищенням вимог добезпеки дорожнього руху та комфорту пасажирів. У зв'язку з цим виявиласянеобхідність значного збільшення потужності генератора, терміну його служби,поліпшення характеристик і зниження експлуатаційних витрат. Одночасноістотно підвищилися вимоги до максимальної частоти обертання і габаритнимрозмірами генератора виходячи з умов його компонування в обмеженому підкапотномупросторі автомобіля.
Задоволеннязазначеним вимогам шляхом вдосконалення конструкції та технологіївиробництва генераторів постійного струму, враховуючи низьку надійність роботи вексплуатації щітково-колекторного вузла і малий термін його служби, а такожвеликі габарити і масу генератора, практично виявилося нездійсненно. Здопомогою наукового пошуку і досліджень було визначено новий напрямок врозвитку автомобільних генераторів. Ними стали генератори змінного струму.
НазваВ«Генератор змінного струмуВ» кілька умовно і стосується в основномуособливостей внутрішньої його конструкції, так як цей генератор маєвбудований напівпровідниковий випрямляч і живить споживачів постійним(Випрямленою) струмом.
Вгенераторах постійного струму таким випрямлячем є щітково-колекторнийвузол, випрямляючий змінний струм, отриманий в обмотках якоря. Розвитокнапівпровідникової техніки дозволило застосувати в генераторах змінного струмубільш досконалий випрямляч на напівпровідникових вентилях (діодах). При цьомугенератор отримав якості, які забезпечили йому широке поширення вавтомобілебудуванні.
Основнимитехніко-економічними перевагами генераторів змінного струму передгенераторами постійного струму є: зменшення в 1,8 ... 2,5 рази масигенератора при тій же потужності і приблизно в 3 рази витрати міді; великамаксимальна потужність при рівних габаритах; менше значення початкових частотобертання і забезпечення більш високого ступеня зарядженості акумуляторнихбатарей; значне спрощення схеми і конструкції регулюючого пристроювнаслідок виключення з нього елемента обмеження струму і реле зворотного струму;зменшення вартості експлуатаційних витрат у зв'язку з більшою надійністюроботи і підвищеним терміном служби.
Першіавтомобільні генератори змінного струму були спроектовані для роботи зокремими селенових випрямлячами і вібраційними регуляторами напруги.Селенові випрямлячі мали значні розміри і їх доводилося розміщуватиокремо від генератора в місцях, де забезпечувалося гарне охолодження. Дляз'єднання селенового випрямляча з генератором була потрібна додатковапроводка.
Крімтого, селенові випрямлячі недостатньо теплостійкість і допускають максимальнуробочу температуру не вище + 80 0 С. Тому надалі селеновівипрямлячі були замінені випрямлячами, що складаються з кремнієвих діодів,які більш теплостійкі і мають значно менші розміри, що попозволяетрозміщувати їх усередині генератора.
Назміну вібраційним регуляторів напруги прийшли спочаткуконтактно-транзисторні, а потім безконтактні на дискретних елементах ібезконтактні інтегральні регулятори. Габарити інтегральних регуляторів дозволяютьвбудовувати їх в генератор, який з вбудованими регулятором і випрямнимблоком називається генераторної установкою.
Дляавтомобільних генераторів надійність і термін служби визначаються в основномутрьома чинниками: якістю електричної ізоляції; якістю підшипниковихвузлів; надійністю щітково-контактних пристроїв.
Першідва фактори залежать від рівня розвитку суміжних виробництв. Третій фактор можебути виключений допомогою розробки безконтактних генераторів, що мають більшвисоку надійність і, отже, більший ресурс, ніж контактні. Цеобставина стимулювало створення автомобільних безконтактних генераторівзмінного струму з електромагнітним збудженням - індукторних генераторів ігенераторів з укороченими полюсами.
індукторнихгенератори знайшли широке застосування на тракторах і сільгоспмашинах завдякипростоті конструкції, надійності при роботі у важких умовах експлуатації(Пил, бруд, волога, вібрації) і невисокої вартості.
Застосуванняна автомобілях існуючих конструкцій індукторних генераторів стримуєтьсячерез їх основних недоліків: - невисоких питомих показників;
-підвищеного рівня пульсації випрямленої напруги;
-підвищеного магнітного шуму.
Подальшевдосконалення конструкції та усунення вищеперелічених недоліківдозволять застосовувати індукторні генератори на автомобілях.
Виробництвобесщеточних генераторів з укороченими полюсами тільки починається, а першимимоделями цього сімейства є генератори 45.3701 і 49.3701, які плануєтьсявстановлювати на автомобілі сімейства УА3.
Принципдії генераторів змінного струму
Спрощенасхема пристрою автомобільного генератора змінного струму з клювообразнимротором представлена ​​на рис. 1.
Рис.1. Автомобільний генератор змінного струму з клювообразним ротором
Вкришці 4 з боку контактних кілець встановлені пластмасовий щіткотримач 8з двома прямокутними меднографітовимі щітками 6 і випрямний блок 1. Придопомоги крильчатки 15 створюється прітяжная вентиляція для охолодження генератора.Привід генератора здійснюється за допомогою шківа 13.
Принципдії генератора полягає в наступному. При включенні замку запалювання наобмотку збудження 2 подається напруга акумуляторної батареї, якавикликає появу струму збудження. Струм збудження, проходячи по обмотцізбудження, створює магнітний потік, робоча частина якого розподіляється поклювообразним полюсів однієї полярності. Виходячи з полюсів, магнітний потікперетинає повітряний зазор, проходить по зубцях і спинці статора 10, ще разперетинає повітряний зазор, входить в клювообразним полюси іншої полярності ізамикається через втулку і вал.
Приобертанні ротора 3 під кожним зубцем статора 10 проходить поперемінно топозитивний, то негативний полюс, тобто магнітний потік, який перетинаєобмотку статора 11, змінюється за величиною і напрямком. При цьому в обмоткахфази буде индуцироваться змінна за величиною і напрямком ЕРС, чиннезначення якої
(1.1)
деf - частота; w - число витків обмотки однієї фази; k про - обмотувальнийкоефіцієнт; Ф - магнітний потік.
Частота
,
деp - число пар полюсів; n- Частота обертання.
3наченіеобмотувального коефіцієнта k про залежить від числа пазів
статора,припадають на полюс і фазу
q =z/(2pm)
деz - число пазів; m - число фаз.
Длявітчизняних генераторів характерні наступні параметри:
z
18
36
72
K про
0,866
1
0,966
q
0,5
1,0
2
Вфазах обмотки статора синхронного генератора індукується ЕРС, описуваназалежністю, яку можна переписати в більш простому вигляді:
(1.2)
деЗ е = 4, 44 рwk про /60 - постійний коефіцієнт.
Характерзміни ЕРС у провідниках обмотки статора залежить від кривої розподілумагнітної індукції в зазорі, яка визначається формою полюса. Форму полюсароблять такий, щоб форма ЕРС наближалася до синусоїді.
Вавтомобільних генераторах найбільше застосування знайшли трифазні мостовідвухполуперіодні схеми випрямлення. У цих схемах н...
