Автомобильные вентильные генераторы с клювообразным ротором

Автомобильные генераторы переменного тока относятся к синхронным электрическим машинам.

Вентильным генератором (рис. 53) называют синхронную электрическую машину со встроенным полу­проводниковым выпрямителем.

Рис. 53. Конструктивная схема автотракторного синхронного генератора с клювообразным ротором:

1 - втулка; 2 - обмотка возбуждения; 3 - клювообразные полюсы; 4 - пакет статора; 5 - обмотка якоря; 6 - щетки; 7 - контактные кольца

Отличительными особенностями автомобильных генераторов являются:

1. многополюсность;

2. ротор - клювообразного типа;

3. обмотка возбуждения, состоящая из одной катушки, размещена внутри ротора.

Рассмотрим работу вентильного генератора и определим основ­ные соотношения между напряжениями и силами тока на стороне переменного и выпрямленного напряжений.

Рис. 5.4. Принципиальная схема вен­тильного генератора

На рис. 54 приведена принципиальная схема вентильного трех­фазного генератора с выпрямителем, собранным по схеме трехфаз­ного двухполупериодного выпрямления.

Принцип действия генератора заключается в следующем. При включе­нии замка зажигания ВЗ на обмотку возбуждения подается напряжение акку­муляторной батареи, которое вызывает появление тока возбуждения. Ток возбуждения, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитный поток, рабочая часть которого распределяется по клювообразным полюсам одной полярности. Выходя из полюсов, магнитный поток пересекает воздушный зазор, проходит по зубцам и спинке статора, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюсы другой полярности и замыкается через втулку и вал (рис. 53).

При вращении ротора под каждым зубцом статора проходит поперемен­но то положительный, то отрицательный полюс, т. е. магнитный поток, пересекающий обмотку статора, изменяется по величине и направлению.

При этом в обмотках фазы будет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС, действующее значение, которой равно

U_d = E_Σ = 2E = 4,44fw_kФ,

где f - частота; w_k - число витков обмотки одной фазы; Ф - магнитный поток.

Частота

f = pn/60,

где p - число пар полюсов; n - частота вращения об/мин.

Действующее значение ЭДС можно переписать в более про­стом виде:

U_d = С_еnФ,

где С_е - постоянный коэффициент равный, С_е = 4,44pw/60.

Обмотка статора генераторов, трехфазные. Она состоит из трех обмоток фаз, которые называют фазными обмотками или фазами, токи и напряжения в которых смещены на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник».

Рис.4.4

При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Напряжение на зажимах фазных обмоток генератора называются фазными напряжениями U_ф, а токи, протекающие в них фазными токами I_ф. При соединении фазных обмоток в «звезду» имеется также напряжение между линейными проводами (соединение обмоток статора с выпрямителем), называемые линейными или междуфазными напряжениями U_л, а токи, протекающие в этих проводах называются линейными токами I_л

U_л = U_Ф√3, I_ф = I_л.

При соединении в «треугольник» фазные токи

I_л = I_ф √3,

т.е. токи обмоток в √3 раза меньше линейных токов (токи нагрузки), при соединении в «звезду»

I_л = I_ф.

Это значит, что при одном и том же токе генератора, ток в обмотках фаз при соединении в «треугольник» меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности часто применяют соединение «треугольник», т.к. меньший ток меньше меди.

Для того чтобы генератор был способен заряжать АБ и обеспечить питанием других потребителей, требуется преобразовать переменный ток (АС) в постоянный (DС). Такие устройства называются выпрямителями. В автомобильных генераторах наибольшее применение нашли трехфазные мостовые двухполупериодные схемы выпрямления (Рис.5.4). Схема обеспечивает относительно небольшие пульсации выпрямленного напряжения, что является одним из важных требований к автомобильным генераторам в связи с широким применением электроники.