Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Химия

Генератор  Просмотрен 21

Вопрос для светловолосых: что является источником тока на авто? Обычный ответ - аккумулятор…

На первобытных авто использовался генератор постоянного тока. Эта машина имеет массу недостатков, поэтому, когда появилась возможность его замены на генератор переменного тока, это и произошло. Какие же это недостатки?

Низкая долговечность коллекторного узла, необходимость реле обратного тока, ограничителя тока, меньшая мощность (вдвое) при одинаковой массе.

 

Конструкция:

Ротор на подшипниках с приводным шкивом 8. На нём смонтирована катушка возбуждения 1 и два токоподводящих кольца 3. Катушка возбуждения зажата с двух сторон клювообразными полюсными наконечниками 2, образующими наряду с прочими деталями магнитную систему. Статор 5 как часть магнитной системы зажат корпусными деталями 7, 10 и имеет три силовых обмотки 6, обычно включенные звездой. В корпусе также размещён выпрямительный блок (на рисунке не показан), содержащий как минимум 6 силовых диодов, щёточный узел 4 вместе или без интегрального регулятора напряжения (РН).

 

 

Принцип действия

При вращении ротора под каждым зубом статора проходит то северный, то южный полюс, т.е. магнитный поток (создаваемый обмоткой возбуждения или постоянными магнитами в некоторых конструкциях), пересекает обмотки статора, при этом меняя величину и направление. При этом в обмотках будет индуцироваться ЭДС, причём ЭДС будет переменной.

Основная гармоника частоты переменного тока пропорциональна числу пар полюсов (=6) и частоте вращения ротора

,

т.е. по сравнению с обычной осветительной сетью с постоянной частотой 50Гц в нашем случае частота значительно выше и она переменная, кратна частоте вращения ротора. Например, при всего лишь = 1000мин-1 = 100Гц.

 

Работа выпрямителя.

Обмотки статора могут быть включены звездой или в треугольник. Чаще используется "звезда", имеющая удобную общую точку. В каждой обмотке генерируется ЭДС, похожая на синус.

Фазы сдвинуты на 120град. Наша задача - получить выпрямленное напряжение, чтобы ток в нагрузке протекал в одном направлении. Для этой цели используется выпрямительный блок из 6 мощных диодов. Три катода одной тройки диодов, соединённые вместе образуют положительный вывод выпрямителя, а другая тройка диодов соединением анодов между собой образует отрицательный вывод выпрямителя.

Осциллограммы напряжений вначале будем проводить относительно нейтрали ( 0 - общей точки силовых обмоток статора). На статорных обмотках и на входах выпрямителя имеем три синуса, сдвинутые между собой на 120град. (Вспомнить, что синус 0/30/60/90 град. равен 0/0.5/0.866/1).

 

Из каждой тройки силовых диодов в произвольный момент времени t открыт один диод. Если рассматривать по схеме верхнюю тройку диодов, то открыт будет тот диод, на аноде которого будет наибольшее фазное напряжение (относительно нейтрали 0). Раз диод открыт, то разность потенциалов между его анодом и катодом будет минимальной – примем её за 0 (хотя эта величина обычно составляет около 0.7В) и наибольшее фазное напряжение окажется на плюсовом выходе выпрямителя (три катода верхних диодов). Другие диоды из этой троицы окажутся обратно смещёнными (отрицательная разность потенциалов анод-катод) и закрытыми (не пропускающими ток).

Аналогично ведёт себя и тройка нижних диодов с той разницей, что на их общих анодах будет минимальное из фазных напряжений (без учёта падения напряжения на открытом диоде), а открытым диод будет из какой-либо другой пары. В случае совпадения величин фазных напряжений ток течёт из двух обмоток (или в две обмотки) через два диода. В произвольный момент времени открыто по одному диоду в верхней и нижней тройке, а токи будут протекать в двух статорных обмотках. Статорные обмотки 1/3 периода отдыхают, а любой из диодов проводит ток только треть периода.

Перемещая рассматриваемый момент времени вдоль оси времени, придём к выводу, что напряжение на плюсовом выводе выпрямителя есть огибающая наибольших фазных напряжений, а на минусовом - наименьших.

 

Разность потенциалов между выводами выпрямителя (в конечном итоге нас интересует именно эта величина) есть алгебраическая сумма наибольших напряжений среди положительных полуволн и отдельно наименьших отрицательных. После перестройки графика (за 0 уже берём минус выпрямителя), наблюдаем выпрямленное напряжение с относительно небольшими пульсациями. Без учёта потерь напряжения на диодах максимум и минимум выпрямленного напряжения составляют относительно амплитудного фазного:

При среднем напряжении в 14В размах пульсаций составит 1.95В.

 

 

Стабилизация и регулирование выходного напряжения.

ЭДС (напряжение на выходе г. без нагрузки) пропорционально частоте вращения и величине магнитного потока :

Для постоянства ЭДС очевидно требуется регулирование магнитного потока, который зависит от тока в обмотке возбуждения и двух констант и

Таким образом, стабилизация ЭДС возможна через регулирование тока возбуждения.

Возможность стабилизации напряжения генератора через регулирование тока возбуждения также можно проследить по следующим формулам.

Напряжение на выходе генератора будет меньше ЭДС на величину произведения тока и полного сопротивления :

Вектор полного сопротивления состоит из активных сопротивлений обмотки статора и нагрузки , а также индуктивного сопротивления статора и определится как

Формула для напряжения генератора будет выглядеть как

 

 

Предыдущая статья:Разрядно-зарядные характеристики Следующая статья:Выводы.
page speed (0.0478 sec, direct)