Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Химия

Выводы.  Просмотрен 23

Для постоянства напряжения при некоторой частоте вращения увеличение тока потребует увеличение магнитного потока (очевидно).

При некотором увеличении частоты вращения при той же величине магнитного потока можно получить больший ток (не столь очевидно).

Существует некоторая небольшая частота вращения, при которой при максимальной величине магнитного потока достигается заданное напряжение.

 

Разновидности регуляторов напряжения (РН)

Итак, чтобы стабилизировать выходное напряжение генератора следует изменять магнитный поток , который в свою очередь изменяется за счёт изменения тока возбуждения. Эту задачу выполняет т.н. регулятор напряжения (РН). В быту традиционно используется термин реле-регулятор (РР).

Первоначально РН выполнялись на базе быстродействующих реле и назывались вибрационными. При недостатке напряжения генератора ток в обмотку возбуждения подаётся через замкнутые контакты специального реле с или без доп. сопротивления с плюса акк. Увеличение тока возбуждения (должно) приводит(ь) к повышению напряжения на выходе генератора. Когда напряжение достигнет заданного, контакты должны будут разомкнуться (переключиться в цепь с меньшим током), что приведёт к полному прерыванию или снижению тока возбуждения и, соответственно, это приведёт к понижению напряжения генератора. Процесс переключения происходит обычно с частотой 50-100Гц, либо, при хроническом недостатке напряжения контакты реле будут замкнуты постоянно, и ток в обмотку возбуждения поступит максимальный.

Питание на такой РН поступает от выключателя зажигания (5) – см. след. рисунок. По этой же цепи (15) берётся и само напряжение, подлежащее регулированию - хотя эта величина с ошибкой из-за падения напряжения на проводах замка зажигания! (Надо бы брать с + выпрямителя/аккумулятора). В качестве ещё одного недостатка схемного решения также можно указать и на наличие максимального тока возбуждения при остановленном ДВС и во время пуска -трата электроэнергии в этой цепи в это время бесполезна.

Схема генератора с внешним РН

2 – обм. возбуждения, 7 – РН, 6 – реле лампы "зарядки", 5 – выключатель "зажигание"

 

Позднее появились контактно-транзисторные РН. От РН требовалась всё большая величина коммутируемого тока, поскольку мощности генераторов неуклонно возрастали. При величинах тока в цепи возбуждения более 2А контакты вибрационного РН быстро изнашивались и вместо них стали устанавливать транзисторы (то же происходило и в системах зажигания).

Рассмотренные выше конструкции РН – это отдельные устройства, монтируемые отдельно от генератора. Ныне уже более 20 лет как такие решения ушли в историю и стали применяться исключительно т.н. интегральные РН, встраиваемые в корпусе щёточного узла ( в самом генераторе).

Поначалу сам РН и щёточный узел хотя и были единым целым, но легко позволяли отделять одно от другого. При исправном РН, например, требовалась замена щёток. И, наоборот, при замене РН, щётки не выбрасывались.

Такая возможность ныне отсутствует и в запчасти поставляется единая деталь (РН + щёточный узел). Помимо утраты лёгкой ремонтопригодности, схемотехнику РН настигли и принципиальные изменения.

Современные РН питание получают иначе. Также иначе в РН попадаётся напряжение, подлежащее регулированию. Принципиально изменено и использование цепи "15". Нашли применение две схемы. Одна – с дополнительным выпрямителем для РН. В другой – в РН приходит фазный провод одной из обмоток статора.

Следующая схема – схема генератора с дополнительным выпрямителем для РН. В выпрямительный блок добавлены 3 слаботочных диода, катоды которых объединены и образуют плюсовой вывод дополнительного выпрямителя. Нижние три диода используем от основного выпрямителя, благо отрицательный вывод нам требуется тот же (общий минус - масса). Дополнительный выпрямитель используем для питания РН (внутренняя связь). Это же напряжение является напряжением, подлежащим регулированию (тут надо надеяться, что падение напряжения на диодах дополнительного и основного выпрямителей будут одинаковыми). Выход доп. выпрямителя имеет внешнюю клемму (на схеме - Д), к которой подключена контрольная лампа зарядки. Эта же цепь является цепью запуска генератора. Характерной особенностью этого варианта является то, что РН подключается к генератору всего лишь двумя контактами – общим и В+ (две щётки для соединения с обмоткой возбуждения (ОВ) в расчёт не берём, это выход).

Описанная схема может быть названа схемой барона Мюнхаузена (за способность вытянуть себя из болота собственной рукой за свои волосы), поскольку способна работать только при наличии достаточной величины магнитного потока в статорных обмотках. В начале прокрутки напряжение в статорных обмотках может быть весьма незначительным, если рассчитывать только на собственную генерацию с дополнительного выпрямителя. Магнитный поток в эту пору – остаточная намагниченность магнитопровода, которая весьма незначительна. Здесь на помощь приходит ток от замка зажигания (цепь "15") через лампу зарядки и параллельный резистор, который оживляет РН и хоть сколько-то этого тока по его велению будет доставаться обмотке возбуждения. В свою очередь этот ток будет создать некоторый магнитный поток и даст возможность генерировать ЭДС в статорных обмотках. По мере раскрутки ЭДС в статорных обмотках будет увеличиваться (см.

формулу) и при некой частоте вращения должен произойти запуск генератора – напряжение на выходе генератора должно превысить 12В и РН займётся своей обычной работой. Иногда частота включения оказывается слишком высокой, т.е. после пуска ДВС генератор может оказаться незапущенным. Проследить, что будет при отсутствии лампы и/или параллельного резистора.

 

Получила также распространение схема генератора, ключевой особенностью которой является использование фазового провода для запуска РН. В прежние эпохи один из фазовых проводов (W или Ф) уже выводился из генератора и мог использоваться для обслуживания тахометра. Ныне этот сигнал внутренний и за пределы генератора он не выходит.

РН в этой схеме изобилует бОльшим количеством цепей. Разумеется, принципиальным здесь является наличие фазного провода (W). В РН непосредственно приходит сигнал и питание с выхода силового выпрямителя (В+), о чём долго и неустанно мечтали и говорили критики. Наконец, вывод управления сигнальной лампой зарядки тоже переместился в РН. Заметим, что в РН переместился и помехоподавительный конденсатор. Выпрямительный блок представлен только мощными диодами (6 или 8 шт.).

На наш взгляд это идеологически наиболее правильная схема. Для запуска применяется сигнал W, который не требует большой амплитуды при распознавании режима "надо начать работу". Питание РН и само напряжение регулирования поступают в РН кратчайшим путём и без искажений. Цепь лампы принципиально может быть избавлена от функции запуска и параллельный резистор возле лампы можно не использовать.

 

Внешние клеммы генератора

+ силовой (цепь 30) – под гайку М6(М8), трудно спутать с другими цепями. Подключается к плюсу аккумулятора напрямую или через мощный предохранитель. Остальные цепи имеют отдельные плоские контакты (например, 6.3мм) или объединяются в разъём с несколькими контактами.

D+ (D, Д, L, 61) – подключается к "-" лампы контроля зарядки. Если есть дополнительный выпрямитель – это его плюсовой вывод.

W (Ф) – одна из фаз статорной обмотки. Для подачи сигнала на тахометр, имел ограниченное применение (например, под дизельные двигатели без электронного управления). Ныне сигнал может использоваться для внутренних нужд.

Ш (67) – вывод обмотки возбуждения в старых вариантах, ш – "шунтовая" (параллельная) обмотка.

0 (N) – общая точка статорных обмоток при соединении "звездой". В старых вариантах – одна из цепей контроля зарядки (сюда подключается один из проводов обмотки специального "реле лампы контроля зарядки").

При работе генератора в этой точке напряжение равно половине выходного напряжения генератора (относительно общего минусового провода).

 

Максимальный ток генератора

Выходной ток генератора пропорционален ЭДС и обратно пропорционален полному сопротивлению :

,

где и - константы, - эффективное значение магнитного потока.

 

 

При высоких частотах вращения и больших нагрузках (малое ) индуктивная составляющая полного сопротивления становится доминирующей и максимальный ток генератора асимптотически стремится к :

Это означает, что генератор пер. тока имеет свойство самоограничения по току при больших частотах (что отсутствует у г. постоянного тока, который может себя угробить).

Замечание. Не должно смущать якобы зануление выходного напряжения при очень высоких частотах вращения и большом токе. Здесь величина ЭДС становится весьма высокой и "какие-то" 14В могут "потеряться", если из одной большой величины вычитать другую.

(= 0)

 

Характеристики

Токоскоростная х. показывает максимальную величину тока, которую может отдать генератор при разных частотах вращения. Условие при снятии х. – постоянство выходного напряжения (на уровне номинального или пониженной величины, но не меньшей ЭДС аккумулятора). Х. имеет три точки, которые нормируются для данного типа генератора и являются контрольными при диагностировании.

Первая точка имеет частоту вращения (n0), при превышении которой ток становится положительным. Для разных генераторов эта величина обычно попадает в диапазон 900-1500 мин-1. Для ориентировочного пересчёта частоты вращения генераторов и двигателей, на которых они устанавливаются, исходим из передаточного соотношения 1:2, т.е. ДВС имеет вдвое меньшую частоту вращения, если исходить из частоты вращения генератора.

Вторая точка показывает частоту вращения (эта частота несколько выше частоты ХХ ДВС), при которой отдача генератора достигает некой расчётной нагрузки по току. Нужна бы ещё одна аналогичная точка при частоте, соответствующей частоте холостого хода ДВС. Тогда было бы ясно, на какую нагрузку при этой частоте можно рассчитывать…

Третья точка показывает при частоте вращения (обычно – 5000 мин-1) величину тока, которая принимается за максимальное значение. Мощность, как паспортный показатель есть произведение этого тока на номинал напряжения. Если раскручивать генератор быстрее, то ток, который можно с него получить вырастет незначительно. Эффект ограничения тока объясняется значительным нарастанием индуктивного сопротивления при высоких частотах (см. формулу тока).

Для примера: генератор 37.3701 имеет следующие параметры: n0 <= 1100мин-1, при 2000мин-1 выдаёт ток 35А (U=13В), Pmax/Imax= 770Вт/55А.

 

Пример токоскоростной х-ки. Для сравнения представлена и характеристика генератора постоянного тока с ограничителем тока.

 

 

Другие параметры г.

= 2.5-4 Ом, число витков 400-600, диаметр проволоки Ф0.5-0.9мм

Статорные обмотки: число витков каждой - 8-20, диаметр проволоки Ф1-1.5мм. Намотка может быть выполнена в два провода (легче и безопаснее изгибать проволоку меньшего сечения).

 

Обслуживание и диагностика

Наименование внешних клемм подскажет, как детально проверить, заставить работать вне автомобиля (например, на стенде).

 

Вопрос. Что будет при замене штатного г. на более мощный?

Вопрос. Что будет с напряжением, если обмотку возбуждения подключить напрямую к выходу генератора?

 

Предыдущая статья:Генератор Следующая статья:Стартер
page speed (0.0176 sec, direct)