Генераторы с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением. Самовозбуждающийся бесколлекторный генератор постоянного тока

Автомобильный генератор самый доступный генератор, и если планируется делать ветрогенератор, то сразу невольно при поиске генератора вспоминается именно автомобильный генератор. Но без переделки на магниты и перемотки статора он не подходит для ветряка так-как рабочие обороты автомобильных генераторов 1200-6000 об/м.

По-этому чтобы избавится от катушки возбуждения ротор переделывают на неодимовые магниты, и чтобы поднять напряжение перематывают статор более тонким проводом. В итоге получается генератор мощностью при 10 м/с 150-300 ватт без использования мультипликатора (редуктора). Винт ставят на такой переделанный генератор диаметром 1.2-1.8 метра.

Сам автомобильный генератор очень доступен и его можно легко купить Б/У или новый в магазине, стоят они не дорого. Но вот чтобы переделать генератор нужны неодимовые магниты, провод для перемотки, а это ещё дополнительные траты денег. Так-же конечно надо уметь это делать, иначе можно всё испортить и выкинуть в мусор. Без переделки генератор можно использовать если сделать мультипликатор, к примеру если передаточное соотношение сделать 1:10, то при 120 об/м начнётся зарядка аккумулятора 12 вольт. При этом катушка возбуждения (ротор) будет потреблять около 30-40 ватт, а всё что останется пойдёт в аккумулятор.

Но если делать с мультипликатором, то конечно получится мощный и большой ветрогенератор, но при малом ветре катушка возбуждения будет потреблять свои 30-40 ватт и аккумулятору мало что достанется. Нормальная работа будет наверно на ветре от 5 м/с. При этом винт для такого ветряка должен быть диаметром около 3 метра. Получится сложная и тяжёлая конструкция. А самое сложное это найти готовый мультипликатор, подходящий с минимальными переделками, или изготовление самодельного. Мне кажется сделать мультипликатор сложнее и дороже чем переделать генератор на магниты и перемотать статор.

Если авто-генератор использовать без переделки, то он начнёт заряжать АКБ 12 вольт при 1200 об/м. Сам я не проверял при каких оборотах начинается зарядка, но в интернете после долгих поисков нашёл некоторую информацию, которая указывает что при 1200 об/м начинается зарядка АКБ. Есть упоминания что генератор заряжает при 700-800 об/м, но проверить это не представляется возможным. Я по фотографиям статора определил что обмотка статора современных генераторов ВАЗ состоит из 18 катушек, а каждая катушка имеет по 5 витков. Посчитал какое должно получится напряжение по формуле из вот этой статьи Расчёт генератора. В результате у меня как-раз получилось что 14 вольт при 1200 об/м. Конечно генераторы не все одинаковые и я где-то читал про 7 витков в катушках вместо пяти, но в основном 5 витков в катушке, а значит всё-таки 14 вольт достигается при 1200 об/м, от этого будем исходить далее.

Двух-лопастной винт на генератор без переделки

В принципе если на генератор поставить скоростной двух-лопастной винт диаметром 1-1.2 метра, то такие обороты легко достигаются при ветре 7-8м/с. Значит можно сделать ветряк и не переделывая генератор, только работать он будет на ветре от 7м/с. Ниже скриншот с данными двух-лопастного винта. Как видно обороты такого винта при ветре 8м/с составляют 1339 об/м.

>

Так-как обороты винта растут линейно в зависимости от скорости ветра, то (1339:8*7=1171 об/м) при 7м/с начнётся зарядка АКБ. При 8 м/с ожидаемая мощность опять-же по расчёту должна быть (14:1200*1339=15.6 вольт) (15.6-13=2.6:0.4=6.5 ампер*13=84.5 ватт). Полезная мощность винта судя по скриншоту 100 ватт, по-этому он свободно потянет генератор и должен недогруженный выдать даже больше оборотов чем указано. В итоге 84 .5 ватт должно быть с генератора при 8 м/с, но катушка возбуждения потребляет около 30-40 ватт, значит в аккумулятор пойдёт всего 40-50 ватт энергии. Совсем мало конечно так-как переделанный на магниты генератор и перемотанный при этом-же ветре на оборотах 500-600 об/м выдаст в три раза больше мощности.

При ветре 10 м/с обороты будут (1339:8*10=1673 об/м), напряжение в холостую (14:1200*1673=19.5 вольт), а под нагрузкой АКБ (19.5-13=6.5:0.4=16.2 ампер*13=210 ватт). В итоге получится 210 ватт мощности минус 40 ватт на катушку и полезной мощности останется 170 ватт. При 12 м/с будет примерно так 2008 об/м, напряжение без нагрузки 23.4 вольта, ток 26 ампер, минус 3 ампер на возбуждение, и того 23 ампер ток зарядки аккумулятора, мощность 300 ватт.

Если сделать винт меньшего диаметра, то обороты ещё возрастут, но тогда винт не потянет генератор когда достигнет порог зарядки акб. Я посчитал разные варианты во время написания этой статьи и дву-лопастной винт оказался самым оптимальным для генератора без переделки.

В принципе если рассчитывать на ветра от 7м/с и выше, то такой ветрогенератор будет хорошо работать и выдавать 300 ватт при 12 м/с.

При этом стоимость ветряка будет совсем небольшой, по сути только цена генератора, а винт и остальное можно сделать из того что есть. Только винт нужно делать обязательно по расчётам.

Переделанный правильно генератор начинает давать заряду уже с 4 м/с, при 5 м/с ток зарядки уже 2 ампера, при этом так-как ротор на магнитах, то весь ток идет в АКБ. При 7 м/с ток зарядки 4-5 ампер, а при 10 м/с уже 8-10 ампер. Получается что только при сильном ветре 10-12 м/с генератор без переделки может сравнится с переделанным, но он ничего не даст на ветре меньше 8 м/с.

Самовозбуждение автомобильного генератора

Чтобы генератор самовозбуждался без аккумулятора в ротор нужно поставить пару маленьких магнитиков. Если катушку возбуждения запитать от аккумулятора, то она постоянно и не зависимо от того вырабатывает энергию или нет ветрогенератор, будет потреблять свои 3 ампера и заряжать аккумулятор. Чтобы этого не происходило нужно поставить блокирующий диод, чтобы ток шол только в акб, а обратно не уходил.

Катушку возбуждения можно запитать от самого генератора, минус на от корпуса, а плюс от плюсового болтика. А в зубы ротора нужно поставить пару маленьких магнитиков для самовозбуждения. Для этого можно просверлить сверлом дырочки и на клей посадить маленькие неодимовые магнитики. Если нет неодимовых магнитов то можно вставить обычные ферритовые от динамиков, если маленькие, то просверлится и вставить, или проложить между когтей и залить эпоксидной смолой.

Так-же можно использовать так-называемую таблетку, то-есть реле-регулятор как в автомобиле, который будет отключать возбуждение если напряжение АКБ достигло14.2 вольта, чтобы не перезарядить.

Ниже на рисунке схема самовозбуждения генератора. Вообще генератор сам возбуждается так-как ротор имеет остаточную намагниченность, но это происходит на высоких оборотах, лучше для надёжности добавить магниты. В схему включен реле-регулятор, но его можно исключить. Развязывающий диод нужен чтобы аккумулятор не разряжался так-как без диода ток будет течь в обмотку возбуждения (ротор).

>

Так-как ветрогенератор будет очень маленький с винтом диаметром всего 1 метр, то никакие защиты от сильного ветра не нужны и с ним ничего не случится если будет крепкая мачта и крепкий винт.

Есть генераторы на 28 вольт, но если их использовать для зарядки 12 вольт АКБ, то оборотов нужно в два раза меньше, около 600 об/м. Но так-как напряжение будет не 28 вольт, а 14, то катушка возбуждения будет давать только половину мощности и напряжение генератора будет меньше, по-этому ничего не получится из этого. Можно конечно попробовать в генератор, статор которого намотан на 28 вольт, поставить ротор на 12 вольт, тогда должно быть получше и зарядка начнётся раньше, но тогда нужны два одинаковых генератора чтобы заменить ротор, или искать отдельно ротор или статор.

§ 35. Аккумуляторная батарея
§ 36. Генератор
§ 37. Стартер
§ 38. Приборы освещения и сигнализации
§ 39. Магнето и запальная свеча
§ 40. Техническое обслуживание электрооборудования

§ 36. Генератор

Генератор служит для питания током электроприборов при работе двигателя при средней и большой частоте вращения, а также для подзарядки аккумуляторной батареи.

Он превращает механическую энергию в электрическую на основе принципа электромагнитной индукции, т. е. возбуждении электрического тока в проводнике при пересечении его магнитными силовыми линиями.

На тракторах ЮМЗ-6Л/М и МТЗ-50 новых выпусков устанавливают генератор переменного тока Г-306А (62). Он представляет собой закрытую бесконтактную трехфазную динамомашину с встроенным выпрямителем. Характерная особенность этого генератора - отсутствие щеточных контактов и вращающихся обмоток. Мощность генератора 400 Вт, номинальный выпрямленный ток 32 А.

Генератор состоит из статора 3, ротора 4 и выпрямителя 5. Статор собран из электротехнической стали. Он имеет 9 зубцов, на которые надеты катушки обмотки 2. Каждая фаза обмотки состоит из трех катушек. В каждой из трех фаз катушки соединены последовательно, а фазы соединены в треугольник.

С обеих сторон к статору закреплены крышки. На изоляционной колодке задней крышки 11 помещены зажимы 1 переменного тока, к которым выведены концы фаз обмотки статора. К этим же болтам присоединены выводы выпрямителя ВЛ. На задней крышке расположены также выводные зажимы М, В.

62. Генератор:

1-зажимы переменного тока, 2 - обмотка возбуждения, 3 - статор, 4 - ротор, 5 - выпрямитель, 6 - шкив привода генератора с крыльчаткой вентилятора, 7 - диод, 8 - передняя крышка, 9 - катушка обмотки возбуждения, 10- выводной зажим постоянного тока, 11 -задняя крышка

Ш постоянного тока. С внутренней стороны передней крышки.V прикреплена катушка 9 обмотки возбуждения, начало обмотки соединено с массой генератора, а конец подведен к зажиму Ш.

Ротор 4 генератора в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды, которая изготовлена из листов электротехнической стали и жестко посажена на вал. Последний вращается на двух шарикоподшипниках, не требующих замены смазки, закрытой конструкции, установленных в крышках.

Задняя крышка и прикрепленная к ней лапа отлиты из алюминиевого сплава. К передней стальной крышке приварены две лапы для крепления генератора и регулировки натяжения приводного ремня.

Выпрямитель 5 закреплен на передней крышке. Он состоит из оребренного алюминиевого корпуса, теплопровода и шести полупроводниковых диодов «прямой» и «обратной» полярности. Теплопровод изолирован от корпуса тонкой изоляционной прокладкой. В корпус вмонтированы три диода «обратной» полярности, а в теплопровод - диоды «прямой» полярности. Выводы диодов соединены попарно с фазами генератора. Между корпусом выпрямителя и крышкой генератора установлено резиновое уплотнительное кольцо, которое предотвращает попадание пыли и грязи в выпрямитель.

Для лучшего охлаждения корпус выпрямителя оребрен. Выпрямитель собран по трех-

фазной мостовой схеме.

Положительный полюс выпрямителя присоединен к зажиму В на колодке задней крышки генератора гибким проводом.

Привод генератора осуществляется ремнем через шкив б, закрепленный на валу шпонкой и гайкой. К шкиву со стороны генератора прикреплен вентилятор, который служит для охлаждения генератора и выпрямителя.

Принцип действия генератора известен из физики. При вращении ротора магнитное поле системы возбуждения пересекает трехфазную обмотку статора и индуктирует в ней переменную по величине и направлению электродвижущую силу (э. д. с). Под действием э. д. с. в цепи появляется переменный ток, который преобразуется выпрямителем в постоянный и подается к потребителям.

Нормальная работа генератора возможна при условии соблюдения правил эксплуатации.

Генератор нельзя мыть топливом и струей воды под давлением. Для возбуждения генератора необходимо включить включатель «массы», иначе он не будет вырабатывать электроэнергию. Если после пуска двигателя выключить «массу», то при исправном генераторе контрольная лампа «Включения массы» продолжает гореть. При остановке двигателя «массу» выключают во избежание разряда аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения генератора.

63. Реле-регулятор:

а - устройство, б - включение в цепь; / - регулятор напряжения, 2 - реле защиты, 3 - крышка, 4 - транзистор, 5 - корпус, 6 - винт сезонной регулировки напряжения, 7 - включатель массы; Г - генератор, Р - реле-регул я тор, 6 - аккумуляторная батарея, М - масса, Ш - зажим, соединяющийся с обмоткой возбуждения регулятора (шунтом), 6 - зажим, соединяющийся с зажимом выпрямителя

Генератор описанного типа работает в комплекте с контактно-транзисторным реле-регулятором РР-362Б (63). Реле-регулятор установлен под щитком приборов и включает в себя два элемента: регулятор напряжения / и реле 2 защиты.

Регулятор напряжения поддерживает напряжение генератора в пределах 13,0-14,2 В. Он состоит из транзистора 4 и вибрационного реле, которое управляет транзистором, включенным в цепь обмотки возбуждения генератора.

Реле 2 защиты служит для защиты транзистора от токов коротких замыканий цепи обмотки возбуждения на «массу».

На панели реле-регулятора имеются три зажима: М - для присоединения «массы» генератора, Ш - для присоединения обмотки возбуждения генератора, В-для присоединения выпрямителя, нагрузки и аккумуляторной батареи. С внешней стороны реле-регулятора находится устройство ППР (переключатель посезонной регулировки напряжения), позволяющее посезонно регулировать разницу напряжения в пределах 0,8-1,0 В. Вскрывать и регулировать реле-регулятора может только мастер-наладчик в мастерской, располагающей необходимыми измерительными приборами. Запрещается даже кратковременное соединение (проверка «на искру») зажимов Ш и В генератора и реле-регулятора с «массой».

Генератор Г-304А, устанавливаемый ранее на изучаемые тракторы, по принципу работы не отличается от генератора Г-306А,

однако их схемы, конструкция и материалы не одинаковы.

Генератор Г-306А более мощный, чем генератор Г-304А, имеет меньшую массу и габаритные размеры. Он одностороннего возбуждения, а Г-304А - двустороннего так как имеет две катушки обмотки возбуждения, помещенные каждая в одну из крышек и соединенные между собой параллельно. Оба генератора работают в паре с реле-регулятором РР-362Б.

Строй-Техника.ру

Строительные машины и оборудование, справочник

К атегория:

Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102

Унифицированный тракторный генератор 46.3701

Общие сведения. Генератор 46.3701 предназначен для тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. Его мощность 0,7 кВт, и выполнен он со встроенным регулятором напряжения.

Наличие мощного источника электропитания на тракторе позволяет решить ряд задач по улучшению условий работы тракториста и повышения производительности ei о труда.

Генератор 46.3701 имеет несколько модификаций, отличающихся размерами приводного шкива. Так, например, генератор модификации 54.3701 устанавливают взамен генератора Г306.

На унифицированном генераторе, помимо основного выпрямителя, имеется дополнительный (вывод Д), с помощью которого предотвращается разряд батареи на обмотку возбуждения генератора при стоянках, а также подсоединяется реле блокировки стартера.

Генератор 46.3701 обладает надежным самовозбуждением благодаря применению постоянных ма1нитов. Потеря остаточной намагниченности исключена. Обеспечено самовозбуждение с подключенной номинальной нагрузкой, что позволяет проводить сельхозработы и при отсутствии аккумуляторной батареи на тракторе.

Уменьшение удельной металлоемкости или повышение удельной мощности в 1,75 раза получено в результате применения циркуляционного охлаждения по типу автомобильных генераторов. От попадания крупных частиц внутренняя полость генератора защищена сетчатой пластмассовой крышкой со стороны забора воздуха. Крышка легкосъемная, и ее нужно периодически (один раз в сезон) снимать для удаления скопившихся под ней частиц.

Эффективное охлаждение подшипниковых узлов значительно повышает ресурс генератора.

Устройство генератора показано на рисунке 1. Он представляет собой однополюсную индукторную трехфазную машину.

Ротор состоит из вала с расположенными на нем шестилучевым пакетом-звездочкой из листовой стали, втулкой-магнитопроводом, шкивом и центробежным вентилятором. В специальном алюминиевом каркасе с шестью клювообразными выступами, размещенными между зубцами пакетов ротора, залиты магниты.

Статор представляет собой пакет с девятью зубцами, на которых расположены катушки (по три в фазе). Крышка со стороны привода - стальная с приваренным фланцем со стороны вентилятора. На фланце имеются крепежная и натяжная лапы. В этой крышке находится втул-ка-магнитопровод с обмоткой возбуждения. В алюминиевой крышке со стороны, противоположной приводу, установлен выпрямительный блок с тремя дополнительными диодами. Пластмассовая сетчатая крышка с отверстиями под электрические выводы прикрывает торец алюминиевой крышки.

Рис. 1. Генератор 46.3701:
1- задняя крышка; 2 - втулка poropa; 3 - крышка регулирующего устройства; 4 - подшипник; 5 - блок; 6 - стяжной болг; 7 - ротор; 8 - статор; 9 - катушка возбуждения, 10 - вентилятор; 11 - крышка подшипника; 12 - шкив; 13 - подшипник; 14 - передняя крышка.

В обеих крышках подшипника имеются окна для забора и выброса охлаждающего воздуха. В крышке со стороны привода установлен подшипник 6-180603, а с противоположной стороны - подшипник 6-180502. В полости между алюминиевой и пластмассовыми крышками расположен блок интегрального регулятора.

Генератор стянут тремя болтами. В отличие от генератора 13.3701 (Г306) все электрические соединения находятся внутри. На рисунке 110 показана электрическая схема соединений генератора 46.3701, она практически не отличается от схемы генератора 13.3701.

Установка генератора. Присоединительный размер между лапами-90 ±0,4 мм, что позволяет в случае необходимости устанавливать генератор вместо генератора 13.3701. Остальные габаритные и присоединительные размеры такие же, как у 13.3701 и Г306. Генератор 46:3701 при поставке в запчасти имеет размер между лапами 130 мм. Лапы задней крышки генератора закрепляют болтом большей длины с установкой на него гаек либо специальной разрезной втулки в отверстии задней лапы, которая может перемешаться в осевом направлении.

На рисунке 3 показаны варианты креплений генератора на кронштейнах размером 90 и 130 мм.

На литом кронштейне дизеля Д-245 генератор не устанавливают,

так как боковая стенка кронштейна мешает повороту генератора при надевании ремня. Требуется либо доработка кронштейна, либо его замена на кронштейн другого размера.

При техническом обслуживании генератора необходимо следить за надежностью всех креплений, натяжением приводного ремня, общей его исправностью и чистотой. Пыль и грязь удаляют щеткой или влажной тряпкой.

Исправность генератора проверяют до начала работы с помощью контрольной лампы, установленной на щитке приборов. Если генератор исправен, лампа загорается при замыкании включателя «массы» перед пуском дизеля. После пуска контрольная лампа гаснет. Остановив дизель, нужно разомкнуть выключатель «массы» (контрольная лампа при этом гаснет).

На тракторе исправность генератора проверяют только при неработающем дизеле, отъединив от всех клемм генератора провода.

Проверку выполняют с помощью лампы напряжением 12 В и аккумуляторной батареи.

Проверяя обмотку возбуждения, отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с клеммой М генератора, ее положительный вывод-через контрольную лампу с клеммой Ш генератора.

Если обмотка возбуждения исправна, то лампа горит вполнакала (сила тока 3,0…3,5 А). Полный накал лампы (сила тока более 3,5 А) указывает на короткое замыкание _между обмоткой возбуждения и корпусом генератора. Если лампа не горит, имеется обрыв в обмотке возбуждения.

Исправность выпрямителя и обмоток статора проверяют, соблюдая следующий порядок.

Рис. 2. Электрическая схема генератора 46.3701.

3. Схемы установки генератора. 54.3701:
1 - генератор; 2 - регулировочные шайбы; 3 - болт М10 X 55; 4 - кронштейн; 5 - болт; 6 - гайка № 110.

1. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с клеммой М генератора, а ее положительный вывод -через контрольную лампу с клеммой В. В этом случае лампа не должна гореть. Если же лампа горит, это свидетельствует о следующих неисправностях выпрямителя: короткое замыкание в одном или нескольких диодах обеих полярностей; пробой изоляции между теплоотводом и корпусом выпрямителя; замыкание положительного вывода на корпус генератора.

2. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с одной из клемм переменного тока генератора, а ее положительный вывод - через контрольную лампу с клеммой В генератора. При этом лампа не должна гореть. В противном случае пробит один или несколько диодов прямой полярности.

3. Положительный вывод аккумуляторной батареи через контрольную лампу соединяют с одной из клемм переменного тока генератора, а ее отрицательный вывод -с клеммой М генератора. Лампа также не должна гореть. Если же лампа загорается, значит, пробит один или несколько диодов обратной полярности или произошло короткое замыкание обмотки статора на корпус генератора.

К атегория: — Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Неисправности и ремонт генератора трактора МТЗ

Как быть, если вы обнаружили, что при номинальной частоте вращения коленвала двигателя амперметр отображает разрядный ток? Проверяем натяжение ремня генератора. Если натяжение нормально, ищем обрыв проводов в цепи питания обмотки возбуждения. Если они в порядке, наверное закислились контакты подсоединительных проводов.

Кстати, при межвитковом замыкании или обрыве витков в обмотке возбуждения, замыкания обмотки статора на корпус, при пробое диодов обратной или прямой полярности выпрямителя возникает такая же ситуация.

Почему может появится большой зарядный ток? Вполне вероятно короткое замыкание пластин аккумуляторной батареи, а это ведет к уменьшению внутреннего сопротивления аккумулятора и увеличению тока.

Шум и стуки в генераторе могут возникнуть из-за ослабления крепления шкива привода генератора, разрушения подшипников или выработку их посадочных мест. Вот и получается шум из-за задевания ротора за статор.

Как проверить работу генератора 464.3701 на тракторе? Подключаем потребителей электроэнергии, частоту вращения коленвала двигателя доводим до номинальной, вольтамперметром КИ-1093 замеряем между «+» и незакрашенным местом корпуса генератора (рис.

2.2.1) и, плавно прибавляя ток нагрузки до 30 А, измеряем напряжение. Оно должно быть не менее 12,5 В.

Рис. 2.2.1. Схема проверки напряжения отдачи генератора под нагрузкой на тракторе МТЗ-80, МТЗ-82:
1 - генератор; 2 - вольтамперметр КИ-1003

Что делать, если напряжение генератора сильно отличается от номинального или вообще его нет при отключении аккумуляторной батареи? Генератор нужно снять для проверки и, возможно, последующей замены. Как проверить генератор МТЗ-80, МТЗ-82? Вначале нужно проверить исправность основных элементов генератора с помощью контрольной лампы на 12 В.

Последовательность действий следующая: снимаем заднюю пластмассовую крышку и интегральное устройство (ИУ); далее высвобождаем выводы катушки возбуждения и дополнительного выпрямителя с болтов панели выводов. Проверяем отсутствие короткого замыкания в диодах или между обмотками и корпусом генератора (см. рис. 2.2.2).

Рис. 2.2.2. Схемы проверки генератора на отсутствие короткого замыкания МТЗ-80, МТЗ-82
а - как проверить диоды выпрямительного блока; б - как проверить обмотки статора и диоды обратной полярности; в - как проверить диоды прямой полярности; г - как проверить диоды дополнительного выпрямителя; д - как проверить обмотки возбуждения на корпус генератора;
1 - корпус генератора; 2 - клемма « + »; 3 - клемма « Ш »; 4 - выводы фаз выпрямительного блока; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - клемма « Д »; 7 - клемма вывода конца обмотки возбуждения; 8 - клемма вывода начала обмотки возбуждения; 9 - контрольная лампа

При коротком замыкании диодов, обмотки или пробоя на корпус контрольная лампа загорается. Так должно быть. При нарушении изоляции обмоток и неисправностях диодов генератор нужно менять. Выверку генератора осуществляют на контрольно-испытательных стендах КИ-968 или 532М.

В первую очередь проверяют напряжение генератора без нагрузки. Оно должно быть не менее 12,5 В при частоте вращения ротора не более 1400 об/мин. Далее сверяют напряжение генератора под нагрузкой, при токе нагрузки 36 А и частоте вращения ротора 3000 об/мин. Оно также должно быть не менее 12,5 В.

Для проверки интегрального устройства ток нагрузки снижают до 5 А, а частоту вращения ротора стараются держать в пределах 3000 об/мин. При «летнем режиме» (переключатель посезонной регулировки в положении «Л») напряжение на генераторе должно быть 13,2-14,1 В. В «зимнем режиме» (переключатель посезонной регулировки в положении «З») напряжение чуть больше, в пределах 14,3-15,2 В. При несоответствии этим параметрам, интегральное устройство нужно сменить.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1:

Выполнил: студент гр. ЭТ-21-10

Шоглев Р.Г.

Преподаватель:

Пичугин Ю.П.

Чебоксары 2012

Лабораторная работа №1

«Исследование генератора постоянного тока»

Цель работы: исследование генератора постоянного тока с различными видами возбуждения, снятие и изучение различных характеристик, в частности нагрузочная и характеристика холостого хода.

Необходимые исходные сведения

Устройство и принцип действия

На статоре машин постоянного тока (рис. 6) имеются об­мотки возбуждения, расположенные на главных полюсах, а так­же обмотка якоря, расположенная на роторе.

В установившемся режиме полюсная система статора созда­ет неизменное по направлению магнитное поле, которое прони­зывает якорь. При вращении якоря в этом поле в его проводни­ках наводится переменная ЭДС. Специальное устройство - кол­лектор и щетки, которые можно рассматривать как механиче­ский выпрямитель, позволяет получить на выводах обмотки яко­ря практически постоянную во времени ЭДС.

Способы возбуждения генераторов постоянного тока

Генераторы с независимым возбуждением

Если независимая обмотка возбуждения L1G (см. рис.1) по­лучает питание от стороннего источника постоянного тока, воз­буждение называется независимым. Обычно у крупных генера­торов таким источником служит вспомогательный генератор небольшой мощности, называемый возбудителем.

В учебной лаборатории независимая обмотка возбуждения питается от внутренней сети постоянного тока.

Генераторы с параллельным возбуждением

Обмотку возбуждения L1G можно питать от выводов об­мотки якоря самого генератора (см. рис. 2). В этом случае отпа­дает надобность в дополнительном источнике постоянного тока, что является существенным преимуществом генератора с парал­лельным возбуждением. Недостатком параллельного возбужде­ния является значительное уменьшение выходного напряжения при увеличении тока нагрузки генератора.

Генераторы со смешанным возбуждением

Генераторы со смешанным возбуждением снабжаются дву­мя обмотками возбуждения: параллельной L1G и последова­тельной L2G (см. рис.З).

Применение последовательной обмотки, МДС которой про­порциональна току нагрузки, обеспечивает автоматическое уве­личение потока возбуждения с ростом нагрузки и позволяет поддерживать достаточно стабильное напряжение при измене­нии тока нагрузки в широких пределах.

Самовозбуждение генераторов

В генераторах с параллельным, последовательным и сме­шанным возбуждениями источником питания обмоток возбуж­дения является якорь самой машины (см. рис. 2, 3).

Рассмотрим процесс самовозбуждения генератора с парал­лельным возбуждением на холостом ходу. Магнитная система машины, будучи однажды намагниченной, сохраняет неболь­шой поток остаточного магнетизма. При вращении якоря в поле остаточного магнетизма в его обмотке возникает ЭДС Е ост, ко­торая создает в обмотке возбуждения первоначальный ток. Этот ток усиливает магнитное поле машины, вследствие чего напря­жение на зажимах якоря и обмотке возбуждения возрастает, что приводит к увеличению тока возбуждения и т.д. Таким образом, процесс самовозбуждения есть одновременное нарастание на­пряжения на выводах обмотки якоря и тока возбуждения гене­ратора. Пренебрегая сопротивлением якоря, можно считать, что ЭДС в обмотке якоря уравновешивается ЭДС самоиндукции и падением напряжения на активном сопротивлении обмотки воз­буждения:

где e о - мгновенное значение ЭДС в обмотке якоря; i в - мгно­венное значение тока в обмотке возбуждения; R B , L B – активное сопротивление и коэффициент самоиндукции обмотки возбуж­дения.

Падение напряжения на активном сопротивлении обмотки возбуждения и R в = i B R B с ростом тока i в растет линейно и изобра­жается (см. рис. 4) прямой ОА. Зависимость e 0 =f(i в) представля­ет собой характеристику холостого хода генератора.

При значении тока возбуждения, равного i в (рис. 5), произ­водная

Это означает, что ток i в увеличивается во время переходного про­цесса при самовозбуж­дении. В точке А пере­сечения характеристики холостого хода и пря­мой ОА , ток i в в этой точке перестает нарастать (i в =const ) и процесс самовозбужде­ния заканчивается.

Процесс самовоз­буждения ( ) возможен при выполнении следующих ус­ловий:

а) в машине должен быть поток остаточного магнетизма. При отсутствии остаточного магнетизма магнитную систему машины следует намагнитить, пропустив постоянный ток по обмотке возбуждения от постороннего источника;

б) направления потока остаточного магнетизма и потока возбу­ждения должны быть одинаковыми. Если ток в обмотке возбуж­дения создает магнитный поток, направленный встречно оста­точному, то генератор не возбуждается, нужно изменить на­правление тока в обмотке возбуждения, изменив полярность присоединения ее зажимов к обмотке якоря;

в) сопротивление в цепи возбуждения должно быть меньше критического. Крити­ческому сопротивления цепи обмотки возбуждения соответст­вует зависимость и R в = i B R B .КР представляющая собой касатель­ную О В к характеристике холостого хода.

Реакция якоря

Магнитное поле в машине постоянного тока создается при холостом ходе только обмоткой возбуждения (рис. 6, а). При вращении ротора по направлению стрелки в проводниках об­мотки якоря наводится ЭДС (на рис. 6, а направления ЭДС по­казаны знаками «+» и « ».

При нагрузке по обмотке якоря протекает ток. В проводни­ках обмотки якоря генератора направление тока совпадает с на­правлением ЭДС. Такое распределение тока в проводниках об­мотки якоря имеет место, когда щетки располагаются на гео­метрической нейтрали (их расположение совпадает с попереч­ной осью q). В результате возникает поле якоря. Воздействие МДС обмотки якоря на поле машины, созданное обмоткой воз­буждения, называется реакцией якоря. Пояснить, как изменяется поле машины в результате этого воздействия, мы можем с по­мощью рис.6. Поле машины при ее холостом ходе (рис, 6, а) соз­дается только МДС обмотки возбуждения. Поле якоря (рис. 6, 6) получается в машине при наличии тока только в обмотке якоря. Его поле имеет ось, совпадающую с линией расположения ще­ток. Из сопоставления рис 6,а и 6,б видно, что МДС обмотки возбуждения и обмотки якоря складываются в пределах одной половины полюса и вычитаются в пределах другой половины полюса. Из-за насыщения ферромагнитных участков, располо­женных близко к воздушному зазору (это в основном зубцы ро­тора), увеличение МДС на половине полюса не приводит к про­порциональному увеличению индукции в воздушном зазоре. В то же время на другой половине полюса, где МДС меньше, на­сыщение отсутствует. Магнитная индукция здесь уменьшается практически пропорционально уменьшению МДС. В результате при нагрузке магнитный поток Ф уменьшается. Таким образом, поперечная реакция якоря является размагничивающей.

В генераторах с самовозбуждением питание обмотки главных полюсов осуществляется напряжением самого генератора. При этом отпадает необходимость в отдельном источнике энергии.

В зависимости от схемы включения обмотки возбуждения различают генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Генератор параллельного возбуждения. Схема генератора параллельного возбуждения, или шунтового генератора, изображена на рис. 7.21.

Ток якоря генератора разветвляется на ток нагрузки и ток возбуждения:

причем ток возбуждения составляет 1-3% от номинального тока нагрузки.

Характеристика холостого хода генератора параллельного возбуждения аналогична характеристике генератора независимого возбуждения. Поскольку ток возбуждения невелик, генератор можно считать ненагруженным. При необходимости получить более точную характеристику обмотку возбуждения генератора параллельного возбуждения питают от отдельного источника.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 7.22) показывает, что напряжение на его зажимах с увеличением тока нагрузки падает быстрее (кривая 1), чем при независимом возбуждении (кривая 2).

Падение напряжения на зажимах генератора объясняется тремя причинами:

• а) уменьшением среднего значения магнитной индукции в машине вследствие реакции якоря;
• б) увеличением падения напряжения внутри генератора;
• в) уменьшением (вследствие двух первых причин) напряжения, подводимого к цепи возбуждения.

Ток нагрузки генератора может быть определен по закону Ома:

где U - напряжение на зажимах генератора, равное напряжению на обмотке возбуждения; R lt - сопротивление нагрузки.

При снятии внешней характеристики увеличение тока I осуществляется за счет уменьшения сопротивления R H . Как указывалось, с увеличением тока I уменьшается напряжение U на зажимах генератора. Следовательно, при уменьшении R H одновременно уменьшается и U. При некотором значении тока нагрузки скорость уменьшения U сравнивается со скоростью уменьшения Д„ и, как очевидно из формулы закона Ома, увеличение тока прекращается. Эго максимально возможное значение тока называют критическим током 1 К . При дальнейшем уменьшении сопротивления R H напряжение U падает относительно быстрее и ток нагрузки гоже начинает уменьшаться. Поэтому для генераторов параллельного возбуждения не опасны короткие замыкания. Ток короткого замыкания / ю такого генератора обычно меньше номинального тока и создается только за счет остаточного намагничивания, поскольку напряжение на зажимах генератора, а следовательно, и напряжение, подводимое к цепи возбуждения, при коротком замыкании равно нулю.

Регулировочная характеристика генератора параллельного возбуждения в пределах рабочих токов нагрузки имеет такой же вид, как и у генератора независимого возбуждения. Для поддержания неизменного напряжения на зажимах генератора с возрастанием тока нагрузки необходимо увеличивать ток возбуждения, что достигается уменьшением сопротивления R B цепи возбуждения машины.

Генераторы постоянного тока параллельного возбуждения находят широкое применение, особенно в качестве бортовых источников питания на подвижных объектах: кораблях, самолетах, автомобилях и т.д.

Карточка № 7.9 (177) Генераторы параллельного возбуждения

Генератор последовательного возбуждения. Генератор последовательного возбуждения, или сериесный генератор, назван так потому, что обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (схема на рис. 7.23, а). Для этого генератора / = / я = / в.

Характеристика холостого хода, характеризующая магнитные свойства системы возбуждения, может быть снята только при независимом возбуждении.

Внешняя характеристика изображена на рис. 7.23, 6. Пока магнитная система не насыщена, с увеличением тока нагрузки возрастает магнитный поток и ЭДС генератора. Однако по мере насыщения магнито про вода рост ЭДС замедляется, а размагничивающее действие реакции якоря проявляется все сильнее. Поэтому напряжение, достигнув максимального значения, начинает снижаться.

Генераторы последовательного возбуждения используются сравнительно редко.

Генераторы смешанного возбуждения. Более широкое применение находят генераторы постоянного тока, у которых магнитный поток возбуждения создается двумя обмотками: шунтовой и сериесной. Это генераторы смешанного возбуждения, или компаундные генераторы (рис. 7.24), которые могут иметь согласно или встречно включенные обмотки возбуждения.

У генераторов с согласным включением обмоток напряжение почти не изменяется при изменении нагрузки. Это объясняется тем, что магнитный поток сериесной обмотки создается током нагрузки и при увеличении нагрузки возрастает, компенсируя влияние реакции якоря и увеличение падения напряжения внутри машины. Генераторы с согласным включением обмоток применяются в тех случаях, когда требуется высокая стабильность напряжения питания при изменении нагрузки в широких пределах.

Генераторы со встречным включением обмоток имеют крутопадающую внешнюю характеристику. При увеличении тока нагрузки встречный поток сериесной обмотки размагничивает машину, и напряжение генератора резко снижается. Такие машины используются в качестве сварочных генераторов, где требуется относительное постоянство сварочного тока при изменении напряжения в широких пределах вплоть до значений, близких к нулю (когда электрод касается свариваемых деталей).

Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения изображены на рис. 7.25, при согласном (кривая 1) и встречном (кривая 2) включении обмоток возбуждения.

Карточка № 7.10(208)

Генераторы последовательного и смешанного возбуждения

1. Железный сердечник ротора обладает некоторым остаточным магнетизмом, но его обычно недостаточно, чтобы в статарной обмотке начал генерироваться ток. Однако, даже если пропустить через обмотку возбуждения генератора ток сигнальной лампочки разряда аккумулятора мощностью всего лишь 2.2 Вт , то этого окажется достаточно для возбуждения требуемого магнитного поля.

2. Эта лампочка также сигнализирует о том, что на аккумулятор не поступает напряжение подзарядки. Она загорается при включении зажигания и горит до тех пор, пока не начнет вращаться генератор. При этом с обмоток статора через диоды пойдет ток на обмотку возбуждения ротора, разность напряжений между контактами лампочки пропадет и лампочка погаснет. Это произойдет в предположении, что на обмотку возбуждения подается со статора напряжение, примерно равное напряжению аккумулятора.

На рис. 3.15 показана принципиальная схема генератора с самовозбуждением. Она отличается по внешнему виду от схемы с внешним возбуждением наличием в ней девяти диодов.

3. В схемах автомобильного электрооборудования обычно параллельно сигнальной лампочке устанавливают еще и резистор с постоянным сопротивлением, так что ток не обмотку возбуждения при пуске двигателя будет поступать всегда, даже в случае, если лампочка перегорела.

4. При работе генератора весь необходимый ток возбуждения снимается с его статарной обмотки отсюда и происходит термин «самовозбуждение» . Ток аккумулятора используется только для того, чтобы началась генерация.

Читайте также:

• С приходом осенне-зимних холодов начинает давать о себе знать аккумулятор. А все из-за того, что…
• В среднем срок эксплуатации аккумуляторной батареи составляет пять лет. Длительность периода эксплуатации зависит от правильного…
• Батарея это элемент питания, который нужен не только автомобильному транспорту, но и мотоциклу. Без тока…
• Движение по дороге всего было достаточно опасным делом, ведь трафик обычно отличается большой плотностью. Водителю…
• Подобное оборудование используется для того, чтобы обеспечить остановку транспортного средства по первому желанию водителя. Для…

Во всех случа­ях асинхронная электрическая машина потребляет из сети реактивную мощность, необходимую для создания магнитного поля. При автономной работе асинхронной электрической машины в генераторном режиме магнитное поле в воздушном зазоре создается в результате взаимодействия магнитной движущийся силы магнитной силы всех фаз и магнитной движущийся силы обмотки ротора. Характер распределения магнитной движущийся силы точ­но такой же, как и в асинхронном электрическом двигателе(АД) , он также определяет характер распределения магнитного поля на полюсном делении. В асинхронном генераторе этот поток весьма близок к си­нусоидальному и при вращении ротора индуцирует в фазах статора и в обмотке ротора ЭДС Е| и Е 2 , которые можно принять синусоидальными.
В отличие от асинхронного электрического двигателя в асинхронном электрическом генераторе в данном случае ЭДС Е1 и Е 2 являются активными, поддерживают ток в соответствующих цепях и в нагрузке, подклю­ченной к выходным зажимам.

В установившемся режиме работы основные соотношения для асинхронного электрического генератора с самовозбуждением определя­ются из схемы замещения. Основное отличие только в том, что к ее выводам подключено сопро­тивление нагрузки 2 Н = К н +]Х Н и конденсаторы для обеспечения само­возбуждения и регулирования на­пряжения при изменении нагрузки асинхронного электрического генератора с сопротивлениями Х с = 1/соС и Х ск = 1/соС к.
Как видно, напряжение при работе под нагрузкой изменяется как за счет падения напряжения на сопротивлениях r 1 и х 1 , так и за счет сни­жения магнитного потока Фо т, связанного с размагничивающим действи­ем магнитной движущийся силы ротора. Если магнитная цепь асинхронного электрического генератора выполнена с достаточно силь­ным насыщением, то поток Фо т остается почти постоянным и напряжение U 1 при увеличении нагрузки изменяется в меньшей степени, а его внешняя характеристика получается более «жесткой».

Способы регулирования напряжения автономного асинхронного генератора. Самовозбуждение асинхронного электрического генератора

Особенности самовозбуждения асинхронного генератора. Асинхронный элетродвигатель, под­ключенный к трехфазной сети переменного тока, при частоте вращения ротора, больше, чем частота вращения поля статора, переходит в генера­торный режим и отдает в сеть активную мощность, потребляя из сети ре­активную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитно­го поля взаимной индукции. Тормозной электромагнитный момент, дейст­вующий на роторе, преодолевается приводным двигателем — дизелем, гид­ротурбиной, ветродвигателем и т.п.
Для необходимо наличие источника реактивной мощности — батареи конденсаторов или синхронно­го компенсатора, подключенных к обмотке статора. При этом почти есте­ственной представляется работа асинхронного генератора при сверх синхронном скольжении, ко­гда скорость вращения ротора выше скорости вращающегося магнитного поля. Однако практически может возбуждаться при частоте вращения ротора, значительно меньшей синхронной, причем значения напряжения и частоты тока оказываются пропорциональными частоте вращения ротора и, кроме того, зависящими от схемы соединения конденсаторов. Так, в эксперименте (по опытным данным гл. инж. Штефана А.М. (НК ЭМЗ, г. Н.Каховка)) конденсаторный асинхронный мотор-редуктор типа АИРУ112-М2 при соединении бата­реи конденсаторов емкостью 3×120 мкФ в «звезду» возбуждается при ско­рости п р = 2133 об/мин с напряжением ГГф = 60 В и током фазы 1ф = 0,8 А, а при соединении тех же конденсаторов в «треугольник» напряжение =52 В и ток 1ф = 1,4А возникают при скорости п р = 1265 об/мин.

Весьма интересное явление наблюдалось в асинхронном генераторе серии А ИМН 90-L4 при включении емкости 40 мкФ только в одну из трех фаз. В этом случае возбуждение асинхронного генератора наступило при скорости п 2 = 1369 об/мин с параметрами U1ф = =209 В, I = 1,29 А, Г = 44 Гц. При емкости С = 60 мкФ, включенной в одну из фаз, параметры возбуждения асинхронного электрогенератора были равны: п 2 — 1300 об/мин, U = 500 В, I = 6,4 А, Г = 124 Гц. При увеличении частоты вращения ротора до син­хронной (1500 об/мин) наблюдалось увеличение частоты тока до 400Гц. В некоторых случаях, наоборот, не удавалось добиться устойчивого возбуж­дения асинхронного генератора даже при сверх синхронной частоте вращения ротора. Например, для намагниченных гладких стального массивного и шихтованного рото­ров самовозбуждения не возникало при любых величинах присоединенной емкости.

Для массивного стального ротора с тонким экраном из меди, а также для массивного стального зубчатого ротора с торцовыми медными конца­ми АГ устойчиво возбуждается при расчетном значении емкости. Асин­хронная машина с гладкими роторами из меди или алюминия возбуждает­ся без каких-либо дополнительных воздействий извне.

Таким образом, физические процессы самовозбуждения асинхронного генератора с пол­ным основанием можно отнести к недостаточно изученным, что связано, по нашему мнению, с преимущественным использованием до настоящего времени АМ в качестве двигателя, с разработкой для него теории, расчет­ных методик и проектирования, а для генераторного режима эти машины проектировались и выпускались достаточно редко.
В маломощных системах генерирования применяются, как правило, АМ, предназначенные для работы в двигательном режиме с конденсатор­ным возбуждением.

Описание процесса самовозбуждения на принципе остаточной намагниченности магнитной цепи.

Современные работы по са­мовозбуждению АГ с помощью статических конденсаторов по­строены на трех подходах. Один из них базируется на принципе остаточной намагниченности маг­нитной цепи машины, начальная ЭДС от которой затем усиливает­ся емкостным током в статоре. Рассмотрим этот подход.