Характеристики вентильных генераторов имеют некоторые особенности: наличие выпрямителя, соответствующий подбор обмоточных данных, обеспе-чивающих минимальную частоту вращения, при которой в режиме холостого хода выпрямленное напряжение достигает номинального значения, и само-ограничение тока отдаваемого генератором.
Характеристики холостого хода вентильного генератора представляют собой зависимость выпрямленного напряжения от силы тока возбуждения Еd = f (Iвз) при nрт = const и Id = 0 (Rнг =¥).
Рис.11. Характеристики холостого хода вентильного генератора
Характеристики холостого хода вентильного генератора получают при неза-висимом возбуждении. Семейство характеристик холостого, хода вентильного генератора приведено на рис.11.
Внешние характеристики вентильного генератора (рис.12) при работе гене-ратора в условиях независимого возбуждения (напряжение Uвз, соответствует номинальному напряжению генератора) представляют собой зависимость вы-прямленного напряжения от силы тока нагрузки Ud = f (Id) при nртm = const, Uвз = Ud = const и сопротивлении возбуждения Rвз = const. При увеличении на-грузки выпрямленное напряжение падает под действием реакции якоря, падения напряжения в цепи якоря и в выпрямителе. Падение напряжения в выпрямителе невелико, падение напряжения в обмотках якоря значительно и зависит от частоты вращения ротора.
Полное сопротивление фазы обмотки статора
Zф= ÖR2ф+Х2 = Ö R2ф+(2pрnртL1 /60)2 .
где Rф — активное сопротивление фазы; X - синхронное индуктивное сопротив-ление фазы, равное 2pfL1 = 2p(рnрт/60) L1, L1 - индуктивность фазы.
Рис.12. Внешние характеристики вентильного генератора
Величина Zф зависит от частоты nрт, поэтому с ее повышением крутизны спада
напряжения Ud увеличивается. На характеристике отмечают значения
Id max - максимальное значение выпрямленного тока при nрт mах и Ud = Udн; Idl, Id2 , Id3 , выпрямленный ток короткого замыкания соответственно при частоте враще-ния nрт х, nрт р, nрт mах.
В вентильных генераторах с самоограничением силы выпрямленного тока, ток короткого замыкания (на больших частотах рабочего диапазона) близок к максимальной силе выпрямленной тока Id шах при номинальном выпрямленном напряжении Udн.
Токоскоростная характеристика (ТСХ) вентильного генератора Id = f (nрт) при Ud = Udн и Iвз = const (рис.13) может быть определена при независимом
возбуждении, самовозбуждении (регулятор напряжения отключен) и работе с регулятором напряжения. Она может быть построена и по внешним характе-ристикам.
В значительном диапазоне частоты вращения ротора сила тока возрастает медленно, и при максимальной частоте вращения она не превышает заданного максимального значения, т.е. генератор приобрел свойство самоограничения силы тока. В этих случаях ограничитель силы тока не требуется. ТСХ такого генератора с достаточной степенью точности аппроксимируется уравнением
nрт.х- nрт
n рт
Id = Id шах (1-e) при n ³ nрт.x.
Для генераторов с самоограничением номинальная мощность и номинальная сила тока - условные значения - указаны на генераторе. Обычно указывается зна-чение максимально выпрямленной мощности или максимально выпрямленной силы тока при частоте 5000 мин -1.
Рис.13. Токоскоростная характеристика вентильного генератора
Расчетные мощность Pdp, сила тока Idр , частота вращения nрт. р соответствуют ре- жиму, в котором отношение выпрямленной мощности к частоте вращения Pd / nрт максимально (режим максимального нагрева генератора). Расчетная точка на ТСХ характеризуется значениями Idp и nрт. р.
Положим, что ТСХ выражается экспоненциальной зависимостью выпрям-ленного тока от оборотов, тогда расчетные значения можно определить, если из начала координат провести касательную к ТСХ Id = f(nрт). Точка касания опре-деляет расчетные величины Idp и nрт. р.
Рис. 14. Электрическая схема генераторной установки 37.3701:
”Б”, ”В”, ”М”, ”Ш” – выводы регулятора выходного напряжения Ud генераторной установки.
Регулировочно-скоростные характеристики вентильного генератора Iвз = f(nрт) при Ud = Udн и Id = const аналогичны характеристикам генератора постоянного тока. Однако кратность регулирования силы тока возбуждения у вентильных
генераторов больше, что связано с более глубоким насыщением магнитной цепи, обеспечивающим получение необходимой ТСХ. Значительно шире и диапазон ре-гулирования.
5.1.4. Конструкция вентильных генераторов
Конструкцию автомобильного вентильного генератора с клювообразным ро-тором рассмотрим на примере генератора 37.3701 для автомобилей ВАЗ-2108. Электрическая схема генераторной установки показана на рис.14.
Генератор 37.3701 (рис.15) электромагнитного возбуждения с выпрямлени-ем мощности дополнительным выпрямителем для электроснабжения обмотки возбуждения выполняется со встроенным интегральным регулятором напряже-ния (ИРН). Напряжение генератора 14 В, сила тока 55 А. Генератор состоит из якоря (статора), индуктора (ротора), крышки со стороны контактных колец, выпрямительного блока, щеткодержателя с ИРН, крышки о стороны привода, шкива-вентилятора.
В статор генератора входят: пакет 1 и трехфазные обмотки 2. Пакет набира-ют из пластин электротехнической стали толщиной 1,0мм. Пластины в шести местах по наружной поверхности пакета соединены сваркой.
Внутренняя часть пакета имеет 36 пазов трапецеидального сечения, рав-номерно расположенных по окружности, в которых уложена трехфазная об-мотка 2 (см. рис. 6,б). Фаза состоит из трех непрерывно намотанных катушек. Каждая катушка имеет 7 витков медного провода марки ПЭТ-200, диаметром 0,95 мм, уложенных в развал. Витки катушки охватывают три зубца. Число витков в фазе 51; фазы соединены в двойную звезду с выеденной нулевой точ-кой, т.е. фаза имеет две параллельные цепи, каждая звезда расположена на поло-вине расточки статора.
Индуктор включает магнитную систему и обмотки возбуждения. Втулка 5 и примыкающие два клювообразных полюсных наконечника 3, посаженные на вал 6, образуют 12-полюсную магнитную систему.
Полюсные наконечники изготовляют методом холодной штамповки из поло-совой стали толщиной 12 мм с последующей обработкой по наружному диаметру. Для снижения уровня магнитного шума часть наружной поверхности полюса ротора имеет скосы на сбегающем крае.
Обмотка возбуждения 4,намотанная на каркас в несколько рядов, надета на втулку (втулка фиксирована в полюсных наконечниках). Всего намотано 420 витков медного провода марки ПЭТВ-1 диаметром 0,8 мм. Провод в рядах укладывают плотно, виток к виткам. Сверху катушку оклеивают специальной бумагой, которая образует наружную изоляцию. Сопротивление обмотки в хо-лодном состоянии (2,6 ± 1,0) Ом. На концы обмотки надета гибкая изоляцион-ная трубочка и по втулке каркаса, расположенной в торце полюсного наконеч-ника, концы выведены на торце последнего. Далее концы прижаты к торцу полюсного наконечника изоляционной шайбой, проведены под изоляционной втулкой 12 выведены к контактным кольцам и припаяны к двум изолирован-ным одно от другого и от вала медным контактным кольцам 10.
Для снижения вибрации генератора осуществляют статическую и дина-мическую балансировку ротора. Обмотки статора и ротора для повышения электрической прочности и теплопроводности пропитывают глифталевым ла-ком. Крышки генератора расположены со стороны контактных колец (задняя крышка 7) и со стороны привода (передняя крышка 22). В крышках установле-ны закрытые шарикоподшипники 11 и 25 с двусторонним резиновым уплотни-телем и одноразовым кремний-органическим смазочным материалом. Крышки имеют вентиляционные отверстия. В передней крышке 22 есть два резьбовых отверстия для съема крышки с вала, ушко для крепления генератора на двигателе и стальная шпилька 21. Шпилька необходима и для крепления планки, создающей натяг приводного ремня генератора. Посадочное место в крышке под подшипник армировано стальной втулкой. Посадка подшипника в крышке и на валу скользящая, в осевом направлении внутренняя и наружная обоймы подшипника строго зафиксированы.
Посредством ушка на задней крышке 7 генератор крепится на двигателе. В отверстии ушка крышки предусмотрено устройство для регулировки осевого зазора между кронштейном двигателя и ушками крышек генератора при его установке на двигателе. Устройство состоит из резиновой буферной армиро-ванной сталью поджимной втулки.
Посадка заднего подшипника 11 на вал 6 плотная, в гнездо крышки – скользящая. Посадочное место в крышке не армировано, но имеет канавку, в которой размещено резиновое кольцо, препятствующее проворачиванию наруж-ной обоймы подшипника. Подшипник вместе с валом в гнезде крышки может перемещаться осевом направлении.
Внутри крышки крепится выпрямительный блок БПВ-23-50 - трехфазный двухполупериодный выпрямитель с дополнительными диодами для возбужде-ния генератора. На крышке генератора устанавливаются: щеткодержатель 13 со щетками 14, ИРН 20, выводы генератора ИРН.
Выпрямительный блок (рис.16) состоит из двух шин-радиаторов - отрица-тельной 10 и положительной 9, в которые запрессованы кремниевые диоды прямой 3 и обратной 5 полярности. Шины расположены на фиксированном друг от друга расстоянии с помощью изоляционных втулок 7. Шины являются выходными выводами анодной и катодной групп диодов.
Шесть диодов блока соединены между собой и образуют двухполупериод-ную схему выпрямителя. Соединение осуществляется посредством перемычек 6, на которые выводятся концы обмоток и аноды диодов возбуждения 2.
Дополнительный выпрямитель смонтирован на пластмассовой колодке 8, охватывающей с внутренней стороны шину положительной полярности.
Дополнительный выпрямитель состоит трех диодов, образующих анодную группу диодов. «Плюс» дополнительного выпрямителя гибким проводом 4 со штекерным наконечником соединен с выводом «19» (см. рис.15) регулятора нап-ряжения, а также с выводом 17 обмотки возбуждения.
Рис. 15. Автомобильный генератор 37.3701
1- пакет якоря; 2 - фазные обмотки якоря; 3 - полюс с клювообразными нако-нечниками; 4 - обмотка возбуждения; 5 - втулка; 6 - вал; 7,22 - соответственно задняя и передняя крышки; 8,9 - теплоотвод выпрямительного блока с диодами соответственно положительной и отрицательной полярности; 10 - контактные кольца; 11,25 - соответственно задний и передний подшипники; 12 - изоляци-онная втулка контактных колец; 13 - щеткодержатель; 14 - щетки; 15 - конден-сатор; 16 - вывод “30” генератора; 17 - положительный вывод “61” выпрямите-ля; 18 - стяжной винт генератора; 19 - вывод ”В” регулятора напряжения; 20 - ИРН; 21 - шпилька крепления генератора к натяжной планке; 23 - шкив; 24 - опорное кольцо; 26 - коническая шайба; 27 – гайка.
Щеткодержатель 13 состоит из пластмассового корпуса и двух прямоуголь-ных медно-графитовых щеток 14 ИРН является одновременно крышкой щетко-держателя.
Рис. 16. Выпрямительный блок БПВ-23-50:
1,5-диоды обратной полярности; 2 - диод дополнительного выпрямителя; 3 – диоды прямой полярности; 4 - гибкий провод; 6 - перемычка; 7 – изоля-ционная втулка; 8 - пластмассовая колодка; 9, 10 - соответственно положи-тельная и отрицательная сборные шины
Для охлаждения обмотки якоря и катушки возбуждения, а также кремние-вых диодов выпрямителя в генераторе предусмотрена протяжная вентиляция, осуществляемая при помощи крыльчатки вентилятора, связанного с приводным шкивом генератора. Шкив-вентилятор крепится на валу с помощью шпонки и гайки 27. Выводы генератора «30» и ИРН «17», «61» расположены на торце зад-ней крышки. ТХС показана на рис.17.
Рис. 17. Токоскоростная характеристика генераторов следующих типов:
1- Г263А; 2- 37.3701; 3- 17.3701
