Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Справочник по эл.машинам том 2 > 26.2. Генераторы. Часть 2

26.2. Генераторы. Часть 2

26.2.2. Особенности испытаний генераторов

В специфику испытаний вентильных и коллекторных автотракторных генераторов входит экспериментальное определение ТСХ или отдельных ее характерных точек.

Эти испытания сводятся к выявлению частот вращения, соответствующих наперед заданным напряжению и току нагрузки генератора, или к определению тока, отдаваемого генератором при наперед заданных напряжении и частоте вращения.

Токоскоростные характеристики могут определяться в «холодном» и «горячем» состояниях генератора. Под холодным понимают такое состояние генератора, при котором температура его узлов практически равна температуре окружающей среды (20 + 5 °С). Поскольку при снятии характеристик генератор нагревается, время эксперимента должно быть минимальным (не более 1 мин), а повторный эксперимент должен производиться после того, как температура узлов вновь станет равной температуре окружающей среды (не ранее чем через 2 ч).

Для снятия точек ТСХ в «горячем» состоянии генератор предварительно нагревается за счет выделяющихся в нем потерь при работе в заданном режиме и температуре окружающей среды 20 ± 5 °С. После достижения установившегося теплового состояния, при котором температура узлов генератора изменяется не более чем на 1 °С за 30 мин или отдаваемый ток не более чем на 0,5 А за 5 —10 мин при заданных частоте вращения и напряжении, производится снятие точки ТСХ.

Рекомендуется ТСХ определять по пяти измерениям в диапазоне от максимального тока нагрузки до холостого хода. При этом установившегося теплового состояния добиваются в каждой из измеряемых точек.

Практически тепловое состояние устанавливается через 1 ч работы в данном режиме.

Характерные точки ТСХ в «холодном» состоянии определяются при приемо-сдаточ-ных испытаниях, в «горячем» состоянии — при типовых и периодических испытаниях.

Современные генераторы выпускаются с встроенными регуляторами напряжения. Наличие регулятора оказывает существенное влияние на результаты экспериментов по снятию ТСХ, так как, во-первых, падение напряжения на полупроводниковых элементах в цепи обмотки возбуждения снижает отдачу генератора и, во-вторых, вступление регулятора в работу при напряжении ниже номинального (в пределах точности работы регулятора) не позволяет снять ТСХ при номинальном напряжении. Поэтому при приемо-сдаточных испытаниях характерные точки ТСХ определяют для генераторов с номинальным напряжением 14 В при напряжении 12,5 или 13 В, а с номинальным напряжением 28 В — при 25 или 26 В.

При типовых и периодических испытаниях характерные точки ТСХ определяют при номинальном напряжении, для чего регулятор напряжения специально перестраивается. Если такая перестройка невозможна, то эксперименты проводят при пониженном напряжении, что оговаривается в ТУ на данный генератор.

Генераторы переменного тока, предназначенные для питания осветительной аппаратуры и цепей зажигания, испытываются в комплекте с активным сопротивлением, имитирующим нагрузку от осветительной аппаратуры, и системой зажигания, нагруженной на стандартный трехэлектродный игольчатый разрядник.

Активное сопротивление нагрузки не должно иметь отклонения значения величины от номинала с учетом нагрева до практически установившейся температуры при прохождении тока более чем на ± 1 %.

Напряжение в цепи питания осветительной аппаратуры должно быть не ниже заданного при минимальной частоте вращения и не выше заданного при максимальной частоте.

По цепи зажигания проверяется бесперебойность искрообразования в трехэлектрод-ном игольчатом разряднике при работе генератора в заданном диапазоне частот вращения.

Перед проверкой электрических характеристик генератора магнит ротора стабилизируется кратковременными замыканиями цепей освещения в пределах 25 — 30 раз.

26.2.3. Генераторы постоянного тока

Генераторы постоянного тока (ГПТ) на автомобилях и тракторах в настоящее время применяются все реже. Основные технические данные наиболее распространенных ГПТ приведены в табл. 26.4.

Конструкция типового ГПТ представлена на рис. 26.1. Корпус генератора изготовляется из полосовой малоуглеродистой стали. Отверстия в корпусе для установки щеток закрываются защитной лентой. Отлитые из чугуна или алюминиевого сплава крышки стягиваются между собой двумя болтами. Полюсы, изготовленные штамповкой из цилиндрической заготовки, с надетыми на них обмотками возбуждения закреплены на корпусе винтами. Как правило, ГПТ — двухполюсные. Один вывод обмотки возбуждения соединен с отрицательной щеткой, другой — с выводом Ш ГПТ.

Сердечник якоря, набранный из пластин электротехнической стали толщиной 0,5 — 1 мм, изолированных друг от друга только окалиной, напрессован на вал. Коллекторы ГПТ изготовляются на пластмассе. Щеткодержатели реактивного типа крепятся на крышке со стороны коллектора заклеп-

ками. В ГПТ используются в основном щетки марок ЭГ-13 и ЭГ-13П.

В задней и передней крышках автомобильных генераторов имеются вентиляционные окна, через которые центробежный вентилятор, расположенный на приводном шкиве, протягивает воздух через генератор.

Отличием большинства тракторных и мотоциклетных генераторов от автомобильных является отсутствие вентиляционных окон в крышках и вентиляторов, так как охлаждение генератора осуществляется потоком воздуха от вентилятора двигателя или встречным потоком воздуха при движении.

26.2.4. Вентильные генераторы

Вентильный генератор (ВГ) — основной тип генератора, применяющийся сейчас на автомобилях и тракторах. Фактически современный ВГ представляет собой генераторную установку, поскольку в него кроме выпрямителя встроен регулятор напряжения. На рис. 26.2 представлена схема генераторной установки автомобиля.

Установка состоит из собственно генератора, выпрямителя и регулятора напряжения. Силовой выпрямитель дополнен тре-

х\\\\\\\х\\ч\\\\\ч\\\\х

part16-1.jpg

Рис. 26.1. Автомобильный генератор постоянного тока: 1 — вывод; 2 — шкив-вентилятор; 3 — крышка, 4 — якорь; 5 — корпус

Таблица 26.4. Технические данные генераторов постоянного тока

Частота вращения, соот-

Максималь-

Тип генератора

Мощность, Вт

Номинальное напряжение, В

Номинальный ток, А

ветствующая номинальному напряжению, об/мин, не более

ная частота вращения,

Масса, кг

без нагрузки

с нагрузкой

об/мин

Г12

250

12,5

20

940

1850

7500

10,5

Г12В, К

225

12,5

18

1150

1850

5500

10,5

Г12Б, К

225

12,5

18

1150

1850

7500

10,5

Г108В, Г, Д

250

12,5

20

1250

2100

6200

7,5

Г108М

250

12,5

20

1250

2100

7500

7,5

Г108Б

250

12,5

20

1250

2100

8400

7,5

Г22

200

12,5

16

1650

2600

7500

7

пзо

350

12,5

28

1450

2550

5700

11

Г8

440

12,5

35

1600

2000

3500

14,8

П06

250

25

10

1200

1750

3000

11

Г107

400

25

16

1800

2100

3500

14,8

Г80, Г180Г

125

12,5

10

1900

2500

3700-

7

Г81Д, Г115

160

12,5

13

2200

2700

3700

8

Г214А1

190

12,5

15

1750

2600

4000

7,7

Г414

65

6,5

10

1450

2200

8600

3,5

Примечание. Все ГПТ, за исключением Г80, Г180Г, Г81Д, Г115, Г214А1, Г414, используются в автомобилях, Г80, Г180Г, Г81Д, Г115, Г214А1 -в тракторах, Г414 - в мотоциклах.

мя диодами выпрямителя обмотки возбуждения, что предотвращает возможность разряда аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения при неработающем двигателе автомобиля. Выходной транзистор регулятора напряжения работает в ключевом режиме, изменяя ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генераторной установки оставалось практически неизменным при всех частотах вращения и нагрузках. Вентильные автомобильные и мотоциклетные генераторы выполняются с не-

Рис. 26.2. Схема генераторной установки автомобиля ВАЗ-2108:

1 — генераторная установка; 2 — обмотка статора; 3 — обмотка возбуждения; 4 — силовой выпрямитель; 5 — выпрямитель обмотки возбуждения; б — регулятор напряжения (Б, В, М, Ш — выводы регулятора) ; 7 — конденсатор подавления радиопомех; 8 - аккумуляторная батарея; 9 - замок-выключатель

подвижным якорем и вращающимся индуктором с клювообразной магнитной систе.мой и контактными кольцами для подвода тока к обмотке возбуждения. Вентильные тракторные генераторы выполняются индукторными с одноименными полюсами.

Большинство В Г выполняются трехфазными, однако выпускаются тракторные ВГ мощностью 1—2 кВт в пятифазном исполнении. Схема выпрямления переменного тока — мостовая.

Технические данные основных типов выпрямительных блоков приведены в табл. 26.5, где указаны также типы генераторов, с которыми работает данный блок.

Габаритные и присоединительные размеры автомобильных ВГ устанавливает ГОСТ 13608-79, тракторных ВГ - ГОСТ 13054-80 (табл. 26.6).

Типовая конструкция автомобильного ВГ представлена на рис. 26.3. Генератор состоит из статора, ротора, крышек, выпрямительного блока, регулятора напряжения, шкива, вентилятора. Статор набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,5 — 1 мм. На внутренней поверхности статора расположены пазы с размещенной в них трехфазной обмоткой. У автомобильных ВГ применяют 18, 36 и 72 паза. Обмотка выполняется как катушечной (q = 0,5), так и распределенной (q = 1; 2). Ротор состоит из вала, двух фланцев с клювами, втулки, об-

part16-2.jpgpart16-3.jpg

Рис. 26.3. Автомобильный вентильный генератор

29.3701:

/ — статор. 2 — фланцы с клювами; i ~ выпрямитель; 4 — контактные кольца; 5 — щеткодержатель со щетками, 6 — регулятор напряжения; 7 — обмотка возбуждения

мо1ки возбуждения и контактных колец. Фланцы с клювами образуют магнитную систему индуктора с 6 парами полюсов. Встречаются конструкции, у которых втулка, разъединенная по длине на две части, изготовляется заодно с фланцами. Контактные кольца с пластмассовой арматурой напрессованы на вал. Крышки, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вентиляционные отверстия. В крышках размещены шарикоподшипники с одноразовой смазкой. На зад-

ней крышке закреплены пластмассовый ко-робчагый щеткодержатель, вызодные болты и выпрямительный блок, состоящий из кремниевых диодов и теплоотводов.

У генераторов, имеющих встроенный регулятор напряжения, он закреплен на щеткодержателе. Для автомобильных ВГ применяются обычно щегки марок Ml А и ЭГ51А.

Технические данные основных типов автомобильных ВГ представлены в табл. 26.7.

Таблица 26.5.

Технические данные выпрямительных блоков

Напряжение,

Максималь-

Максималь-

Обратный ток

Тип блока

Тип генератора

ный выпрям-

ное обрат-

при обра 1ном

Число

Число

В

ленным тон,

ное напряже-

напряжении,

фаз

диодов

А

ние, В

мА

БПВ 6-50

Г221, Г222

14

50

...........150

3

3

6

БПВ 4-45

Г250, 17.3701

14/28

45

150

10

3

6

БПВ 8-100

Г286, Г289

14/28

100/50

150

10

3

12

ВБГ 2А

Г5О2А, Г424

14

35

100

■х

3

6

БПВ 30

Г306, 13.3701

14

30

100

5

3

6

БПВ 12-100

15.3701

14

100

150

5

5

13

БПВ 11-60

37.3701, 54.3701

14

60

150

5

3

9

Таблица 26.6. Габаритные и установочно-присоединительные размеры, мм, вентильных генераторов

part16-4.jpg

Примечания: 1. Угол ф (см. рисунок) для автомобильных ВГ — 41°, для тракторных ВГ — 0. 2. Размер (/30 указывается для автомобильных ВГ как максимальный диаметр задней крышки, для тракторных генераторов — как внешний диаметр статора.

Мотоциклетные ВГ (табл. 26.7) выпускаются двух типов: Г424 для тяжелых мотоциклов с объемом цилиндров 650 — 750 см3 и 28.3701 для средних мотоциклов 250 — 350 смз.

Мотоциклетные ВГ имеют магнитную систему, аналогичную автомобильным ВГ, но отличаются от них отсутствием протяжной вентиляции. Генератор Г424 имеет фланцевое крепление, выносной регулятор напряжения, встроенный выпрямительный блок, охлаждаемый собственным вентилятором, расположенным на валу генератора. Другие узлы генератора охлаждаются встречным потоком воздуха при движении мотоцикла.

У генератора 28.3701 ротор консольной конструкции закреплен на валу двигателя мотоцикла. Генератор работает в комплекте

с вынесенным блоком БПВ 14-10, совмещающим в себе трехфазный мостовой выпрямитель и тиристорный регулятор напряжения.

Вентильные тракторные генераторы (табл. 26.7) изготовляются по ГОСТ 13054-80 в бесконтактном исполнении со степенью защиты IP3X или IP1X. Они представляют собой одноименнополюсную индукторную электромашину с аксиальным магнитным потоком. На рис. 26.4 представлена конструкция тракторного ВГ типа 13.3701.

Конструкция статора в принципе не отличается от конструкции автомобильного ВГ, с той лишь разницей, что в статоре тракторного ВГ применяются только открытые пазы. Ротор выполнен в виде шести лучевой звездочки. Пакет звездочки набран из стальных пластин толщиной 0,5 — 1 мм.

Мощность генератора, кВт

h

hlmax

'91

1

Автомобильные

ВГ

700

140

180

12,5

М8

85

85

65

45

60

500-1000

150

200

10,5

М8

88

88

70

44

70

1000-1600

170

230

10,2

М8

100

106

75

50

85

1600-2800

190

260

12,0

12

120

120

80

63

100

2800-4000

220

330

90

130

Тракторные ВГ

До 700

118

_

10,5

М8

78

72

_

44

90

До 1000

140

10,5

М8

100

90

44

90

До 2000

200

Фланцевое

крепление

аблица 26.7. Технические данные вентильных генераторов

part16-5.jpg

Автомобильные ВГ

Г502А

«Запорожец»

РР310Б

360

12,5

30

5000

1300

2600

12,5

20

7500

3,2

Г250А, Б, В,

«Москвич»,

РР350

500

12,5

40

5000

950

2100

12,5

28

8000-10000

5,2

Г, Д, Е, Н,

«Волга» ГАЗ-54,

Ж, И

ЗИЛ-130

Г221

ВАЗ-2101, -2102,2111

РР380

600

14

42

5000

1150

2500

14

30

13600

4,2

Г222

ВАЗ-2104, -2105, -2107

Я112В

700

14

50

5000

1250

2400

13

35

13 600

4,3

37 3701

ВАЗ-2108

17 3702

770

14

55

5000

1100

2000

13

35

13600

4,4

16 3701

«Волга» ГАЗ-3102

13 3702

900

14

65

5000

1150

2550

14

45

9600

6

29 3701

«Москвич-2140»

Я112А

700

14

50

5000

1250

2250

13

32

9600

5

Г266А, Б,

Автобусы ПАЗ-672,

Я112А

840

14

60

5000

1250

2750

13

40

6400

5,6

В, Г

КАВЗ-685 и др

Г286А, В

Автобусы ЛАЗ-695,

Я112А

1100

14

80

5000

650

1250

13

50

6400

14

ЛиАЗ-677 и др

Г273А, Б

МАЗ-500А,

Я120

780

28

28

5000

800

2200

28

20

8000

5,4

КамАЗ-5320 и др

Г289

Автобус ЛАЗ-4202

Я120

2200

28

80

5000

1250

2400

26

60

6400

15

Г263

БелАЗ-540А и др

РР363

4200

28

150

5000

1500

3000

28

100

6400

21,5

32 3701

ЗИЛ-130М

РР350А

840

14

60

5000

1050

2200

14

40

8000

5

17 3701

ЗИЛ-130К

Я112А

560

14

40

5000

1050

2200

12,5

24

8000

5,2

Тракторные ВГ

Г306Б, В, Г,

Тракторы класса

РР362Б

450

14

28

3600

1500

2800

14

23,5

4700

5,3

Д, ж, и, к

0,6-2 тс

13 3701

Тракторы класса

Я112Б

450

14

28

3600

1500

2800

14

23,5

4700

5,5

0,6-2 тс

Продолжение табл. 26.7

Примечание. Все регуляторы напряжения, за исключением регуляторов типа РР, располагаются в генераторе.

part16-6.jpg

46.3701

Тракторы класса 0,6-2 тс

Я112Б

780

14

50

5000

1400

3000

12,5

36

6000

5,4

Г287Д, Е

Тракторы К700, К701

РР385Б

1200

14

85

5000

1050

2300

14

60

8000

10

15.3701

Тракторы Т150К, ТТ4, комбайны

ЯП2Б

1260

14

72

4500

1300

3000

14

60

6000

10

12.3701

Трактор Т130

РР356Б

1260

28

36

4500

1250

3000

28

30

6000

10,5

11.3701

Трактор ТЗЗО

РР356Б

2700

28

72

3000

1500

2500

28

72

4000

25

Мотоциклетные ВГ

Г424

Тяжелые мотоциклы

РРЗЗО

200

14

10,7

2400

1400

2400

14

10,7

9000

3,7

28.3701

Средние мотоциклы

БПВ14-10

112

14

8

1950

1300

1950

14

8

7000

2,3

part16-7.jpg

Рис. 26.4. Тракторный вентильный генератор:

/ — блок регулятора; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — обмотка возбуждения; 5 — выпрямительный блок

В передней крышке, изготовленной из маг-нитомягкого материала (сталь 08Ю), размещен индуктор, состоящий из стальных фланца и втулки, на которую надет каркас обмотки возбуждения. Задняя крышка из алюминиевого сплава несет на себе блок БПВ 13-3, содержащий регулятор напряжения и выпрямитель обмотки возбуждения. Силовой выпрямитель БПВ 30 расположен на передней крышке.

В вентильных генераторах, работающих с вынесенным регулятором напряжения (Г306), блок БПВ 13-3 отсутствует.

Генераторы мощностью 1 кВт и более — 15.3701, 12.3701, 11.3701 -имеют магнитную систему, аналогичную генератору 13.3701. Пятифазное исполнение ВГ позволяет снизить уровень пульсации выпрямленного напряжения и применить в выпрямительных блоках всех типов тракторных ВГ мощностью от 400 до 2000 Вт унифицированный выпрямительный элемент — диод Д104.

Выпрямительный блок тракторного ВГ мощностью 1 кВт и более закреплен на задней крышке и охлаждается собственным центробежным вентилятором, установленным на валу генератора.

Генератор 46.3701 (аналогичный ему по конструкции генератор 54.3701 работает в комплекте с вынесенным регулятором напряжения РР362Б1) отличается от других типов тракторных ВГ наличием внутренней осевой вентиляции по типу автомобильного ВГ, а также смешанным магнитоэлектро-магнитным возбуждением.

Шесть изотропных магнитов из феррита бария, залитых алюминиевым сплавом в ког-теобразную конструкцию, фланец которой при сборке ротора закрепляется на валу генератора, располагаются между зубцами ротора.

Выпрямительный блок, так же как у автомобильного ВГ, закреплен во внутренней полости генератора, а регулятор напряжения — на его задней крышке.

Пластмассовая крышка с отверстиями защищает узел регулятора напряжения от повреждений и препятствует проникновению во внутреннюю полость генератора крупных частиц пыли и грязи.

Технические данные тракторных ВГ приведены в табл. 26.7.

26.2.5. Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока (ГПРТ) применяются в тех случаях, когда двигатели внутреннего сгорания не оборудованы стар-терным пуском: на легких мотоциклах, мопедах, велосипедах. Ранее ГПРТ широко применялись на тракторах, сейчас же поставляются для тракторов только как запчасти.

Все ГПРТ являются однофазными синхронными электромашинами, возбуждаемыми постоянными магнитами. Регулирование напряжения ГПРТ осуществляется или параметрически с разделением цепей питания нагрузок, или стабилизаторами напряжения. Генераторы переменного тока рабо-

Рис. 26.5. Схема мотоциклетной генераторной установки со стабилизатором напряжения

тают в основном на лампы накаливания, т. е. на активную нагрузку.

При параллельном подключении нескольких потребителей к обмотке якоря выключение любой нагрузки приводит к увеличению общего сопротивления и напряжения на других потребителях. Чтобы исключить это влияние, производят разделение цепей питания: каждую нагрузку (лампу) включают на свою катушку или группу катушек обмотки якоря. Каждая катушка или группа катушек проектируется на мощность присоединенной к ней нагрузки. Однако стабильность напряжения генераторов с параметри-

ческим регулированием невысока, поэтому все более широкое применение находят ГПРТ со стабилизаторами напряжения.

Стабилизатор напряжения представляет собой электронное тиристорное устройство, закорачивающее обмотку статора в один из полупериодов переменного тока на время, обеспечивающее стабильность действующего значения напряжения на нагрузке.

На рис. 26.5 представлена схема генераторной установки 26.3701 со стабилизатором напряжения.

К особенностям ГПРТ, применяемых для мотоциклов и мопедов, относится агрегатирование их с элементами системы зажигания. На крышке генератора закрепляют обмотку датчика зажигания с магнитопрово-дом, а ротор датчика с постоянным магнитом конструктивно сочленяют с ротором генератора. На зубцах статора, катушки которых питают цепь зажигания, располагают магнитные шунты для оптимизации характеристик системы зажигания.

Если генератор агрегатирует с датчиком зажигания, то в технической документации на генератор оговаривают выходные характеристики по цепи датчика — амплитуду напряжения холостого хода при заданной

part16-8.jpg

* Генератор имеет кроме цепей зажигания и освещения цепь сигнализатора торможения ** То же и цепь указателя поворота.

Примечание. В генераторах 26 3701 и 43.3701 регулирование напряжения осуществляется стабилизаторами напряжения, в остальных — параметрически

part16-9.jpg

частоте вращения (обычно минимальную частоту вращения по диапазону бесперебойного зажигания) и амплитуду тока короткого замыкания.

Все ГПРТ для мотоциклов и мопедов имеют консольную конструкцию ротора, который крепится на вал двигателя. Генератор Г420 выполнен маховичного типа - его ротор охватывает статор с внешней стороны. Магниты ротора из материала ЮН14ДК24 вставлены в магнитопровод и объединены с ним в монолитную конструкцию заливкой алюминиевым сплавом.

Остальные типы ГПРТ для мотоциклов и мопедов имеют статор, внешний по отношению к ротору.

Конструкция статора аналогична конструкциям статоров тракторных и автомобильных ВГ, она отличается лишь тем, что катушки однофазной обмотки для каждой выходной цепи могут иметь различные обмоточные данные, а зубцы статора, несущие на себе обмотку, питающую цепь зажигания, иногда отличаются по конфигурации от других зубцов статора.

Ротор представляет собой звездочку магнита ЮНД-4. На лучах звездочки закреплены специальными заклепками и заливкой алюминиевым сплавом полюсные башмаки.

У генераторов 53.3701 восьмиполюсный цилиндрический ротор выполнен из изотропного оксидно-бариевого магнита 6БИ240 намагниченного. Ротор насажен на вал кон-сольно и помещен внутрь статора, состоящего из двух клювообразных частей, между которыми зажата кольцевая обмотка. Клювы статора обращены к ротору, а по наружной поверхности закреплены в корпусе.

Технические данные генераторов переменного тока приведены в табл. 26.8.