Генераторы с вращаемой обмоткой возбуждения

И контактными кольцами

На рисунке 2а приведена принципиальная схема генератора переменного тока с вращающейся обмоткой возбуждения, запитанной через щетки и контактные кольца. Трехфазное напряжение индуктируется в неподвижных обмотках 1 статора 2, пересекаемых при вращении ротора 3 его электромагнитным полем. Электромагнитное поле создает обмотка возбуждения 4, питаемая постоянным током через клеммы «Ш» и «М», щетки 5 и контактные кольца 6.

Ротор состоит из вала, на котором напрессована втулка с обмоткой возбуждения и двумя магнитопроводами с полюсными клювообразными наконечниками, образующими 12-полюсный магнит. Концы обмотки возбуждения припаяны к двум изолированно посаженным на вал контактным кольцам.

Рисунок 2. Схема генератора с вращаемой обмоткой возбуждения

а – принципиальная схема; б – электрическая схема; в – ротор;

1 – обмотка катушек статора; 2 – статор; 3 – полюсы ротора;

4 – обмотка возбуждения; 5 – щетки; 6 – контактные кольца

В пазах статора, набранного из пластин стали, закреплено 18 катушек фазных обмоток. В каждую фазу последовательно включено по шесть катушек. Фазы соединены в «звезду» (рисунок 2 б).

Во время работы генератора мимо каждого зубца статора проходят попеременно то северный, то южный полюса ротора (рисунок 2). При этом фазные обмотки статора пересекаются изменяющимся как по значению, так и по направлению магнитным потоком, и в витках фазных катушек индуктируется переменная ЭДС. Применение клювообразных полюсов ротора (рисунок 2 в) обеспечивает форму кривой ЭДС, близкую к синусоиде.

Генераторы такой конструкции устанавливают на автомобилях ЗИЛ; ГАЗ; УАЗ и др. Они представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением и встроенным двухполупериодным выпрямительным блоком.

Порядок выполнения работы

1. Изучить правила техники безопасности при выполнении лабораторной работы.

2. Рассмотрите конструкции и электрические схемы генераторов переменного тока, используя плакаты, препарированные и разрезные генераторы. При изучении генераторов обратите внимание на устройство их основных частей:

а) ротора: конструкция, число и расположение одноименных полюсных наконечников, крепление обмотки возбуждения и цепь ее питания;

б) статора: количество, расположение и соединение катушек каждой фазы, способы соединения фаз, выводные клеммы;

в) выпрямителей и крышек.

3. Уясните принцип работы генераторов, схему соединения обмоток и подключения их к выпрямителю, расположение обмотки возбуждения и назначение выводных клемм. Найдите диоды прямой и обратной полярности.

4. Ознакомьтесь с техническими характеристиками генераторов переменного тока.

5. Проверьте начальную частоту вращения и мощность генератора переменного тока на стенде КИ-968.

Для этого установите генератор в устройство призмы стенда. Соедините с помощью переходной муфты вал ротора генератора с приводным валом стенда, отцентрируйте валы и надежно закрепите генератор.

Содержание отчета

1. Приведите электрическую схему генератора переменного тока и выпрямительного блока, обозначьте клеммы генератора, дайте их название, порядок проверки выпрямителя генератора (по указанию преподавателя).

2. Результаты проверки генератора _______ на стенде _______

Проверяемые величины	Используемые приборы	Данные проверки	Должно быть	Заключение
Частота вращения ротора (начальная), при которой генератор развивает заданное (номинальное) напряжение (14 В) без нагрузки, мин-1.
Частота вращения, при которой достигается номинальный или заданный ток при заданном напряжении (12,5 В; 14,0 В), мин-1.
Максимальный ток самоограничения при n =… мин-1, А.
Мощность генератора при токе I=…, Вт.

3. Анализ состояния генератора (по результатам проверки). Почему его нельзя использовать без регулятора напряжения.

6. Контрольные вопросы

1. Перечислите основные преимущества генераторов переменного тока, обусловившие их широкое распространение.

2. Назовите основные части генераторов и их назначение.

3. Перечислите выводные клеммы генератора и назовите подключаемые к ним элементы электрооборудования.

4. Почему генераторы переменного тока нельзя проверять «на искру»?

5. Как соединены между собой и с выпрямительным блоком обмотки статора (приведите схемы генераторов).

6. Объясните устройство выпрямительного блока: схему соединения диодов и работу их на внешнюю нагрузку.

7. Укажите основные неисправности генераторов: способы их обнаружения и устранения.

8. Перечислите операции технического ухода за генераторами переменного тока.

9. Объясните на примере генератора процесс получения переменного тока и его выпрямление в постоянный.

10. Как выявляют обрывы в обмотке возбуждения и проверяют исправность диодов?

11. Как определяют электрические неисправности в обмотках возбуждения и статора генератора?

7. Задание для самостоятельной работы

1. Исходя из рекомендуемой литературы (список приведен в конце методических указаний), изучить раздел «Генераторы переменного тока».

При изучении обратить внимание на: особенности конструкции и принцип работы генератора с подвижной и неподвижной обмоткой возбуждения, схему соединения обмоток статора, работу выпрямительного блока. Уясните работу диодов прямой и обратной полярности, подсоединение генератора к аккумуляторной батарее и реле-регулятору.

2. Заполните таблицу и дайте ответы на поставленные вопросы по испытанию генераторов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Регуляторы напряжения

Цель работы: изучить принцип работы и конструкции, бесконтактных регуляторов РР 350-А, РР 362-Б1, генераторных установок со встроенными интегральными регуляторами напряжения (ИРН) Я 112-А, Я 112-Б, Я 120 АТ. Научиться проверять исправность отдельных элементов реле-регуляторов.

Материальное обеспечение и пособия: реле-регуляторы и генераторные установки переменного тока с интегральными реле-регуляторами Я 112 Б, Я 112 А; схемы генераторных установок, плакаты, стенд КИ 968 с установленным генератором и реле-регулятором для испытания и проверки работы отдельных элементов регуляторов, комплект инструмента.

Общие сведения

Для нормальной и долговечной работы потребителей энергии необходимо, чтобы напряжение генератора не отклонялось от оптимального значения более чем на ± 3%. В зависимости от условий эксплуатации напряжение генератора должно превышать напряжение батареи на 12 – 25% для правильной ее подзарядки. Уменьшение напряжения генератора ниже оптимального приводит к быстрому разряду аккумуляторной батареи и затруднительному пуску двигателя. Повышение напряжения выше требуемого на 10–12% сокращает срок службы аккумуляторов и осветительных ламп в 2 – 2,5 раза.

ЭДС (Е), наводимая в фазных обмотках синхронного генератора, пропорциональна частоте n вращения ротора и величине магнитного потока возбуждения (Ф). Автоматическое изменение магнитного потока при различных скоростях вращения и нагрузках генератора осуществляют регуляторы напряжения путем изменения средней величины тока в обмотке возбуждения.

В настоящее время применяются электронные (бесконтактные), комбинированные (контактно-транзисторные) и интегральные реле-регуляторы.