Лекция 7 «Генераторы переменного тока и выпрямители»

Принцип действия генератора переменного тока. В си­стемах электроснабжения пассажирских вагонов широко применяются генераторы переменного тока индукторного типа. В отличие от обычного синхронного генератора они не имеют обмоток на роторе и колец с щетками для подвода к нему тока. Такие генераторы по сравнению с генераторами постоянного тока ввиду отсутствия щеточно-коллекторного аппарата надежны в работе и требуют более простого ухода.

В индукторном генераторе (рис. 3.4) обмотки переменно­го тока 5 выполняются неподвижными и закладываются в пазы (впадины) статора 3, причем каждая обмотка охваты­вает один из зубцов 1. Обмотка возбуждения также непод­вижна и выполнена в виде двух кольцевых катушек 6 (тороидов), которые соединены последовательно и располо­жены в двух подшипниковых щитах 7. Ротор состоит из равномерно расположенных зубцов 10 и пазов 11, кото­рые образуют как бы полюса машины.

Рис. 3.4. Схема индукторного генератора переменного тока

с зубчатым ротором

Если через обмотки возбуждения 6 пропустить ток, то создается магнитный поток Ф, который замкнется по це­пи (штриховая линия). Он пройдет по подшипниковому щиту 7, через воздушный зазор 8, по втулке 9 ротора в осевом направлении, через зубцы 10 ротора, воздушный зазор 4, зубцы 1 статора, остов 2 и снова войдет в подшипниковый щит. При вращении ротора зубцы 1 ста­тора поочередно совпадают с зуб­цами 10 и пазами 11 ротора. При взаимном совпадении зубцов (рис. 3.5, а) между ними будет наимень­ший воздушный зазор, магнитное сопротивление также минимальное и обмотки W1, расположенные на данном зубце статора, пересекают­ся магнитным потоком Ф_макс. При совпадении зубца статора с пазом ротора (рис. 3.5, б) зазор наибольший, магнитное сопротивление увеличивается и обмотки пересекаются

магнитным потоком Ф_мин. Таким образом, при вращении ротора пульсирует магнитный поток и в обмотках W1, расположенных на зубцах статора, индуктируется пере­менная ЭДС, а при подключении нагрузки в них потечет переменный ток.

Рис. 3.5 Изменение потока в зубцах статора

при различном положении ротора

В отличие от обычного синхронного генератора ма­гнитный поток, пронизывающий обмотки W1 статора, не изменяется по направлению (не меняет своего знака).

Вагонные генераторы типов ГСВ (синхронный вагон­ный генератор), ГВ (вагонный генератор) имеют на рото­ре шесть зубов и шесть пазов, которые образуют как бы пары полюсов р, поэтому эти генераторы являются 12-полюсными машинами. Частота переменной ЭДС (тока) зависит от частоты вращения ротора и числа пар полю­сов и определяется по формуле f = рn/60, откуда наи­большая частота переменного тока при наибольшей час­тоте вращения ротора 4000 об/мин равна 400 Гц.

Процесс самовозбуждения генератора происходит так же, как и в генераторе постоянного тока с параллельным возбуждением, за счет остаточного магнетизма. Причем основная обмотка возбуждения питается от обмотки ста­тора через специальный выпрямитель, а величина тока возбуждения и соответственно магнитного потока регули­руется или изменением индуктивного сопротивления (при РНГ с магнитным усилителем), или путем изменения дли­тельности импульсов тока (при РНГ на тиристоре).

Устройство генератора переменного тока. В системах электроснабжения применяются генераторы типов ГСВ-2, ГСВ-8, 2ГВ.001, 2ГВ.003, которые аналогичны по конст­руктивному исполнению и принципу действия. Отлича­ются они мощностью, которая на выходе выпрямителя для генераторов ГСВ-2 и ГСВ-8 составляет 5,5 кВт, для 2ГВ.001 - 6,5 кВт, для 2ГВ.003 - 8 кВт. Кроме того, схе­ма дополнительной обмотки статоров генераторов ГСВ-2, ГСВ-8 и 2ГВ.001 трехфазная, мостовая, а генератора 2ГВ.003 - однофазная с выводом средней точки. У гене­раторов ГСВ-2 и ГСВ-8 привод плоскоременный, у 2ГВ.001 - клиноременный, у 2ГВ.003 - ременно-редукторно-карданный.

Генераторы ГСВ-2, ГСВ-8 и 2ГВ.001 уста­новлены под кузовом вагона, 2ГВ.003 - на концевой бал­ке рамы тележки котловой стороны вагона.

Генератор переменного тока со смешанным возбужде­нием типа 2ГВ.003 применяется в системах электроснаб­жения ЭВ-7, ЭВ-10, ЭВ-20, ЭВ-26 (ЭВ - электрооборудо­вание вагонное), устанавливаемых на вагонах без конди­ционирования воздуха.