Генераторы переменного тока

Устройство. На автомобилях применяют трехфазные синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением. Так как для подзарядки аккумуляторных батарей на автомобиле необходим постоян­ный ток, генераторы переменного тока снабжены выпрямителями. Современные генераторы переменного тока оснащены кремниевыми выпрямительными устройствами, размещенными внутри корпуса ге­нератора.

Генераторы Г250, Г266, Г271, наиболее широко применяемые, имеют одинаковую конструктивную схему (рис. 16).

Обмотка 8, в которой индуктируется переменный ток, располо­жена на неподвижном статоре, а обмотка возбуждения 11 — на вра­щающемся роторе.

Статор генератора состоит из сердечника 10, набранного из изолированных листов электротехнической стали, и обмотки 8. Сердечник статора закреплен между двумя алюминиевыми крышками 1 и 13, стянутыми винтами. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет 18 зубцов, равномерно расположенных по окружности, на которые надеты катушки обмотки статора. Катушки крепятся при помощи текстолитовых клиньев. Изоляция катушек от сердечника выполнена из электротехнического картона. Статор в сборе пропитывают электроизоляционным лаком. Каждая из трех фаз обмотки статора объединяет по шесть последователь­но соединенных катушек. Соединена обмотка статора по схеме «звезда».

Свободные концы фаз обмотки статора присоединены к трем клеммам 2 выпрямительного блока 3. Шесть кремниевых диодов выпрямительного блока соединены по трехфазной двухполупериодной схеме выпрямления. Выходы трех диодов прямой проводимос­ти объединены контактной пластиной 16, а выходы трех диодов обратной проводимости — контактной пластиной 15.

Выпрямительный блок крепится к крышке 1 болтами. Крепеж­ные болты соединены с контактными пластинами выпрямительного блока и выполняют функцию токопроводов. Три болта замыкают на корпус контактную пластину диодов обратной проводимости. Один болт, соединенный с контактной пластиной диодов прямой проводи­мости, образует на крышке 1 изолированный от корпуса вывод « + » генератора, а винт, ввернутый в крышку 1, служит отрица­тельным выводом.

Обмотка возбуждения 11 выполнена в виде одной круглой катушки, закрепленной на стальной втулке 12. С боков обмотка за­креплена двумя клювообразными половинами 9 сердечника ротора. Клювы одной половины сердечника входят в промежутки меж­ду клювами другой. Каждая половина сердечника имеет по шесть клювов, которые при работе генератора образуют 12 полюсов ротора. Сердечник ротора напрессован на вал, опорами которому служат два шариковых подшипника закрытого типа. Подшипники уста­новлены в крышках генератора. При сборке подшипники запол­няют смазкой и в процессе эксплуатации в смазке не нуждаются. Концы обмотки возбуждения припаяны к двум медным контактным кольцам 4. Контактные кольца закреплены на валу ротора при помощи изоляционных втулок.

На крышке 1 винтами крепится щеткодержатель 6. В направ­ляющих отверстиях щеткодержателя установлены две графитовые щетки 5, которые под действием пружин 7 прижимаются к контакт­ным кольцам. Одна щетка, изолированная от корпуса, соединена с выводом Ш, который выполняется в виде болтового (рис. 16, б) или штекерного зажима. Другая щетка соединена с корпусом генера­тора.

Генераторы оснащены крыльчаткой 14, создающей поток охлаждающего воздуха. Поток воздуха поступает внутрь генераторов через окна в крышках. Генераторы серии Г250 имеют большое число модификаций (Г1, Ж1, Е1, И1 и т. д.). Отличаются друг от друга генераторы этой серии конструкцией шкивов.

Генератор Г272 имеет лишь одно конструктивное отличие от генераторов серии Г250. У него обе щетки .изолированы от кор­пуса и выведены наружу посредством штекеров.

Генератор Г286 конструктивно аналогичен генераторам серии Г250, но имеет большие габаритные размеры и массу. Обмотка статора этого генератора соединена по схеме «треугольник».

Генератор Г221 (рис. 17) имеет ряд конструктивных особенностей по сравнению с генераторами серии Г250.

Сердечник 12 статора, закрепленный между двумя алюминиевыми крышками 1 и 14 болтами 2, имеет 36 зубцов. Число катушек обмотки 10 статора — 18. Так как число зубцов вдвое больше числа катушек, они нанизаны на зубцы с чередованием через один. Нулевая точка обмотки статора/ соединенной звездой, выведена наружу посредством изолированного штекера.

Свободные концы фаз обмотки статора присоединены к клеммам 3 выпрямительного устройства.

Выпрямительное устройство генератора Г221 не объединено кон­структивно в виде блока, как у генераторов серии Г250. Оно выполнено на базе специальных диодов ВА-20. Диоды 4 обрат­ной проводимости запрессованы своими корпусами, которые являют­ся выводами, в крышку 1. Диоды прямой проводимости (на рисунке не показаны) запрессованы в пластину, изолированную от корпуса генератора и закрепленную на крышке 1 болтами. Один из крепежных болтов выведен наружу и является .положительным выводом 7 генератора.

Обмотка возбуждения 13, выполненная в виде цилиндрической катушки, надета на стальную втулку 16 и скреплена двумя клювообразными половинами // сердечника ротора. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам 5, на которые опи­раются щетки 6 щеткодержателя 8. Одна щетка соединена с корпусом генератора, другая — со штекером 9, который является выводом обмотки возбуждения. Охлаждение генератора осущест­вляется крыльчаткой 15 через вентиляционные отверстия в крышках.

Характеристики. Генераторы переменного тока с электромаг­нитным возбуждением не обладают свойством самовозбуждения. Поэтому в начале работы генератора обмотка возбуждения пи­тается от аккумуляторной батареи. Лишь когда напряжение генератора становится больше напряжения аккумуляторной батареи, питание обмотки возбуждения осуществляется через выпрямитель от обмотки статора.

При протекании тока по обмотке возбуждения вокруг рото­ра возникает магнитное поле, в области которого находится и обмотка статора. При вращении ротора магнитные силовые линии поля ротора пересекают фазы обмотки статора и в них наводят­ся э.д.с. переменного направления, сдвинутые на 120°. Под дей­ствием э.д.с. при подключении к генератору потребителей по обмотке статора протекает переменный ток, который выпрямля­ется диодами.

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограниче­ния максимальной силы тока при увеличении числа подключен­ных потребителей и возрастании частоты вращения ротора. Это обусловлено следующими причинами. При возрастании числа потре­бителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается. Благодаря этому в катушках статора наводится меньшая э.д.с. и максимальная сила тока, отда­ваемого генератором, ограничивается.

При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора. Вследствие этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.

Технические данные некоторых типов генераторов переменного тока с электромагнитным возбуждением приведены в табл. 6.