Тема: Генератори перемінного струму і реле-регулятори
1. Генератори перемінного струму призначення і класифікація.
1. Генератори перемінного струму призначення і класифікація. Генератор на тракторі і автомобілі – основне джерело енергії, призначений для живлення всіх споживачів (крім стартера) і підзарядки акумуляторної батареї при працюючому двигуні.
Для зарядки акумуляторної батареї необхідний постійний струм, тому генератори перемінного струму мають вбудовані випрямляючі пристрої, які зібрані на напівпровідникових кремнійових вентилях (діодах).
Нормальна робота споживачів може бути забезпечена тільки під час живлення їх струмом з оптимальною стабільною напругою. Напруга генератора внаслідок шести-, семи-, восьмиразової зміни частоти обертання ротора і струмового навантаження не залишається постійною. Задана напруга за різних частот обертання підтримується за допомогою регулятора напруги.
Комплект генератора перемінного струму називають генераторною установкою перемінного струму.
Генератори поділяють на: безконтактні індукторні та з обмоткою збудження, яка обертається і контактними кільцями.
Генератори, в яких магнітний потік в статорних обмотках змінюється тільки за значенням за рахунок переміщення феромагнітної маси ротора, називають індукторними.
Генератор Г306 (рис.32) встановлюють на двигунах СМД-14, Д-240, Д-37Е і ін. Він становить собою трьохфазну безконтактну машину з одностороннім електромагнітним збудженням і вмонтованим випрямляючим блоком.
Генератор Г250 (з різними розмірами приводних шківів) встановлюють на автомобілях ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, ГАЗ-24, УАЗ-469, “Москвич” і ін. Він представляє собою трифазну синхронну електричну машину з електромагнітним збудженням і вбудованим двохнапів періодним випрямним блоком. Максимальна потужність – 630 Вт, номінальна напруга – 14 В. Основні частини генератора: статор 1 (рис. 33, а), ротор 20, передня 22 і задня 3 кришки, шків 19, вентилятор 21 і випрямний блок 4.
Рис. 32. Генератор змінного струму: 1 – задня лапа; 2 – кришка підшипника; 3 – панель вивідних клем; 4 – задня кришка; 5 – обмотка статора; 6 – статор; 7 – ротор; 8 – обмотка збудження; 9 – передня кришка; 10 – випрямний блок; 11 – вал ротора; 12 – діод; 13 – шків з вентилятором; 14 і 16 – підшипники; 15 – стяжний фасонний болт
Статор складається з пластин електротехнічної сталі, зварених між собою. З внутрішньої сторони в пазах статора за допомогою текстолітових клинів закріплені 18 котушок фазних обмоток. Котушки містять по 13 витків дроту ПЭВ-2 діаметром 1,35...1,45 мм. Фази, що містять по шість котушок, сполучені в “зірку”. Кінці фаз спаяні, а початки сполучені із затискачами кремнієвого випрямного блоку типу БПВ-45 або ВБГ-1.
Ротор генератора, на валу якого розташовані втулка 13 з обмоткою 12 збудження, полюсні наконечники 11 і два контактні кільця 6 з ізолюючими втулками, обертається в двох шарикопідшипниках 5 і 14, встановлених в кришках 3 і 22. Обмотка збудження складається з 570 витків дроту діаметром 0,74...0,83 мм. Її опір при температурі 25 оС – 3,7 ±0,2 Ом. Обмотки ротора і статора просочені лаком. Підшипники передньої і задньої кришок ущільнені з двох сторін.
Кришки генератора спільно з кріпильними лапами відлиті з алюмінієвого сплаву. В отвори лап і в місця посадки підшипників для підвищення міцності і довговічності встановлені армовані сталеві втулки. Друга лапа передньої кришки служить для кріплення натяжної планки. В обох кришках зроблені вентиляційні вікна.
Випрямний блок БПВ-45 складається з двох шин – тепловідводів 1 і 6 (рис.33, б) із запресованими в них діодами типу ВА20 прямої 3 і зворотній 2 полярності. Тепловідводи скріпляють гвинтовими затискачами 4 через ізолюючі втулки 5. Виводи діодів прямої і зворотньої полярностей попарно сполучені між собою гвинтовими затисками 4, до яких підключені початки фазних обмоток статора. Випрямні блоки БПВ-4, ВБГ-1 і ВБГ-1Б взаємозамінні.
Рис. 33. Генератор Г250-Ж1: а –загальний вигляд: 1 – статор; 2 – обмотка статора; 3 – кришка; 4 – випрямний блок; 5 і14 – підшипники; 6 – контактні кільця; 7 – щітки; 8 – клема “Ш”; 9 – щіткотримач; 10 – болт кріплення щіткотримача;11 – полюсний наконечник; 12 – обмотка збудження; 13 – сталева втулка;15 – шпонка; 16 – шайба; 17 – гайка кріплення шківа; 18 – втулка упорна; 19 – шків; 20 – ротор; 21 – вентилятор; 22 – кришка; 23 – стяжний болт ; б – випрямний блок БПВ4-45: 1 – негативна шина (тепловідвід); 2 – діод ВА-20 зворотної полярності; 3 – діод ВА-20 прямої полярності; 4 – затискач для виводу фази генератора; 5 – ізоляційні втулки; 6 – позитивна шина
2. Регулятори напруги. Для нормальної і довговічної роботи споживачів необхідно, щоб напруга генератора не відхилялася від оптимального значення більш ніж на ± 3 %. Залежно від умов експлуатації воно повинне перевищувати напругу батареї на 12...25 % (для правильного її заряджання). Зменшення напруги генератора нижче за оптимальне приводить до швидкого розряду акумуляторної батареї і утрудняє пуск двигуна. Підвищення напруги вище потрібної на 10... 12 % скорочує термін служби акумуляторів і освітлювальних ламп в 2...2,5 раза.
Електрорушійна сила (Е), що наводиться у фазних обмотках синхронного генератора, пропорційна частоті обертання (п) ротора і магнітному потоку (Ф) збудження. Напруга (U) генератора на холостому ходу, у разі збудження від зовнішнього джерела струму, рівна його ЕРС
U = Е = Се пФ,
де Се – постійний коефіцієнт для цього типу генератора.
Із збільшенням струмового навантаження напруга генератора знижується на величину падіння його в якорі:
U = Е –1rя = Се пФ –1rя.
Для підтримки постійної напруги генератора магнітний потік необхідно змінювати обернено пропорційно до частоти обертання. Магнітний потік при різних частотах обертання і навантаженнях генератора автоматично змінюється регулятором напруги, який коректує середнє значення струму в обмотці збудження вмиканням в її ланцюг живлення додаткових резисторів або шунтуванням їх при збільшенні частоти обертання і зниженні навантаження. Додаткові резистори знижують струм і магнітний потік обмотки збудження, а отже, і напругу генератора нижче необхідного рівня, тому вони вмикаються на короткі проміжки часу, різні при різних частотах обертання ротора. Широко застосовуються електромеханічні, електронні (безконтактні) і комбіновані (контактно-транзисторні) регулятори напруги.
Існує два види електромеханічних вібраційних реле-регуляторів: одно ступінчаті і двох ступінчаті.
Використовувані регулятори напруги: контактно-транзисторні, безконтактні електронні, інтегральні (ИРН).
Генератори змінного струму Г306 і Г250 працюють з контактно-транзисторними регуляторами напруги, які забезпечують відносно високу надійність, довговічність і точність регулювання, а також підвищену потужність генераторних установок.
Реле-регулятори РР362 призначені для роботи з автомобільними, а РР362Б – з тракторними генераторами змінного струму, розрахованими на номінальну напругу 14 В.
Модернізовані контактно-транзисторні реле-регулятори РР362А і РР362Б містять в собі два електромеханічних вібраційних реле-регулятора напруги (РН), реле захисту (РЗ), транзистор V, два діоди Vr, Vs і резистори (рис. 34). В регуляторі РР362Б, крім того, є резистор Rcp і перемикач післясезонного регулювання ППР “Зима-літо”. Регулятор напруги і реле захисту розташовані на панелі в ущільненому корпусі приладу.
Регулятори напруги з електромеханічними реле вимагають частого регулювання, оскільки пружність пружин, форма контактів і зазор між ними з часом змінюються. Вони також недостатньо довговічні і надійні внаслідок зношування і забруднення контактів.
За принципом регулювання напруги електронні (безконтактні) регулятори напруги ідентичні з контактно-транзисторними регуляторами, але в них електромеханічні реле замінені електронними приладами.
Рис. 34. Контактно-транзисторний реле-регулятор РР 362:РН – регулятор напруги; 1 – ярмо; 2 – пружина; 3 – сердечник; 4 – якір; Р – реле захисту; V – транзистор П217; Vг – діод КД202В; V з – замикаючий діод Д242; Rд – додатковий резистор; Rо.с. – резистор зворотного зв’язку; TБП – пластина термобіметалева; В і Ш – затискачі; ППР – перемикач післясезонного регулювання; Rс.р – резистор сезонного регулювання; R Н – опір навантаження споживачів; S – вимикач маси; Н – контрольна лампа