Реферат на тему:
Электрогенераторы в начале XX века
Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833 г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838 Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.
Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 г. парижскими техниками братьями Пиксии. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикально оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867 гг.) создавались генераторы у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 г.
При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867 гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.
В 1870 г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г. А. Пачинотти.
В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873 г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длинной 1 км. Одни из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.
До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой. Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:
По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.
В 1827 венгр Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершен между 1852 и 1854) и стационарная и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.
Диск Фарадея
В 1831—1832 Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позднее названный законом Фарадея, заключался в том, что разница потенциалов образовывалась между концами проводника, который двигался перпендикулярно магнитному полю. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.
Конструкция была несовершенна, потому что ток самозамыкался через участки диска, не находившиеся в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактных проводов и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Позднее в униполярных генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких магнитов, распределенных по всему периметру диска, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.
Другой недостаток состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока. Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение. Обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.
Однако, последние достижения (редкоземельные магниты), сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе, и должны внести много усовершенствований в старые конструкции.
Основная статья Динамо-машина
Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Работа динамо-машины основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первую динамо-машину построил Pixii Ипполит Пикси в 1832.
Пройдя ряд менее значимых открытий, динамо-машина стала прообразом, из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.
Динамо-машина состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.
Большие мощные динамо-машины сейчас можно редко где увидеть, из-за большей универсальности использования переменного тока на сетях электропитания и электронных твердотельных преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до того, как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.
Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.
Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом, повысить общий КПД. МГД генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.
Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
— устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора.wreferat.baza-referat.ru
МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РФ
ТЮМЕНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Эксплуатацияавтомобильного транспорта»РЕФЕРАТ
По дисциплине: «Устройство автомобиля»
На тему:
Генераторы переменного тока
Выполнил:
студент группы ___________
Relax
Проверил:
Тюмень2001
Содержание
Стр.
Введение3
I. Устройство и работа генератора переменного тока3
II. Т.О. генератора8
III. Диагностика генератора9
Список использованной литературы10
ВведениеГенератор служит дляпреобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питаниявсех приборов электрооборудования автомобиля (кроме стартера) и для зарядааккумуляторной батареи.
Он является основным источником электрической энергиина автомобиле.
В настоящее время на автомобилях получили широкоераспространение генераторы переменного тока, что вызвано преимуществами ихконструкции перед генераторами постоянного тока: меньшая масса при той жемощности, большой срок службы, меньший расход меди (в 2—2,5 раза), возможностьповышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5— 3,0. В этомслучае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 25—50% своеймощности, что улучшает условия заряда аккумуляторной батареи на автомобиле, а,следовательно, и ее срок службы.
I. УСТРОЙСТВО И РАБОТАГЕНЕРАТОРАПЕРЕМЕННОГО ТОКАВал генератора приводится вовращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновиднымремнем. Передаточное число клиноременной передачи 1,7—2,0. При движенииавтомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современныхдвигателей составляет 500—600 об/мин, максимальная частота 4000—5000 об/мин.Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а, следовательно, и вала генератора можетдостигать 8 — 10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала.Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборыэлектрооборудования автомобиля, особенно лампы и контрольно-измерительные
приборы, рассчитаны напитание от постоянного напряжения 12 или 24 В. Поддержание постоянстванапряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузкигенератора (включения потребителей) выполняет специальный прибор, называемыйрегулятором напряжения.
При снижении частоты вращения коленчатого валадвигателя ниже 500-700 -об /мин напряжение генератора становится меньшенапряжения аккумуляторной батареи. Если батарею не отключить от генератора,она начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляцииобмоток генератора и разряду аккумуляторной батареи. При увеличении частотывращения коленчатого вала двигателя необходимо вновь включить генератор всистему электрооборудования. Включение генератора в системуэлектрооборудования, когда егонапряжение выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключение генератора отсети, когда его напряжение ниже напряжения аккумуляторной батареи, выполняетспециальный прибор, называемый реле обратного тока.
Генератор рассчитан на отдачу определенноймаксимальной для данного генератора величины тока, однако при неисправности всистеме электрооборудования (разряженная аккумуляторная батарея, короткоезамыкание и т. д.) генератор может отдавать ток больший, чем тот, на который онрассчитан. Длительная работа генератора в таком режиме приведет к егоперегреву и сгоранию изоляции обмоток. Для защиты генератора от перегрузкислужит специальный прибор, называемый ограничителем тока.
Все три прибора — регулятор напряжения, реле обратноготока и ограничитель тока—объединены в одном устройстве, называемом реле-регулятором.
В некоторых генераторах, напримерГ-250, переменного тока реле обратного тока и ограничитель тока могутотсутствовать, но в конструкции генератора имеются устройства, выполняющие функцииэтих приборов.
На рис. 1 показаноустройство генератора переменного тока Г-250. Генератор имеет статор 6с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных, назубцы статора. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединенныхпоследовательно. Фазные обмотки статора соединены звездой, и их выходные зажимыподключены к выпрямительному блоку 10.
<img src="/cache/referats/8391/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
Рис. 1
Устройство генераторапеременного тока Г-250
Корпус статора набран из отдельных пластинэлектротехнической стали. Обмотка возбуждения 4 генератора выполнена ввиде катушки и помещена на стальной втулке клювообразных полюсов ротора 13.Втулка, клювообразные полюсы ротора и контактные кольца 5 жестко закреплены навалу 3ротора (прессовая посадка на накатку). Магнитное поле, создаваемое обмоткойвозбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные июжные полюсы на роторе (рис.2) (Е.В.Михайловский,«Устройство автомобиля», с. 163).
<img src="/cache/referats/8391/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">
Рис.2
Ротор
При вращении ротора магнитноеполе полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя вкаждой фазе переменную э.д.с.
(рис. 3, б).
<img src="/cache/referats/8391/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">
Рис. 3
Схема выпрямления переменноготока
Токв обмотке возбуждения подводится через щетки 8 (рис.1)и контактные кольца 5, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щёткиукреплены в щеткодержателе 9.
Статоргенератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 1и 7,которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке 1со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжнойпланки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора.Крышки отлиты из алюминиевого сплава.
Сцелью уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник в задней крышке 7и отверстия в кронштейнах крышек армированы стальными втулками.
Вкрышках установлены шариковые подшипники 2 и 12 с двустороннимуплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.
Навыступающий конец вала 3 ротора крепится наружныйвентилятор 14 (рис. 1) и шкив 15. В крышках имеютсявентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Направлениедвижения охлаждающего воздуха — от крышки со стороны контактных колец квентилятору.
Вкрышке со стороны контактных колец устанавливается выпрямительный блок 10,собранный из кремниевых вентилей (диодов), допускающих рабочую температурукорпуса плюс 150°С.
<img src="/cache/referats/8391/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">
Рис. 4
Типы выпрямительных блоков
Выпрямительныйблок ВБГ-1. (рис. 4) состоит из трех моноблоков,соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя
(рис. 3, а<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">)
Каждые два вентиля выпрямителя размещены в моноблоке,выполняющем одновременно роль радиатора и токопроводящего зажила средней точкисхемы 3. В корпусе моноблока-радиатора 4 имеются два гнезда, вкоторых собраны р-п-переходывыпрямительных вентилей. В одном гнезде р-п-переходимеет на корпусе р-зону, а в другом —п-зону. Противоположные зоны переходов имеют гибкие выводы 9,которые соединяют моноблок с соединительными шинами 2. Отрицательная шинавыпрямительного блока соединена с корпусом генератора. В более позднихконструкциях выпрямительных блоков БПВ-4-45 (рис. 4, б)на ток 45 А применяют кремниевыевентили типа ВА-20, которые запрессованы в теплоотводы 12 отрицательной и положительнойполярности по три вентиля в каждый. Теплоотводы изолированы один от другогопластмассовыми втулками-изоляторами 13. Обратный ток вентилей непревышает 3 мА, а собранного блока —10 мА. Для генераторов с максимальноймощностью до 1200 Bт (Г-228) применяют кремниевые выпрямительныеблоки ВБГ-7-Г на ток 80 А (рис. 4, в) илиБПВ-7-100. В блоках БПВ-7Т и БПВ-7-100 применены вентили ВА-20 по двапараллельно в каждом плече, по шесть вентилей в каждом теплоотводе. БлокБПВ-7-100 на ток 100 Aи егоэлектрическая схема показаны на рис. 4, г.
Для снижения уровнярадиопомех в блоках, ВБР-7-Г и, БПВ-7-100 установлен параллельно зажимам «+», и«—» генератора конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ. Общий вид вентиля BA-20 показан на рис. 5.Номинальный ток вентиля 20 А., Для упрощения схемы, электрических соединений вентиливыпускаются вдвух исполнениях — с прямой и обратной полярностью корпусам (рис. 5, б). В вентилях прямой полярности «+»выпрямленного будет на корпусе, в вентилях обратной полярности будет «—»выпрямленного тока.
Вентили прямой и обратнойполярности различаются цветом маркировки, наносимой краской на донышке корпуса. Вентили прямойполярности: («+» на корпус) помечаюткрасной краской, а вентили обратной полярности ( «—» на корпус) — черной.
<img src="/cache/referats/8391/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">
Рис. 5
Кремниевыйвентиль ВА-20
Электрическая схема соединения обмоток генератораи выпрямителей показана на рис 3, а. Привращении ротора генератора в каждой фазе индуктируется переменноенапряжение изменение которого за одинпериод показано на рис. 3, б. После выпрямления кривые фазногонапряжения примут вид изображенный на рис. 3, в.Выпрямленное напряжение будет почтипостоянным, (линия 1 на рис. 3,в), причемчастота пульсаций выпрямленного напряжения будет в шесть раз больше, чемчастота в фазных обмотках (Ю.И. Боровских,«Устройство автомобилей»,с. 183).
С увеличением, частоты вращения повышается частотатока, индуктированного в фазных отмотках генератора переменного тока, ивозрастает индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при большой частоте,вращения ротора, когда генератор может отдавать максимальную мощность, не возникаетопасности его перегрузки, поскольку сила тока генератора ограничиваетсяповышенным индуктивным сопротивлением его обмоток. Это явление вгенераторах переменного тока называется свойством самоограничения. Автомобильныегенераторы Г-250, Г-270, Г-221 и другие сконструированы таким образом, что ненуждаются в ограничителе тока.
Свойствовентилей пропускать ток только в одном направлении (от генератора каккумуляторной батарее) исключаетнеобходимость установки в реле-регуляторе реле обратного тока. Такимобразом, реле-регуляторе работающем с автомобильным генератором переменного тока,может применяться только регулятор напряжения. Это значительно упрощаетконструкцию и снижает размеры, вес и стоимость реле-регулятора. Пути токачерез вентили выпрямителя припрохождении обмотками первой фазы северного и южного полюсов ротора показанына рис. 3, а стрелками. Как видно из схемы, при наличии в обмоткахпервой фазы переменного по направлению тока ток в цепи нагрузки (Rн) будетпостоянным. Аналогично происходит процесс и в других фазах.
II.Т.О. ГЕНЕРАТОРАОтказами и неисправностями генератораявляются: обрыв или короткое замыкание вобмотке статора генератора или в обмотке возбуждения, нарушение контакта щетокс кольцами и искрение щеток, износ подшипников генератора, поломка илиослабление пружины щеткодержателей, пробой диодов в выпрямителе, ослаблениенатяжения (чрезмерное натяжение) приводного ремня.
Неисправности генератора обнаруживаютсяпо показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправномгенераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть приработающем двигателе. Нарушение контакта щеток с кольцами возникает отзагрязнения, обгорания или их износа, выкрашивания или износа щеток, а такжеослабления или поломки нажимных пружин щеток. Загрязнение кольца следуетпротереть чистой тряпкой, обгоревшие кольца прочистить стеклянной бумагой,изношенную щетку заменить новой и притереть ее по кольцу.
III. ДИАГНОСТИКА ГЕНЕРАТОРА
Диагностирование генераторов сводится кпроверке ограничивающего напряжения и работоспособности генератора. Длявыполнения этой операции необходимо включить вольтметр параллельно потребителямтока. Ограничивающее напряжение проверяют при включенных потребителях тока(подфарниках и габаритных фонарях) и повышенной частоте вращения коленчатоговала двигателя. Оно должно быть в диапазоне 13,5-14,2 В. Работоспособностьгенератора оценивают по напряжению при включении всех потребителей на частотевращения, соответствующей полной отдаче генератора, которое должно быть не ниже12 В. Однако подобная методика проверки не может выявить характерные, хотя иредко встречающиеся неисправности генератора, такие, как обрыв или замыканиеобмоток статора на массу, обрыв илипробой диодов выпрямителя, ввиду значительных резервов работоспособностигенератора.
Эти неисправности легко выявляются похарактерному виду осциллограмм, связанному в первую очередь с увеличениемдиапазона колебания напряжения. При исправной работе генератора диапазонколебаний напряжения в сети не превышает 1-1,2 В, который обусловливаетсяпериодическим включением в цепь нагрузки первичной обмотки катушки зажигания.Это легко читается по осциллограмме осциллографа мотортестера (Элкон S-300,Элкон S-100А, К-461, К-488).
При одном пробитом (закороченном) диоде в результате его выпрямляющихсвойств диапазон колебания напряжения возрастает до 2,5-3 В. при общем снижениичастоты его колебаний. Средний уровень напряжения, показываемый вольтметром,при этом не меняется, однако выбросы напряжения приводят к снижениюдолговечности аккумуляторной батареи и других элементов электрооборудования (В.Л. Роговцев,«Устройство и эксплуатацияавтотранспортных средств», с.391).
Таким образом, одновременное применениеосциллографа и вольтметра позволяет быстро и объективно проводитьдиагностирование генераторов и реле-регуляторов переменного тока. Повышениенапряжения генератора более расчетного на 10-12% снижает срок службыаккумуляторной батарей в 2-3 раза.
Неисправный генератор заменяют илиремонтируют в условиях электроцеха, ограничивающее напряжение реле-регуляторарегулируют натяжением пружины якорька, а при отсутствии таковой возможностиреле-регулятор также заменяют. Бесконтактно-транзисторные реле-регуляторырегулируют только в условиях электроцеха.
Список использованной литературы:1.<span Times New Roman"">
Е.В. Михайловский, К.Б.Серебряков, Е.Я. Тур,Устройство автомобиля, Учебник. – М.: «Машиностроение»
1987.-350 с.
2.<span Times New Roman"">
Ю.И. Боровских, В.М.Кленников, А.А. Сабинин,Устройство автомобилей, Учебник. – М.:«Машиностроение»
1983.-320 с.
3.Сборники «Автомобилист»,Журнал. – М.: «Машиностроение»
1984.- 95с.
3.<span Times New Roman"">
С.И.Румянцев,Ремонт автомобилей, Учебник. –М.: «Машиностроение» 1981.- 230 с.4.<span Times New Roman"">
АвтомобильГАЗ-24 «Волга», Учебник. –М.: «Машиностроение» 1976г.- 200 с.5.<span Times New Roman"">
Автомобиль ЗИЛ-130, Учебник. – М.: «Машиностроение»1978г.- 180 с.
6.<span Times New Roman"">
В.Л. Роговцев, А.Г. Пузанков, В.Д. Олдфильд,Устройство и эксплуатацияавтотранспортных средств,
Учебник. –М.: «Транспорт» 1996. – 430с.
www.ronl.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Эксплуатация автомобильного транспорта»РЕФЕРАТ
По дисциплине: «Устройство автомобиля»
На тему:
Генераторы переменного тока
Выполнил:
студент группы ___________
Relax
Проверил:
Тюмень 2001
Содержание
Стр.
Введение | 3 |
I. Устройство и работа генератора переменного тока | 3 |
II. Т.О. генератора | 8 |
III. Диагностика генератора | 9 |
Список использованной литературы | 10 |
Генератор служит для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех приборов электрооборудования автомобиля (кроме стартера) и для заряда аккумуляторной батареи.
Он является основным источником электрической энергии на автомобиле.
В настоящее время на автомобилях получили широкое распространение генераторы переменного тока, что вызвано преимуществами их конструкции перед генераторами постоянного тока: меньшая масса при той же мощности, большой срок службы, меньший расход меди (в 2—2,5 раза), возможность повышения передаточного числа от двигателя к генератору до 2,5— 3,0. В этом случае на оборотах холостого хода двигателя генератор отдает до 25—50% своей мощности, что улучшает условия заряда аккумуляторной батареи на автомобиле, а, следовательно, и ее срок службы.
Вал генератора приводится во вращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновидным ремнем. Передаточное число клиноременной передачи 1,7—2,0. При движении автомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современных двигателей составляет 500—600 об/мин, максимальная частота 4000—5000 об/мин. Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а, следовательно, и вала генератора может достигать 8 — 10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала. Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборы электрооборудования автомобиля, особенно лампы и контрольно-измерительные
приборы, рассчитаны на питание от постоянного напряжения 12 или 24 В. Поддержание постоянства напряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузки генератора (включения потребителей) выполняет специальный прибор, называемый регулятором напряжения.
При снижении частоты вращения коленчатого вала двигателя ниже 500-700 -об /мин напряжение генератора становится меньше напряжения аккумуляторной батареи. Если батарею не отключить от генератора, она начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляции обмоток генератора и разряду аккумуляторной батареи. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя необходимо вновь включить генератор в систему электрооборудования. Включение генератора в систему электрооборудования, когда его напряжение выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключение генератора от сети, когда его напряжение ниже напряжения аккумуляторной батареи, выполняет специальный прибор, называемый реле обратного тока.
Генератор рассчитан на отдачу определенной максимальной для данного генератора величины тока, однако при неисправности в системе электрооборудования (разряженная аккумуляторная батарея, короткое замыкание и т. д.) генератор может отдавать ток больший, чем тот, на который он рассчитан. Длительная работа генератора в таком режиме приведет к его перегреву и сгоранию изоляции обмоток. Для защиты генератора от перегрузки служит специальный прибор, называемый ограничителем тока.
Все три прибора — регулятор напряжения, реле обратного тока и ограничитель тока—объединены в одном устройстве, называемом реле-регулятором.
В некоторых генераторах, например Г-250, переменного тока реле обратного тока и ограничитель тока могут отсутствовать, но в конструкции генератора имеются устройства, выполняющие функции этих приборов.
На рис. 1 показано устройство генератора переменного тока Г-250. Генератор имеет статор 6 с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных, на зубцы статора. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединенных последовательно. Фазные обмотки статора соединены звездой, и их выходные зажимы подключены к выпрямительному блоку 10.
Рис. 1
Устройство генератора переменного тока Г-250
Корпус статора набран из отдельных пластин электротехнической стали. Обмотка возбуждения 4 генератора выполнена в виде катушки и помещена на стальной втулке клювообразных полюсов ротора 13. Втулка, клювообразные полюсы ротора и контактные кольца 5 жестко закреплены на валу 3 ротора (прессовая посадка на накатку). Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные и южные полюсы на роторе (рис. 2) (Е.В. Михайловский, «Устройство автомобиля», с. 163).
Рис.2
Ротор
При вращении ротора магнитное поле полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя в каждой фазе переменную э.д.с.
(рис. 3,б).
Рис. 3
Схема выпрямления переменного тока
Ток в обмотке возбуждения подводится через щетки 8 (рис.1) и контактные кольца 5, к которым припаяны концы обмотки возбуждения. Щётки укреплены в щеткодержателе 9.
Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками 1 и 7, которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке 1 со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжной планки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора. Крышки отлиты из алюминиевого сплава.
С целью уменьшения износа посадочное место под шарикоподшипник в задней крышке 7 и отверстия в кронштейнах крышек армированы стальными втулками.
В крышках установлены шариковые подшипники 2 и 12 с двусторонним уплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.
На выступающий конец вала 3 ротора крепится наружный вентилятор 14 (рис. 1) и шкив 15. В крышках имеются вентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Направление движения охлаждающего воздуха — от крышки со стороны контактных колец к вентилятору.
В крышке со стороны контактных колец устанавливается выпрямительный блок 10, собранный из кремниевых вентилей (диодов), допускающих рабочую температуру корпуса плюс 150°С.
Рис. 4
Типы выпрямительных блоков
Выпрямительный блок ВБГ-1. (рис. 4) состоит из трех моноблоков, соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя
(рис. 3,а)
Каждые два вентиля выпрямителя размещены в моноблоке, выполняющем одновременно роль радиатора и токопроводящего зажила средней точки схемы 3. В корпусе моноблока-радиатора 4 имеются два гнезда, в которых собраны р-п-переходы выпрямительных вентилей. В одном гнезде р-п-переход имеет на корпусе р-зону, а в другом — п-зону. Противоположные зоны переходов имеют гибкие выводы 9, которые соединяют моноблок с соединительными шинами 2. Отрицательная шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора. В более поздних конструкциях выпрямительных блоков БПВ-4-45 (рис. 4,б) на ток 45 А применяют кремниевые вентили типа ВА-20, которые запрессованы в теплоотводы 12 отрицательной и положительной полярности по три вентиля в каждый. Теплоотводы изолированы один от другого пластмассовыми втулками-изоляторами 13. Обратный ток вентилей не превышает 3 мА, а собранного блока —10 мА. Для генераторов с максимальной мощностью до 1200 Bт (Г-228) применяют кремниевые выпрямительные блоки ВБГ-7-Г на ток 80 А (рис. 4, в) или БПВ-7-100. В блоках БПВ-7Т и БПВ-7-100 применены вентили ВА-20 по два параллельно в каждом плече, по шесть вентилей в каждом теплоотводе. Блок БПВ-7-100 на ток 100 A и его электрическая схема показаны на рис. 4, г.
Для снижения уровня радиопомех в блоках, ВБР-7-Г и, БПВ-7-100 установлен параллельно зажимам «+», и «—» генератора конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ. Общий вид вентиля BA-20 показан на рис. 5. Номинальный ток вентиля 20 А., Для упрощения схемы, электрических соединений вентиливыпускаются в двух исполнениях — с прямой и обратной полярностью корпусам (рис. 5, б). В вентилях прямой полярности «+» выпрямленного будет на корпусе, в вентилях обратной полярности будет «—» выпрямленного тока.
Вентили прямой и обратной полярности различаются цветом маркировки, наносимой краской на донышке корпуса. Вентили прямой полярности: («+» на корпус) помечают красной краской, а вентили обратной полярности ( «—» на корпус) — черной.
Рис. 5
Кремниевый вентиль ВА-20
Электрическая схема соединения обмоток генератора и выпрямителей показана на рис 3, а. При вращении ротора генератора в каждой фазе индуктируется переменное напряжение изменение которого за один период показано на рис. 3, б. После выпрямления кривые фазного напряжения примут вид изображенный на рис. 3,в. Выпрямленное напряжение будет почти постоянным, (линия 1 на рис. 3,в), причем частота пульсаций выпрямленного напряжения будет в шесть раз больше, чем частота в фазных обмотках (Ю.И. Боровских, «Устройство автомобилей», с. 183).
С увеличением, частоты вращения повышается частота тока, индуктированного в фазных отмотках генератора переменного тока, и возрастает индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при большой частоте, вращения ротора, когда генератор может отдавать максимальную мощность, не возникает опасности его перегрузки, поскольку сила тока генератора ограничивается повышенным индуктивным сопротивлением его обмоток. Это явление в генераторах переменного тока называется свойством самоограничения. Автомобильные генераторы Г-250, Г-270, Г-221 и другие сконструированы таким образом, что не нуждаются в ограничителе тока.
Свойство вентилей пропускать ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее) исключает необходимость установки в реле-регуляторе реле обратного тока. Таким образом, реле-регуляторе работающем с автомобильным генератором переменного тока, может применяться только регулятор напряжения. Это значительно упрощает конструкцию и снижает размеры, вес и стоимость реле-регулятора. Пути тока через вентили выпрямителя при прохождении обмотками первой фазы северного и южного полюсов ротора показаны на рис. 3, а стрелками. Как видно из схемы, при наличии в обмотках первой фазы переменного по направлению тока ток в цепи нагрузки (Rн) будет постоянным. Аналогично происходит процесс и в других фазах.
Отказами и неисправностями генератора являются: обрыв или короткое замыкание в обмотке статора генератора или в обмотке возбуждения, нарушение контакта щеток с кольцами и искрение щеток, износ подшипников генератора, поломка или ослабление пружины щеткодержателей, пробой диодов в выпрямителе, ослабление натяжения (чрезмерное натяжение) приводного ремня.
Неисправности генератора обнаруживаются по показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправном генераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть при работающем двигателе. Нарушение контакта щеток с кольцами возникает от загрязнения, обгорания или их износа, выкрашивания или износа щеток, а также ослабления или поломки нажимных пружин щеток. Загрязнение кольца следует протереть чистой тряпкой, обгоревшие кольца прочистить стеклянной бумагой, изношенную щетку заменить новой и притереть ее по кольцу.
III. ДИАГНОСТИКА ГЕНЕРАТОРА
Диагностирование генераторов сводится к проверке ограничивающего напряжения и работоспособности генератора. Для выполнения этой операции необходимо включить вольтметр параллельно потребителям тока. Ограничивающее напряжение проверяют при включенных потребителях тока (подфарниках и габаритных фонарях) и повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Оно должно быть в диапазоне 13,5-14,2 В. Работоспособность генератора оценивают по напряжению при включении всех потребителей на частоте вращения, соответствующей полной отдаче генератора, которое должно быть не ниже 12 В. Однако подобная методика проверки не может выявить характерные, хотя и редко встречающиеся неисправности генератора, такие, как обрыв или замыкание обмоток статора на массу, обрыв или пробой диодов выпрямителя, ввиду значительных резервов работоспособности генератора.
Эти неисправности легко выявляются по характерному виду осциллограмм, связанному в первую очередь с увеличением диапазона колебания напряжения. При исправной работе генератора диапазон колебаний напряжения в сети не превышает 1-1,2 В, который обусловливается периодическим включением в цепь нагрузки первичной обмотки катушки зажигания. Это легко читается по осциллограмме осциллографа мотортестера (Элкон S-300, Элкон S-100А, К-461, К-488).
При одном пробитом (закороченном) диоде в результате его выпрямляющих свойств диапазон колебания напряжения возрастает до 2,5-3 В. при общем снижении частоты его колебаний. Средний уровень напряжения, показываемый вольтметром, при этом не меняется, однако выбросы напряжения приводят к снижению долговечности аккумуляторной батареи и других элементов электрооборудования (В.Л. Роговцев, «Устройство и эксплуатация автотранспортных средств», с.391).
Таким образом, одновременное применение осциллографа и вольтметра позволяет быстро и объективно проводить диагностирование генераторов и реле-регуляторов переменного тока. Повышение напряжения генератора более расчетного на 10-12% снижает срок службы аккумуляторной батарей в 2-3 раза.
Неисправный генератор заменяют или ремонтируют в условиях электроцеха, ограничивающее напряжение реле-регулятора регулируют натяжением пружины якорька, а при отсутствии таковой возможности реле-регулятор также заменяют. Бесконтактно-транзисторные реле-регуляторы регулируют только в условиях электроцеха.
Е.В. Михайловский, К.Б. Серебряков, Е.Я. Тур,
Устройство автомобиля, Учебник. – М.: «Машиностроение»
1987.- 350 с.
Ю.И. Боровских, В.М. Кленников, А.А. Сабинин,
Устройство автомобилей, Учебник. – М.: «Машиностроение»
1983.- 320 с.
3. Сборники «Автомобилист», Журнал. – М.: «Машиностроение»
1984.- 95 с.
С.И. Румянцев, Ремонт автомобилей, Учебник. – М.: «Машиностроение» 1981.- 230 с.
Автомобиль ГАЗ-24 «Волга», Учебник. – М.: «Машиностроение» 1976г.- 200 с.
Автомобиль ЗИЛ-130, Учебник. – М.: «Машиностроение»
1978г.- 180 с.
В.Л. Роговцев, А.Г. Пузанков, В.Д. Олдфильд,
Устройство и эксплуатация автотранспортных средств,
Учебник. – М.: «Транспорт» 1996. – 430с.
Билеты: Техническое обслуживание летательных аппаратов (шпаргалки) Для обеспечения жизнедеятельности на самолете необходимо поддерживать в заданных пределах следующие параметры внутри кабины: давление воздуха не менее 300 мм рт. ст.; парциальное давление кислорода вдыхаемого воздуха не менее 110 мм'рт.
Реферат Электродвигатели Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту. Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую, и наоборот. Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называются генератором.
Практические занятия и отчеты: Испытания генераторов постоянного тока методом взаимной индукции Испытания электрических машин под нагрузкой проводятся для определения КПД непосредственным методом, при настройке коммутации и её проверке в машинах постоянного тока и коллекторных машинах переменного тока, при испытаниях на нагревание и часто при проведении испытаний на надёжность. В соответствии с ГОСТ-25000-81 при испытаниях используются методы непосредственной или косвенной нагрузки.
Реферат Электропривод XXI век - это мир техники. Могучие машины добывают из недр земли миллионы тонн угля, руды, нефти. Мощные электростанции вырабатывают миллиарды киловатт-часов электроэнергии. Тысячи фабрик и заводов изготавливают одежду, радиоприемники, телевизоры, велосипеды, автомобили, часы и другую необходимую продукцию. Телеграф, телефон и радио соединяет нас со всем миром.
Курсовая: Расчёт мощности судовой электростанции Насос осушительный Р = 4кВт, насос пожарный Р = 10кВт, насос санитарный Р = 4кВт, вентилятор МО Р = 6кВт, вентилятор жилых помещений – 2шт. Р = 0,1кВт. Р/станция «Линда-М», Р = 0,5кВт; УКВ Р/станция, Р = 0,5кВт; НВУ, Р = 0,2кВт; Р/локатор «Донец», Р = 0,4кВт; эхолот, Р = 0,3кВт; плита камбузная, Р = 7кВт; Эл.кипятильник, Р = 2,5кВт; освещение и бытовые приемники, Р =3,5кВт.
Курсовая: Аккумулятор и генератор для автомобиля На автомобилях и автобусах при меняются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Батареи служат для питания всех потребителей электрической энергии систем зажигания, пуска, Для питания потребителей совместно с генератором, когда потребляемая
Контрольная: Генератор индукторного типа с жидкостным охлаждением Электрооборудование автомобилей- комплекс приборов, устройств и электромашин объединенных общей электрической сетью. На автомобилях применяется однопроводная система включения приборов электрооборудования, при которой вторым проводом является масса (“-“пр
Реферат КПД трансформатора. Устройство и работа Трансформаторы - один из основных видов электротехнического оборудования. Благодаря им можно получать электрическую энергию, при наиболее удобном напряжении, передавать ее с минимальными потерями напряжения и использовать при напрядении, рассчитанном на л
nreferat.ru
