19.3. Регулювання напруги та обмеження сили струму генератора

26.08.2015

Бібліотека
19.3. Регулювання напруги та обмеження сили струму генератора

Напруга на щітках генератора залежить від кількості обертів якоря. Тому при великому числі оборотів колінчастого валу двигуна напруга генератора може перевищити розрахункову величину, що викличе перегорання ламп і тонких обмоток приладів, а також сильне збільшення зарядного струму акумуляторної батареї. Постійна напруга генератора підтримують електромагнітні регулятори напруги.

Крім регулятора напруги, необхідний також обмежувач струму, так як навіть при постійному напрузі струм, що віддається генератором в зовнішній ланцюг, змінюється в залежності від опору цієї ланцюга. Чим більше включено споживачів (навантаження генератора), тим менше опір цій ланцюги (ланцюг паралельна) і тим більше, отже, струм, що віддається генератором (струм навантаження). При надмірному ж струмі сильно нагріті обмотки генератора можуть бути пошкоджені.

Дія електромагнітних регуляторів і обмежувачів заснована на зменшенні магнітного потоку обмотки збудження, в якому обертається якір генератора. Тому зменшувати магнітний потік необхідно в момент перевищення якорем генератора обертів, при яких генератор дає нормальне напруга, або коли струм у зовнішній ланцюга стане більше розрахункової величини. Зменшення магнітного потоку досягається автоматичним включенням в ланцюг обмотки збудження додаткового опору.

Значно рідше застосовуються генератори, у яких зарядний струм регулюється третьої додаткової щіткою. Порівняно постійна напруга підтримується завдяки паралельній роботі генератора і акумуляторної батареї.

Регулятор напруги — це електромагнітний прилад, що складається з ярма з сердечником 8 (рис. 116) і обмоткою 7, включеної паралельно якорю Я генератора. Додатковий опір 2 включено паралельно замкнутим контактів 3 і 4; при розмиканні контактів опір вводиться в ланцюг обмотки збудження Ш (шунт). 19.3. Регулювання напруги та обмеження сили струму генератора

Рис. 116 — Схема регулятора напруги:

1 — провід; 2 — додатковий опір; 3 — нерухомий контакт; 4 — рухомий контакт; 5 — якірець; 6 — пружина; 7 — обмотка регулятора; 8 — ярмо з сердечником; 9 — провід; Ш — шунт (обмотка збудження); Я — якір генератора.

При замкнутих контактах 3 і 4 регулятора напруги струм проходить по наступним провідникам:

а) через обмотку регулятора: позитивна щітка — маса — обмотка 7 — провід 1 — негативна щітка;

б) через обмотку збудження генератора: позитивна щітка — обмотка збудження Ш — провід 9 — ярмо 8 — контакти 4 і 3 — провід 1 — негативна щітка (шлях струму показаний на схемі стрілками).

Коли напруга генератора підвищиться до розрахункового межі, сердечник ярма 8, намагнічується струмом, що проходить по обмотці 7, притягне до себе якір 5 і контакти 3 і 4 розімкнуться. При цьому в ланцюг обмотки збудження включиться опір 2; тому напруга генератора різко впаде, що спричинить зменшення струму в обмотці 7 і її магнітного потоку, а отже, і зниження намагніченості осердя. Контакти під дією пружини 6 знову з’єднаються і замкнутий накоротко опір 2, поки напруга генератора знову не зросте, і т. д. Контакти 3 і 4 розмикаються і замикаються настільки швидко, що напруга на щітках генератора практично залишається постійним при зміні числа обертів якоря в широких межах.

Обмежувач струму не дозволяє струму генератора перевищувати розрахункову величину і працює за тим же принципом, що і регулятор напруги, але відрізняється від нього вмиканням обмотки електромагніту. Обмотка 3, що складається з невеликого числа витків товстого дроту (рис. 117), включена послідовно між генератором і споживачами 1. 19.3. Регулювання напруги та обмеження сили струму генератора

Рис. 117 — Схема обмежувача струму:

1 — лампа розжарювання (споживачі); 2 — провід; 3 — обмотка обмежувача; 4 — пружина; 5 — якірець; 6 — рухомий контакт; 7 — нерухомий контакт; 8 — провід; 9 — ярмо з сердечником; 10 — додатковий опір; Ш — шунт (обмотка збудження); Я — якір генератора.

При замкнутих контактах 6 і 7 обмежувача струму та включених споживачів шляху струму будуть наступні:

а) через обмотку обмежувача: позитивна щітка — споживачі 1 — провід 2 — обмотка 3 — ярмо 9 — негативна щітка;

б) через обмотку збудження генератора: позитивна щітка — обмотка збудження Ш — провід 8 — контакти 7 і 6 — якірець 5 — ярмо 9 — негативна щітка (шлях струму вказано на схемі стрілками).

При досягненні струмом розрахункової сили у зовнішній ланцюга, а значить і в обмотці 3, контакти 6 і 7 розмикаються і в ланцюг обмотки збудження включається додатковий опір 10. Внаслідок зменшення струму в обмотці збудження напруга генератора, а отже, і струм, що віддається генератором в зовнішній ланцюг, знизяться, контакти знову замкнуться під дією пружини 4 і замкнутий накоротко опір; процес протікає так само, як при роботі регулятора напруги.

При відключенні споживачів (крім акумуляторної батареї) обмежувач струму підтримує постійну величину зарядного струму незалежно від збільшення числа обертів колінчастого вала двигуна; при включенні різних споживачів зарядний струм буде зменшуватися в залежності від опору зовнішнього кола (навантаження). При цьому, якщо струм зовнішньої ланцюга перевищує максимально допустимий обмежувачем, то, крім струму генератора, в зовнішній ланцюг піде струм з акумуляторної батареї, тобто батарея буде розряджатися.

Обмежувачі струму і регулятори напруги працюють не одночасно. Поки струм, що віддається генератором, не досягає допустимої максимальної величини, працює тільки регулятор напруги. Коли струм генератора досягає граничної величини, обмежувач струму включає додатковий опір, а регулятор напруги перестає працювати.

Генератори з третьої щіткою встановлювалися на автомобілях «Москвич» (до 1953 р.), ГАЗ-ММ, ЗІС-5М. Схема генератора з третьої щіткою показана на рис. 118. Генератор, виконаний за цією схемою, має, крім двох головних щіток (позитивної 4 і негативною 3), третю (додаткову) щітку 1. До цієї щітки приєднана одним кінцем обмотка 2 порушення. Другим кінцем ця обмотка з’єднана з головною щіткою 4. При такому включенні обмотки збудження струм її залежить тільки від величини ЕРС, що виникає у витках обмотки, розташованих між головною 4 і третьою 1 щітками. 19.3. Регулювання напруги та обмеження сили струму генератора

Рис. 118 — Схема генератора з третьої щіткою:

1 — третя (додаткова) щітка; 2 — обмотка збудження; 3 — негативна щітка; 4 — позитивна щітка.

Автоматичне обмеження струму в трехщеточных генераторах грунтується на взаємодії магнітних потоків, створюваних струмом обмотки збудження і струмом якоря при навантаженні генератора.

Поки генератор не працює або працює вхолосту, коли ЕРС генератора дорівнює електрорушійної силі акумуляторної батареї, є тільки один магнітний потік, створений струмом обмотки збудження (строго говорячи, при роботі вхолосту навколо обмотки якоря виникає слабке магнітне поле, оскільки до щіток приєднана обмотка збудження). Напрям цього потоку показано на рис. 115 .

При роботі генератора під навантаженням виникає другий магнітний потік обмотки якоря. У місцях, де магнітні силові лінії потоків йдуть в одному напрямку, магнітний потік обмотки збудження посилюється, а в місцях, де вони йдуть в протилежних напрямках, послаблюється; при цьому відбувається спотворення магнітного потоку, тобто зміщення магнітних силових лінії по напрямку обертання якоря (рис. 118).

З підвищенням кількості обертів якоря напруга на головних щітках (3 і 4) генератора прагне зрости. Але як тільки напруга генератора перевищить ЕРС акумуляторної батареї, струм генератора різко зростає. Внаслідок ж збільшення струму якоря відбудеться подальше зміщення магнітного потоку Тому кількість силових ліній, що перетинаються обмоткою якоря на ділянці між позитивною щіткою 4 і третьої щіткою 1, зменшиться. Напруга між цими щітками впаде, що викличе зменшення струму в обмотці збудження, а отже, і величини магнітного потоку, в якому обертається якір. Звідси напруга на головних щітки генератора майже не зміниться, незважаючи на збільшення кількості обертів якоря генератора.

Третя щітка регулює напругу тільки при з’єднанні генератора з акумуляторною батареєю, що служить «буфером», вирівнює напруги на щітках генератора.

Завдяки малій величині опору ланцюга генератор — батарея напруга генератора мало відрізняється від ЕРС батареї. При зростанні ж опору в ланцюзі генератор — батарея (окислення зажимав штирів або ослаблення кріплення проводів, сульфатація пластин батареї та ін.), а тим більше при розриві цього ланцюга напруга генератора різко збільшується.

При роботі генератора без батареї напруга його, розрахований на робочу напругу 6 в, навіть при середніх обертах зростає з 7,0-7,5 до 30-40 в, що призводить до перегоряння ниток включених ламп і тонких обмоток приладів, що знаходяться під струмом, а також до сильного нагрівання обмотки збудження.

Крім автоматичного регулювання струму в обмотці збудження і залежного від нього напруги генератора, третя щітка дозволяє змінювати зарядний струм генератора при даному числі обертів якоря.

Якщо пересунути (вручну) третю щітку в напрямку обертання якоря, зарядний струм зросте; при зміщенні третьої щітки проти напрямку обертання якоря зарядний струм зменшиться.

Це пояснюється тим, що змінюється кількість силових ліній, що перетинаються витками обмотки якоря, що знаходяться між головною і третьої щітками.

До позитивних якостей генераторів з електромагнітними регуляторами напруги і обмежувачами струму відносяться:

1) збереження постійності напруги при всіх режимах роботи двигуна;

2) автоматичне регулювання зарядного струму в залежності від стану акумуляторної батареї (чим більша напруга на затискачах батареї, тим менше зарядний струм), що сприяє збільшенню терміну служби батареї;

3) можливість використання генератора без акумуляторної батареї навіть при середніх і великих обертах колінчастого вала двигуна.

Недоліки цих генераторів — складний пристрій регуляторів напруги і обмежувачів струму, складність їх регулювання.

Трехщеточные генератори відрізняються простим пристроєм, що дозволяють регулювати зарядний струм простим зсувом третьої щітки. Однак вони мають великі недоліки:

1) нестійкість напруги при зміні ступеня зараженості і внутрішнього опору акумуляторної батареї; при цьому, чим більше напруга на затискачах батареї, тим вище напруга на щітках генератора, а також і зарядний струм; для оберігання ж батареї від перезарядки потрібно при цьому умови не збільшувати, а зменшувати зарядний струм;

2) неможливо використовувати генератор без акумуляторної батареї внаслідок різкого підвищення напруги генератора;

3) різке коливання зарядного струму в залежності від потужності включених споживачів.

Короткий опис статті: генератор струму Онлайн версія книги «Пристрій, обслуговування та правила руху автомобілів» автомобіль, машина, генератор, напруга, сила струму, регулювання, обмежувач, третя щітка

Джерело: 19.3. Регулювання напруги та обмеження сили струму генератора

Також ви можете прочитати