655
.pdfВыпрямительные блоки, применяемые в ГУ, по конструкции подразделяются на два типа. Первый тип выпрямителей имеет пластины — тепловые отводы, в которые запрессовываются или к которым припаиваются кремниевые диоды (вентили) (см. рис. 3.2, поз. 3). Во втором типе выпрямительных блоков устанавливаются диоды с ребристыми радиаторами (для охлаждения).
Привод вала ротора генератора от ДВС осуществляется через шкивы клиновым или поликлиновым ремнем. Надежность получения бортовой электрической энергии для потребителей и АКБ зависит также от реального передаточного числа между ДВС и генератором, которое определяется отношением диаметров ручьев шкивов [22, 28].
3.5. Принцип действия вентильного генератора
Преобразование механической энергии ДВС в электрическую энергию происходит в соответствии с известным явлением электромагнитной индукции. Для образования магнитного потока достаточно пропустить через ОВ генератора электрический постоянный ток. Обмотка статора с его магнитопроводом образует статор (главная неподвижная часть генератора), а ОВ с полюсной системой и другими деталями (валом, контактными кольцами) образует вращающийся ротор (подвижную часть) [22, 28]. Питание ОВ осуществляется независимо (от АКБ) или самовозбуждением от самого генератора. При этом первоначальное напряжение образуется за счет остаточного магнитного потока статора. Это напряжение вызывает появление начального электрического тока в ОВ, в результате чего магнитный поток усиливается и вызывает процесс лавинного возбуждения генератора. Но самовозбуждение генератора происходит при достаточно большой частоте вращения ротора. Поэтому в схему генератора (при самовозбуждении) вводят соединение ОВ с АКБ через контрольную лампочку накаливания мощностью порядка 2–3 Вт. Небольшой ток, поступающий через эту лампочку в ОВ, обеспечивает начальное возбуждение генератора уже на стадии запуска ДВС при относительно малых оборотах ротора. Частота переменного электрического тока генератора f (Гц) зависит от частоты вращения ротора генератора n (об/мин) и числа пар полюсов p статора и определяется по формуле
f = |
pn |
. |
(3.1) |
|
|||
60 |
|
|
|
У вентильных генераторов в статоре обычно расположено шесть пар полюсов. Поэтому частота переменного тока в обмотке статора генератора меньше частоты вращения ротора в 10 раз (f = 0,1n). Частота переменного тока, выраженная через частоту вращения коленчатого вала двигателя nДВС, с учетом передаточного числа ременной передачи i от ДВС к генератору определяется по формуле
f = 0,1nÄÂÑi. |
(3.2) |
Зная частоту переменного тока, вырабатываемого генератором, косвенно можно установить частоту вращения коленчатого вала ДВС:
nДВС = 10f /i. |
(3.3) |
Эта зависимость реализована в схемах современных машин путем подключения электротахометра (частотомера тока) к выводам обмоток статора генератора (до выпрямительного блока).
Обмотка статора вентильного генератора состоит из трех обмоток, которые обычно называют фазами. На фазах напряжения смещены относительно друг друга на 120 электрических градусов (рис. 3.3, б). Соединение фаз чаще производится в «звезду», а в генераторах повышенной мощности — в «треугольник» или параллельно две «звезды» («двойная звезда»). Схема соединения обмоток генератора определяется условиями эксплуатации [22, 28].
При изучении протекающих в генераторе процессов необходимо различать фазные и линейные напряжения и токи (см. рис. 3.3). Фазное напряжение — это напряжение между выводами одной обмотки. Ток, протекающий в этой обмотке, называется фазным. Линейные напряжения действуют между выводами, соединяющими обмотки статора с выпрямителем, при соединении обмоток генератора по схеме «звезда». В этих проводах протекают линейные токи. Вентильный выпрямитель преобразует линейные токи генератора из переменных в постоянные.
При соединении обмоток статора в «звезду» ток линейный и фазный равны, а линейное напряжение в 1,73 раза выше, чем фазное.
Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть основных силовых полупроводниковых диодов VD1–VD6 (рис. 3.3, а).
21
а)
б)
Рис. 3.3. Электрическая схема генераторной установки:
а — принципиальная схема; б — работа выпрямителя генераторной установки: Uф, Uл, Ud — соответственно напряжение фазное, линейное и выпрямленное; 1, 2, 3 — обмотки трех фаз статора, соединенные в «звезду»; 4 — диоды силового выпрямителя; 5 — АКБ; 6 — нагрузка; 7 — диоды выпрямителя обмотки возбуждения; 8 — обмотка возбуждения;
9 — регулятор напряжения (РН)
В последнее время стремление повысить мощность генератора вызвало увеличение числа диодов выпрямителя до восьми и применение дополнительного плеча выпрямителя на диодах VD7, VD8, показанного на рис. 3.3, а пунктиром. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», так как дополнительное плечо запитывается от «нулевого» провода статорной обмотки генератора.
Подключение обмотки возбуждения к собственному выпрямителю на диодах малой мощности VD9–VD11 (рис. 3.3, а) дополнительно препятствует протеканию через нее тока разряда АКБ (обратного тока в генератор) при неработающем ДВС [22, 28].
Полупроводниковые диоды (вентили) находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении.
По графику фазных напряжений (см. рис. 3.3, б) можно определить, какие в данный момент времени диоды открыты и какие закрыты. Фазное напряжение Uф1 действует в обмотке первой фазы, Uф2 — в обмотке второй, Uф3 — третьей. Эти напряжения изменяются по синусоидальному закону. В определенные моменты времени они могут быть по направлению положительными или в другие — отрицательными (рис. 3.3, б).
Итак, если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное — от нее, то для момента времени t1 (когда напряжение второй фазы отсутствует, рис. 3.3, б) напряжение первой фазы — положительно, а третьей — отрицательно, направление напряжений фаз соответствует стрелкам на рис. 3.3, а.
Таким образом, в начальный момент времени (рис. 3.3, б) ток будет протекать в направлении, указанном стрелками (рис. 3.3, а), через статорную обмотку третьей фазы, далее — через диод VD1 на клемму «+», через нагрузку Rн (6) на клемму «–», через диод VD4 на обмотку первой фазы. В этом случае открытыми являются диоды VD1 и VD4. Рассматривая другие моменты времени, легко убедиться, что диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое. Таким образом, ток в цепи нагрузки имеет только одно направление: от вывода «+» генераторной установки к ее выводу «–», и в бортовой сети всегда протекает постоянный (выпрямленный) ток. Диоды выпрямителя ОВ работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. В выпрямитель обмотки возбуждения входят также 6 диодов, три из которых — VD2, VD4, VD6 ― общие с
22
силовым выпрямителем. Ток в ОВ значительно меньше, чем ток нагрузки. Поэтому применяются малогабаритные слаботочные диоды VD9–VD11, рассчитанные на ток до 2А (см. рис. 3.3, а). Диоды VD7, VD8 вступают в работу только в том случае, если фазные напряжения генератора не симметричны (и в том числе отличаются от синусоиды), что наблюдается в реальных условиях работы генераторов (перекос на фазах). Применение этого дополнительного плеча диодов увеличивает номинальную мощность генератора. На рис. 3.3, б показано выпрямленное напряжение, которое носит пульсирующий характер. Диоды VD7, VD8 усугубляют глубину пульсации. Наличие в системе электроснабжения АКБ (своеобразного фильтра) сглаживает общую пульсацию напряжения в однопроводной бортовой электрической сети машины.
При подключении статорных обмоток «звездой» линейные ток и напряжение генератора определяются соответственно по формулам [22, 28]
Iл = Iф; |
(3.4) |
||
|
|
|
|
Uл = 3 Uф. |
(3.5) |
||
Фазное напряжение каждой обмотки (фазы) устанавливается исходя из величины ЭДС. С некоторой погрешностью их можно приравнять. В каждой фазе индуцируется ЭДС, величина которой составляет [1, 22, 28]
Еф = 4,44 fwkоб ф, |
(3.6) |
где f — частота тока (f = pn/60, р — число пар полюсов; n — частота вращения ротора генератора, об/мин); w — число витков обмотки фазы; kоб — обмоточный коэффициент; ф — магнитный поток, Вб.
При подключении статорных обмоток «треугольником» линейные ток и напряжение генератора определяются по формулам:
Iл = 3 Iф; |
(3.7) |
Uл = Uф. |
(3.8) |
3.6.Характеристики вентильных генераторов
Увентильных генераторов в отличие от генераторов постоянного тока есть некоторые особенности, влияющие на их характеристики:
– иной механизм выпрямления индуцируемого переменного тока;
– иной расчет и подбор обмоточных данных, обеспечивающих номинальное напряжение при меньшей частоте вращения ротора (режим холостого хода ДВС);
– самоограничение силы тока, отдаваемого в нагрузку (самозащита генератора от перегрузки) [1, 22, 28].
Основные показатели вентильного генератора — мощность Р, кВт (произведение силы тока,
отдаваемого генератором, и напряжения); напряжение U, В; частота вращения ротора n, об/мин (или мин-1).
Характеристикой холостого хода называется зависимость выпрямленного напряжения Ud от тока обмотки возбуждения Iв при отключенной внешней нагрузке и постоянной частоте вращения ротора генератора (рис. 3.4). В режиме холостого хода n0 генератора выпрямленное напряжение Udн системы равно ЭДС (Еd).
23
Рис. 3.4. Характеристики холостого хода вентильного генератора: Ud — напряжение, Iв max — максимальный ток обмотки возбуждения
при холостом ходе ДВС, Udн — номинальное напряжение выпрямленного тока, nmax, nср, np, n0 — частота вращения ротора генератора, соответственно
максимальная, средняя, расчетная и начала отдачи энергии
Внешние характеристики вентильных генераторов представляют собой зависимости выпрямленного напряжения Ud от внешних факторов [22, 28]:
–от величины тока ОВ при разных значениях ni = const и др. (см. рис. 3.4);
–от величины тока нагрузки Id (рис. 3.5);
–от частоты вращения ротора n (рис. 3.6); Ud = f (Id) при разных значениях ni = const.
Рис. 3.5. Вольт-амперная (внешняя) характеристика вентильных генераторов при их независимом возбуждении:
Udн — выпрямленное номинальное напряжение; Idр — расчетная величина силы тока нагрузки; Id max — максимальная сила тока нагрузки внешней цепи; nmax, nср, np, n0 — постоянные значения частоты вращения ротора соответственно: максимальная, средняя, расчетная и частота вращения ротора в момент начала отдачи энергии
Внешние характеристики вентильных генераторов определяются при самовозбуждении или при независимом возбуждении.
С увеличением тока нагрузки происходит снижение напряжения не только на активной, но и на индуктивной составляющей сопротивления обмоток статора. Поэтому в случае самовозбуждения вентильного генератора напряжение падает и на самой обмотке возбуждения (ОВ). При этом уменьшается магнитный поток в рабочем воздушном зазоре между ротором и статором. По семейству внешних характеристик определяется максимальная сила тока внешней нагрузки Idmax (рис. 3.5), при которой создается заданное или регулируемое (постоянно установленное) значение напряжения Udн при nmax.
Скоростная регулировочная характеристика вентильного генератора (рис. 3.6) представляет собой зависимость силы тока обмотки возбуждения Iв от частоты вращения ротора n при постоян-
24
ном напряжении вентильного генератора. Обычно она определяется при нескольких значениях силы тока нагрузки.
Рис. 3.6. Зависимость напряжения генератора Ud и тока обмотки возбуждения Iв от частоты вращения ротора n при постоянной внешней нагрузке (Iн = const)
При увеличении частоты вращения ротора n вентильного генератора сила тока возбуждения Iв уменьшается (рис. 3.6), а при увеличении тока нагрузки — возрастает (рис. 3.7).
Напряжение генератора необходимо поддерживать постоянным в диапазоне частот вращения ротора от n0 до nmах, при этом сила тока ОВ будет изменяться от максимального Iв mах до минимального Iв min значения (см. рис. 3.6).
Регулирование напряжения генератора происходит при изменении частоты вращения ротора (отношение nmах/n0), равном 6–8, а тока возбуждения (Iв max/Iв min) — 15–20 [22, 28]. Таким образом, кратность регулирования по току возбуждения больше, чем по частоте вращения ротора. Это происходит потому, что характеристика намагничивания вентильного генератора имеет нелинейный характер. Обычно у вентильных генераторов возникает глубокое насыщение магнитной цепи. Наибольшая кратность регулирования напряжения по току возбуждения наблюдается в режиме холостого хода [1, 22, 28].
Рис. 3.7. Зависимость величины тока обмотки возбуждения генератора Iв от тока нагрузки Id при ni = const и Udн = const
В связи с непрерывным изменением режима работы ДВС машины, частоты вращения ротора и нагрузки вентильного генератора важной характеристикой является токоскоростная характеристика — зависимость силы тока Id, которую вентильный генератор может отдавать потребителям при заданном напряжении Uн, от частоты вращения ротора n (рис. 3.8).
Токоскоростная характеристика определяется при постоянных значениях выпрямленного напряжения и тока обмотки возбуждения (Ud = const и Iв = const). Контрольными являются значения начальной частоты n0 отдачи энергии генератора, расчетная частота вращения ротора nр и соответствующая ей расчетная сила тока Idp и максимальная сила тока нагрузки Id max при nmax (см. рис. 3.5, рис. 3.8) [22, 28]. Расчетные частота вращения ротора np и сила тока Idp определяются в точке С — точке касания токо-
25
скоростной характеристики (кривой 1) и касательной прямой 2, проведенной из начала координат (рис. 3.8). Точке С соответствует максимальное значение отношения расчетной мощности Pd к расчетной частоте вращения ротора np, которое и определяет режим максимального расчетного нагрева вентильного генератора.
Id ,A |
|
|
|
|
|
Idmax |
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
Idp |
С |
|
|
n0 |
np |
n,об/ мин |
0 |
nmax |
Рис. 3.8. Токоскоростная характеристика генератора (Ud = const и I в = const): 1 — кривая зависимости тока нагрузки и частоты вращения ротора;
2 — касательная прямая
Токоскоростная характеристика вентильного генератора обычно используется при разработке новой конструкции генератора или при его выборе для нового транспортного средства. Она может быть определена при независимом возбуждении или при самовозбуждении при работе вентильного генератора с регулятором напряжения [1, 21, 22, 28].
Все вентильные генераторы обладают свойством самоограничения величины максимального тока внешней нагрузки. В большом диапазоне частот вращения ротора сила тока возрастает медленно, а при максимальной частоте вращения ротора не превышает заданного максимального значения. Это связано с тем, что с ростом частоты вращения ротора генератора (с ростом частоты индуктируемого тока в обмотке статора) существенно повышается индуктивное сопротивление обмотки статора. Поэтому сила тока обмотки статора увеличивается медленнее, стремясь к некоторому предельному значению.
К характеристикам вентильного генератора относятся также номинальные мощность и сила вырабатываемого электрического тока при частоте вращения ротора 6 000 мин-1 [1, 14, 20].
Вентильный генератор проектируется таким образом, чтобы нагрев его обмоток, подшипников и полупроводниковых элементов при номинальной величине тока (номинальной мощности) был не опасен. Узлы генератора нагреваются в бóльшей степени при токовой нагрузке, составляющей примерно 70 % от номинального значения. Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения ротора одновременно возрастает интенсивность охлаждения генератора вентилятором, установленным на его валу.
На стадии конструирования подобных генераторов самоограничение силы тока проявляется в меньшей степени при увеличении значения n0. С уменьшением значений no, np и ростом значения Id max улучшаются условия обеспечения положительного зарядного баланса на машине, но при этом увеличиваются масса и габаритные размеры самого генератора [21, 25, 28].
Благодаря самоограничению тока статорных обмоток вентильных генераторов, в системах регулирования бортового электроснабжения не применяются приборы ограничения тока нагрузки.
3.7. Маркировка
Обозначение генератора и регулятора напряжения (РН) несет в себе определенную информацию о назначении изделия, его исполнении [22, 25, 28] и производится по известной схеме: хххх. 3701 — генератор; хххх. 3702 — регулятор напряжения (РН).
На месте значков «х» в обозначении ставятся цифры от 0 до 9. Первые две цифры обозначают порядковый номер модели, третья цифра — модификацию изделия, четвертая цифра — исполнение (например: 1 — для холодного климата, 2 — общеклиматическое исполнение, 3 — для умеренного и тропического климата, 6 — экспортное исполнение, 7 — тропическое исполнение, 8 — экспортное исполнение для стран с холодным климатом, 9 — экспортное общеклиматическое исполнение).
26
Вобозначении кода цифры до точки, кроме первых двух, могут опускаться. Следующие четыре цифры после точки указывают подгруппу изделия электрооборудования.
Иногда модификация изделия обозначается дополнительными цифрами. Например, 121.3702-01 — это 2-я модель (12); первая модификация (1); 3702 ― регулятор напряжения; — 01 ― вариант РН (в данном случае это вариант малогабаритного исполнения).
Цифровой код обозначения элементов электрооборудования машин приведен в прил. А, табл. А1. До введения этой системы обозначение генератора содержало букву Г, например, Г250, Г222 и др. Реле-регуляторы напряжения в обозначении имеют буквы РР: РР130, РР132-А, РР310-В, РР356
ит.д. Цифры, следующие за буквами, обозначают номер модели, а буквы после цифр — модификацию изделия.
Изготовители, не входящие в систему специализированного производства автотракторного электрооборудования, ранее имели свое заводское обозначение изделий. Например, Ярославский завод: Я112–А, Я120–М1 — интегральные регуляторы напряжения, соответственно 12 и 28 В.
Маркировка электрооборудования ТТМ отечественного производства представлена в прил. А, Б (см. табл. А1, табл. Б1).
Вприл. В, табл. В2 приведены основные возможные неисправности генераторных установок и способы их устранения.
Вопросы для самопроверки
1.Назовите существующие типы генераторов. Кратко охарактеризуйте каждый тип.
2.Что называется вентильным генератором?
3.Дайте классификацию автомобильных вентильных генераторов.
4.Что включает в себя генераторная установка?
5.Перечислите внешние характеристики вентильного генератора.
6.Приведите примеры обозначения генераторов.
7.Какие виды соединения обмоток статора трехфазных генераторов существуют?
8.На графике токоскоростной характеристики укажите точку, в которой наблюдается самый тяжелый режим работы генератора (наибольший нагрев).
9.Назовите режим работы генератора, при котором наблюдается его наибольший нагрев.
10.Объясните назначение диодов в генераторной установке.
11.Почему для вентильного генератора не требуется реле ограничения тока (ОТ) нагрузки?
12.Почему для вентильного генератора не требуется реле ограничения обратного тока (РОТ)?
13.Объясните назначение выпрямительного блока.
14.Назовите составляющие выпрямительного блока.
15.Начертите электрическую схему генераторной установки.
16.Объясните процесс выпрямления переменного тока в постоянный с помощью полупроводниковых диодов (по схеме).
17.Начертите вольт-амперную (внешнюю) характеристику вентильного генератора с независимым возбуждением.
18.Как определить мощность генератора?
19.Чем отличаются ЭДС и напряжение генератора?
20.Каким прибором осуществляется регулирование напряжения вентильного генератора?
ТЕМА 4. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРА И АКБ
Общая характеристика. Принцип действия. Режимы совместной работы генератора и АКБ
4.1. Общая характеристика
Генератор и АКБ машины работают совместно и включены в бортовую сеть параллельно, дополняя друг друга в зависимости от режима работы ДВС и электрической нагрузки. Основным источником электрической энергии при работающем ДВС является генератор, который обеспечивает электропитание всех потребителей и заряд АКБ. В работе ДВС есть режимы, при которых мощность подключенных потребителей превышает мощность, развиваемую генератором. В этом случае недостающую мощность компенсирует АКБ, работая параллельно с генератором (рис. 4.1, рис. 4.2) [3, 14, 22, 25, 28].
АКБ всегда является источником электрической энергии при неработающем ДВС. В современных машинах, при наличии большого количества потребителей энергии, наблюдается глубокая разрядка АКБ. Обычно после пуска ДВС некоторое время АКБ находится на стадии подзаряда.
27
Основной характеристикой стартерной АКБ является достижение большой мощности (больших токов) при пуске ДВС.
Тип и емкость АКБ выбираются исходя из мощности, емкости и условий эксплуатации транспортных и транспортно-технологи-ческих машин. Условия работы АКБ на борту машины определяются температурой внешней среды и электролита АКБ, уровнем вибрации, периодичностью, объемом и качеством технического обслуживания, параметрами стартерного разряда (величиной разряда тока и продолжительностью цикла «разряд — заряд»). Существенное влияние на срок работы АКБ оказывают уровень надежности и исправность генерирующего электрооборудования, продолжительность работы, перерывы в эксплуатации и др.
Широко применяемые ранее генераторы постоянного тока на холостом ходу двигателя не обеспечивали потребителей электрической энергией, и в этом режиме источником энергии являлась только АКБ, что отрицательно сказывалось на степени ее заряженности.
В соответствии с действующими Европейскими нормами на холостом ходу двигателя генератор должен обеспечить энергией систему зажигания, приборы контроля, габаритные фонари и освещение машины.
|
PH |
|
|
|
|
|
|
|
IH |
|
|
|
IЗАКБ |
IРАКБ |
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
OB |
VD1 |
VD3 |
VD5 |
GB |
|
||||
|
|
RH |
||
|
|
|
|
|
|
VD2 |
VD4 |
VD6 |
|
Рис. 4.1. Принципиальная схема совместной работы генераторной установки и АКБ
4.2. Принцип действия
На современных ТТМ чаще устанавливают генераторы переменного тока. Исходя из этого ниже рассмотрена работа АКБ с подобным вентильным генератором. Техническое состояние генератора и АКБ может быть оценено соответственно вольт-амперной характеристикой Uг = f (Iã ) при nã = const
и зарядно-разрядной характеристикой батареи UАКБ = f (IÀÊÁ) . Это рассмотрено в предыдущих разде-
лах.
Характеристики параллельной работы АКБ и генератора зависят от режима работы ДВС и от бортовой электрической нагрузки. Анализ совместной работы бортовых источников питания лучше выполнять графическим методом (см. рис. 4.2) [28].
|
|
|
UГ,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
IГ1=IЗ АКБ |
|
|
|
|
|
|
UГ,В |
1 |
2 |
|
|
|
|
IЗ АКБ |
|
IН2 |
3 |
|
|
|
|
|
Е,В |
|
IН3 |
|
|
|
|
|
|
IН4 =IГ4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
IЗ АКБ=0 |
UГ |
|
|
UР АКБ |
|
|
|
Uг |
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IР АКБ) |
5 |
IР АКБ |
|
|
IГ5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
IН5 |
|
|
|
IР АКБ,A |
|
Разряд |
Iг, |
|
Заряд |
IЗ АКБ,A |
|
Рис. 4.2. Анализ совместной работы генератора и АКБ |
|
||||||
по внешней характеристике генератора и зарядно-разрядной |
|||||||
характеристике батареи (при Iв = const, nг = const) |
|
||||||
28
4.3. Режимы совместной работы генератора и АКБ
Рассмотрим несколько вариантов нагрузки бортовой сети и анализ совместной работы генератора и АКБ [1, 22, 28].
1. Нагрузка в сети отсутствует, и весь ток, вырабатываемый генератором, идет на заряд батареи (точка 1, рис. 4.2):
Iã = Iç ÀÊÁ. |
(4.1) |
2. Нагрузка включена, напряжение генератора равно регулируемому напряжению: Uã = Uðåã
(см. рис. 4.2, точка 2), ток генератора идет на заряд АКБ и на питание нагрузки:
Iã = Ií + Iç ÀÊÁ . |
(4.2) |
3. Нагрузка увеличивается, Uã <Uðåã , но Uã остается выше ЭДС батареи. В этом случае генератор обеспечивает ток нагрузки и заряжает батарею — Iã = Ií + Iç ÀÊÁ , но уже ток заряда АКБ уменьшается (точка 3).
4.В точке 4 (см. рис. 4.2) нагрузка возросла до значения, при котором Uã = Eã и ток генератора равен току нагрузки, ток заряда отсутствует — Iç ÀÊÁ = 0 , Ií = Iã .
5.Дальнейшее возрастание тока нагрузки (точка 5) приводит к тому, что Uã < EG и батарея совместно с генератором обеспечивает необходимый ток нагрузки. Появляется ток разряда АКБ — Iр
АКБ.
Ií = Iã + Ið ÀÊÁ . |
(4.3) |
Из приведенного анализа совместной работы двух источников электроэнергии ясно, что существуют режимы, когда АКБ отдает накопленную энергию потребителям, но в то же время она восстанавливает ее, когда генератор обеспечивает заряд батареи. А это наблюдается в том случае, когда напряжение генератора выше ЭДС АКБ. Интенсивность этого заряда зависит от частоты вращения ротора генератора и тока нагрузки. Мощность генератора должна быть такой, чтобы обеспечить положительный зарядный бортовой баланс, т.е. количество электричества, вырабатываемое генератором, должно полностью компенсировать количество электричества, отданное при разряде АКБ.
Наибольшая мощность генератора Pã (В · А) определяется по формуле
Pã = Uí Iã max , |
(4.4) |
где Uí — номинальное напряжение, В; Iã max — максимальный ток генератора, A.
Максимальный ток генератора Iã max зависит от числа потребителей и режима работы машины. Так, например, для легковых автомобилей Iã max = 1,15 Ií ; для грузовых — Iã max = 1,25 Ií , для технологических — 1,30 Ií , где Ií — расчетный ток нагрузки бортовых потребителей.
Рассчитанные значения тока и мощности генератора являются минимальными значениями, обеспечивающими практически нулевой баланс электроэнергии при езде по трассе ночью зимой со скоростью 90 км/ч, т.е. такой баланс, при котором степень заряженности АКБ остается постоянной.
Рассчитав наибольшую мощность Pã и ток Iã max , выбираем тип бортового генератора.
Вопросы для самопроверки
1.Назовите основную характеристику АКБ.
2.Чем отличаются EАКБ и UАКБ ?
3.Надо ли подзаряжать обслуживаемую АКБ?
4.Какие существуют методы заряда АКБ?
5.Нужно ли подзаряжать необслуживаемую АКБ?
6.Назовите назначение генератора на борту машины.
7.По каким параметрам подбирается тип генератора?
8.Назовите приборы, составляющие схемы генераторной установки и АКБ.
29
9.Перечислите варианты режимов параллельной работы генератора и АКБ.
10.Что означает «положительный зарядный баланс» на борту машины?
11.Как обеспечивается выпрямление трехфазного переменного тока в вентильных генераторах (по схеме)?
12.При какой степени разряженности АКБ должна быть снята с машины и установлена на стационарную зарядку (зимой и летом)?
13.Какие сплавы применяются для электродов необслуживаемых АКБ?
14.В чем отличие обслуживаемых и необслуживаемых АКБ?
15.Назовите преимущество и недостатки заряда АКБ постоянным по величине напряжением.
16.Перечислите виды генераторов.
17.Назовите преимущество и недостатки заряда АКБ постоянным по величине током.
ТЕМА 5. ВИБРАЦИОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Общая характеристика регуляторов. Типы регуляторов. Способ дискретного регулирования.
Принцип действия вибрационного двухступенчатого электромагнитного регулятора.
Электромеханическое реле-регулятор РР130. Принцип работы приборов реле-регулятора. Недостатки электромеханического регулятора
5.1. Общая характеристика регуляторов
Увеличение количества и повышение уровня бортовых потребителей современных машин требуют увеличения мощности и повышения качества бортовой электроэнергии, вырабатываемой генераторами.
Стабильность напряжения, обеспечиваемая работой регуляторов, является одним из важнейших условий надежной работы самого генератора, а также АКБ и других электрических потребителей. Повышение бортового напряжения выше предельно допустимой величины приводит к перезаряду АКБ и в последующем — к разряжению, а понижение напряжения — к недозаряду АКБ [2].
Регуляторы предназначены для стабилизации напряжения генерирующей бортовой электрической энергии путем регулирования величины тока обмотки возбуждения (ОВ) генератора. Тип регулятора определяется генератором. В конструкции регуляторов может быть сочетание разных типов реле (приборов), участвующих в обеспечении машины качественной бортовой электрической энергией [2, 14, 19, 22, 28]. В общем случае регулятор выполняет частично или полностью следующие функции:
1)регулирование бортового напряжения;
2)защита генератора постоянного тока от перегрузок;
3)предотвращение прохождения тока от АКБ через обмотки статора генератора (обратного то-
ка).
5.2. Типы регуляторов
Тип генератора, установленного на машине, определяет тип регулятора и количество составляющих его приборов. Для генераторов постоянного тока щеточно-коллекторного типа используются более сложные по конструкции реле-регуляторы, например, РР130. Электромеханический реле-регулятор состоит из трех основных приборов: реле напряжения (РН), реле ограничения максимального тока (ОТ) и реле обратного тока (РОТ) [2, 17, 19]. РР130 рассмотрен ниже в разд. 5.4 (см. рис. 5.3).
Для регулирования напряжения генератора трехфазного переменного тока достаточно лишь реле напряжения (РН). Устройство и принцип работы такого регулятора рассмотрены в теме 6.
Регуляторы по типу используемых реле подразделяются на:
–контактные электромеханические;
–контактно-транзисторные;
–электронные.
Каждый из перечисленных типов регуляторов имеет свои преимущества и недостатки. В общем случае все они предназначены для регулирования тока ОВ генератора и получения качественной электрической бортовой энергии.
30