Технические параметры
Работа генератора определяется зависимостью между основными величинами, которые являются его главными характеристиками:
- отношения между величинами на холостом ходу;
- внешние параметры;
- регулировочные значения.
Внешняя характеристика генератора постоянного тока крайне важна, так как раскрывает взаимосвязь напряжения и нагрузки. Она отображена на графике. Согласно последнего наблюдается незначительное уменьшение напряжения, но оно почти не зависит от нагрузочного тока (если сохраняется скорость оборотов двигателя).
Внешняя характеристика ГПТ
В устройствах с параллельным возбуждением больше выражено влияние нагрузки на напряжение. Это объясняется уменьшением тока в обмотках. Чем выше ток нагрузки, тем быстрее будет уменьшаться напряжение на зажимах агрегата.
Свойства ГПТ с параллельным возбуждением
Если увеличить величину тока при последовательном возбуждении, то вырастет ЭДС. Но напряжение не достигнет высокого значения электродвижущей силы, так как часть энергии уйдет на потери от вихревых токов.
Свойства ГПТ с последовательным возбуждением
При достижении напряжением максимального значения и одновременным увеличением нагрузки, первое начинает стремительно снижаться в то время, как кривая электродвижущей силы продолжает подниматься. Это считается большим недостатком, ограничивающим использование генератора такого типа.
В устройствах со смешанным возбуждением предвиденные встречные подключения обеих катушек. Конечная сила при однонаправленном подключении равняется сумме векторов намагничивающих сил, при встречном — их разнице.
Вам это будет интересно Все об акустическом выключателе
При равномерном увеличении нагрузки напряжение на зажимах почти не меняется. Оно будет расти лишь тогда, если число проводов последовательной обмотки превышает число витков, которое соответствует номинальному возбуждению якоря.
Свойства ГПТ со смешанным возбуждением
Генераторы со встречным включением применяются в том случае, если нужно ограничить токи короткого замыкания. К примеру, при подсоединении аппаратов для сварки.
КПД
Важной характеристикой генератора считается его КПД — соотношение полезной и полной мощности: η = P 2 / P1. При холостом ходе такое отношение равно нулю (η=0)
При номинальных нагрузках КПД достигнет максимального значения. Мощные агрегаты имеют коэффициент полезного действия около 90 %.
КПД
ЭДС
Электродвижущая сила (ее значение) пропорциональна магнитному потоку, числу проводников (активных) в обмотках, частоте вращения якоря. Если менять последние параметры, то можно легко управлять значением ЭДС. Последнее относится и к напряжению. Нужный результат достигается методом изменения частоты вращения якоря.
Мощность
Выделяют полезную и полную мощности устройства. При постоянной электродвижущей силе полная мощность находится в прямо пропорциональной зависимости от тока: P=EIa. Полезная, которая отдается в цепь, Р1=UI.
Реакция якоря
Если к альтернатору подключить внешнюю нагрузку, то электротоки его обмотки создадут магнитное поле. Тогда возникнет сопротивление полей якоря и статора. Поле будет самым сильным в тех местах, где ротор приближается к магнитным полюсам, очень слабым — в точках максимального удаления. Ротор чувствует магнитное насыщение стальных катушечных сердечников. Сила реакции напрямую зависит от насыщенности в проводах. В результате на пластинках коллекторов будет происходить искрение щеток.
Реакция ротора
Уменьшение реакции достигается при использовании восполняющих магнитных полюсов или передвижением щеток с линии оси.
Мощностью до 100 МВт
| Тип | P_{ном}, МВт | U_{ном}, кВ | cos(\varphi_{ном}) | n_{ном},
об/мин |
\eta_{ном}, % | ОКЗ | xd», отн.ед. | xd’, отн.ед. | xd, отн.ед. | xs, отн.ед. | x2, отн.ед. | x0, отн.ед. | Td0, с | Td`(3), с | Td«(3), с | Tа(3), с | J, т×м2 | Система возбуждения или тип возбудителя | m, т | Ист. инф. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ТФ-1,5-2 | 1,5 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 96,00 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 8,2 | 2 |
| СГС-14-100-6У2 | 2,5 | 6,.3 | 0,8 | 1000 | 96,00 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Электромашинный возбудитель | 10,17 | 6 |
| ТФ-3-2 | 3 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 95,50 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Статическая | 19 | 2 |
| Т-6-2УЗ | 6 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 97,40 | 0,822 | 0,121 | 0,171 | 1,651 | 0,112 | 0,147 | 0,067 | 7,45 | 0,770 | 0,096 | 0,130 | 1,30 | Бесщёточная | 18,9 | 5, 4, 7 |
| ТФ-6-2 | 6 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 96,20 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 22 | 2 |
| Т-6-2РТ3.1 | 6 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 97,30 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 16 | 3 |
| Т-6-2УЗ | 6 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 97,40 | 0,692 | 0,119 | 0,172 | 1,710 | 0,112 | 0,145 | 0,058 | 7,26 | 0,726 | 0,091 | 1,132 | 1,30 | Бесщёточная | 18,9 | 5, 4, 7 |
| ТФ-10-2 | 10 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 96,50 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 32 | 2 |
| Т-12,5-2 | 12,5 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 97,65 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 38,4 | 5 |
| Т-12,5-2 | 12,5 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 97,65 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 38,4 | 5 |
| ТФ-16-2 | 16 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 97,50 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 55 | 2 |
| Т-25-2 | 25 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 98,00 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 80 | 5 |
| Т-25-2 | 25 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,00 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 80 | 5 |
| ТФ-25-4 | 25 | 10,5 | 0,8 | 1500 | 97,50 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 80 | 2 |
| ТФ-25-2 | 30 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 97,50 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 70 | 2 |
| ТВС-32-2УЗ | 32 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 98,30 | 0,488 | 0,143 | 0,233 | 2,458 | 0,118 | 0,174 | 0,068 | 10,4 | 1,010 | 0,126 | 0,212 | 1,35 | ВТС-170С-3000 | 78,4 | 1, 4, 7 |
| ТВС-32-2УЗ | 32 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,30 | 0,437 | 0,153 | 0,260 | 2,648 | 0,118 | 0,187 | 0,074 | 10,4 | 1,010 | 0,126 | 0,212 | 1,35 | ВТС-170С-3000 | 78,4 | 1, 4, 7 |
| ТФ-32-2 | 32 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,10 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 80 | 5 |
| ТФ-32-2 | 32 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 98,10 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 80 | 5 |
| ТФ-36-2 | 36 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,00 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 90 | 2 |
| ТФ-50-2 | 50 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 98,10 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 133,6 | 5 |
| ТФ-50-2 | 50 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,10 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 133,6 | 5 |
| ТВФ-63-3600 | 50 | 11,0 | 0,8 | 3600 | 98,30 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Статич. тиристорная самовозбуждения | 108 | 5 |
| ТФ-60-2 | 60 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,20 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Бесщёточная | 120 | 2 |
| ТВФ-63-2УЗ | 63 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 98,40 | 0,544 | 0,203 | 0,302 | 1,910 | 0,121 | 0,248 | 0,102 | 6,20 | 0,980 | 0,12 | 0,390 | 2,40 | Статич. тиристорная самовозбуждения | 140 (130) | 1, 5, 4 |
| ТВФ-63-2Е | 63 | 6,3 | 0,8 | 3000 | 98,30 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Статич. тиристорная самовозбуждения | 107,9 | 5 |
| ТЗВ-63-2 | 63 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,40 | 0,470 | – | 0,256 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | –– | 100 | 2 |
| ТЗФ-63-2 | 63 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,30 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Статич. тиристорная или бесщёточная | 140 | 2 |
| ТВФ-63-2УЗ | 63 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,40 | 0,537 | 0,153 | 0,268 | 2,180 | 0,121 | 0,186 | 0,088 | 6,20 | 1,090 | 0,14 | 0,240 | 2,40 | Статич. тиристорная самовозбуждения | 140 (130) | 1, 5, 4 |
| ТВФ-63-2Е | 63 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,30 | 0,756 | 0,136 | 0,202 | 1,513 | – | 0,166 | 0,067 | 6,15 | 0,820 | 1,103 | 0,247 | 2,21 | Статич. тиристорная самовозбуждения | 107,9 | 5, 4 |
| ТФ-63-2 | 63 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,30 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Тиристорная самовозбуждения | 133,6 | 5 |
| ТЗФ-80-2 | 80 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,50 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Статич. тиристорная или бесщёточная | 165 | 2 |
| ТФ-80-2 | 80 | 10,5 | 0,8 | 3000 | 98,30 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | Статическая | 145 | 2 |
Устройство простейшего генератора
Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.
В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.
Устройство автомобильного генератора переменного тока
Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках 2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором. Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.
Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.
Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.
Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).
От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.
Принцип работы автомобильного генератора
Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.
Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.
В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.
От поворота ключа до выдачи напряжения…
Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.
Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.
Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.
Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.
На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.
