Понятие и функциональные особенности вентильного генератора, его внутреннее устройство и взаимосвязь составных элементов. Расчет полюсного и зубцового деления. Определение коэффициента воздушного зазора. Построение характеристики холостого хода.
В качестве основных источников системы электрооборудования постоянного тока на автомобилях используются вентильные (синхронные генераторы переменного тока, работающие на сеть постоянного тока через выпрямитель) или коллекторные генераторы постоянного тока. Выходной транзистор регулятора напряжения работает в ключевом режиме, изменяя ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генераторной установки оставалось практически неизменным при всех частотах вращения и нагрузках. Вентильные генераторы переменного тока выполняются с неподвижным якорем и вращающимся индуктором с клювообразной магнитной системой и контактными кольцами для подвода тока к обмотке возбуждения. Типовая конструкция автомобильного генератора переменного тока: Генератор состоит из статора, ротора, крышек, выпрямительного блока, регулятора напряжения, шкива, вентилятора. Ротор состоит из вала, двух фланцев с клювами, втулки, обмотки возбуждения и контактных колец.На основании полученных данных построили характеристику холостого хода на которой виден ряд закономерностей: при изменении тока генератора от 0, ЭДС генератора изменяется линейно, но при приближении к номинальным значениям тока якоря характеристика отклоняется изза насыщенности магнитной цепи.
Введение
В качестве основных источников системы электрооборудования постоянного тока на автомобилях используются вентильные (синхронные генераторы переменного тока, работающие на сеть постоянного тока через выпрямитель) или коллекторные генераторы постоянного тока.
В настоящее время широкое распространение в автомобилестроении получил вентильный генератор переменного тока. Основными технико-экономическими преимуществами генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока являются: - уменьшение в 1,8…2,5 раза массы при той же мощности;
- уменьшенный примерно в 3 раза расход меди при изготовлении;
- большая максимальная мощность при равных габаритах;
- меньшее значение начальных частот вращения и обеспечение более высокой степени заряженности аккумуляторных батарей;
- значительное упрощение схемы и конструкции регулирующего устройства;
- уменьшение эксплуатационных затрат в связи с большой надежностью работы и повышенным сроком службы.
Вентильный генератор переменного тока состоит из самого генератора, силового выпрямителя и регулятора напряжения. Силовой выпрямитель дополнен диодами выпрямителя обмотки возбуждения, что предотвращает возможность разряда аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения при неработающем двигателе автомобиля. Регуляторы напряжения выполняются на основе полупроводниковых приборов. Выходной транзистор регулятора напряжения работает в ключевом режиме, изменяя ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генераторной установки оставалось практически неизменным при всех частотах вращения и нагрузках.
Вентильные генераторы переменного тока выполняются с неподвижным якорем и вращающимся индуктором с клювообразной магнитной системой и контактными кольцами для подвода тока к обмотке возбуждения.
Типовая конструкция автомобильного генератора переменного тока: Генератор состоит из статора, ротора, крышек, выпрямительного блока, регулятора напряжения, шкива, вентилятора.
Статор собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,5 - 1 мм. На внутренней поверхности статора расположены пазы с размещенной в них трехфазной обмоткой.
Ротор состоит из вала, двух фланцев с клювами, втулки, обмотки возбуждения и контактных колец. Фланцы с клювами образуют магнитную систему генератора. Контактные кольца с пластмассовой арматурой напрессованы на вал. Крышки, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вентиляционные отверстия. В крышках размещены шарикоподшипники. На задней крышке закреплены пластмассовый коробчатый щеткодержатель, выводные болты и выпрямительный блок, состоящий из диодов и теплоотводов.
2. Исходные данные
№п/п Исходные данные Обозначения Размеры Данные
Размеры статора
1. Марка стали 1213
2. Внешний диаметр статора м0,196
3. Диаметр расточки статора м0,140
4. Длина пакета статора м0,048
5. Воздушный зазор м 0,00062
6.Число пазов -72
7. Ширина паза у основания м0,0014
8. Высота паза м0,0115
Обмотка статора
1. Схема соединения Y
2. Шаг обмотки по пазам -6
3. Диаметр провода обмотки статора м0,00195
4. Число витков в фазе -52
5. Число параллельных проводов -2
6. Число параллельных ветвей -2
7. Длина лобовой части м0,015
8. Ширина зуба статора м0,0032
9. Высота зуба статора м0,0126
Размеры ротора
1. Марка стали 0,8КП
2. Число пар полюсов -6
3. Диаметр ротора м0,139
4. Максимальная ширина полюса м0,034
5. Минимальная ширина полюса м0,014
6. Угол скоса полюсов град21
7. Угол скоса торцевой части град45
8. Длина полюса м0,053
9. Ширина сборного кольца м0,021
10. Внутренний диаметр полюсной системы м0,090
11. Диаметр втулки м0,078
12. Длина втулки м0,031
13. Длина ротора м0,086
14. Диаметр торцевой части м0,0115
15. Частота вращения об/мин1000
Обмотка возбуждения
1. Число витков в катушке возбуждения 710
2. Диаметр катушки возбуждения м0,0110
3. Длина катушки возбуждения м0,041
4. Диаметр провода в катушке возбуждения м
5. Сопротивление катушки возбуждения: а) в холодном состоянии при С
, где 0,0115 Ом б) в горячем состоянии
Ом
Ом
3,68
4,24
6. Максимальный ток возбуждения: а) в холодном состоянии б) в горячем состоянии в) в комплекте с регулятором напряжения
, где падение напряжение на щеточном контакте падение напряжения в регуляторе напряжения
А А А В
В
3,8
3,3
1
1,3
1. Полюсное деление м, где - диаметр расточки статора;
- число пар полюсов.
2. Зубцовое деление м, где - число пазов статора.
3. Коэффициент воздушного зазора м, где - зубцовое деление;
- воздушный зазор;
- ширина паза у основания.
4. Число пазов, приходящихся на полюс и фазу
,
где - число фаз (3 фазы).
5. Шаг обмотки в долях полюсного деления
, где - шаг обмотки по пазам;
- число пазов, приходящихся на полюс и фазу;
- число фаз (3 фазы).
6. Сечение обмотки фазы статора
, где - диаметр провода обмотки статора без изоляции;
- число параллельных проводов.
7. Обмоточный коэффициент если , то .
8. Коэффициент полюсного перекрытия для трапецеидальной формы полюса
,
где - максимальная ширина полюса;
- минимальная ширина полюса;
- полюсное деление.
9. Воздушный зазор
Магнитный поток в воздушном зазоре
Вб, где - ЭДС, наводимая водной фазе;
- число пар полюсов;
- частота вращения, при которой генератор начинает вырабатывать номинальное напряжение (14 В);
- число витков в одной фазе;
- обмоточный коэффициент.
Индукция воздушном зазоре
Тл, где - магнитный поток в воздушном зазоре;
- площадь поперечного сечения
,
где - длина активной части полюса, находящаяся под статором ;
- максимальная ширина полюса;
- минимальная ширина полюса.
Магнитное напряжение в воздушном зазоре
, где - воздушный зазор;
- магнитная индукция в воздушном зазоре.
10. Зуб статора
Магнитный поток в зубе статора
Вб, где - длина пакета статора;
- зубцовое деление;
- магнитная индукция в воздушном зазоре.
Магнитная индукция в зубце статора
Тл, где - магнитный поток в зубце статора;
- площадь сечения зубца статора
, где - число пазов, участвующих в проведении магнитного потока , оно равно , где - число пазов статора;
На основании полученных данных построили характеристику холостого хода на которой виден ряд закономерностей: при изменении тока генератора от 0, ЭДС генератора изменяется линейно, но при приближении к номинальным значениям тока якоря характеристика отклоняется изза насыщенности магнитной цепи. Далее при дальнейшем насыщении стали характеристика снова становится линейной. Большое значение Ів объясняется большой площадью сечения магнитопровода.
