Kservistorg.ru

Все о бытовой технике
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы генераторов тока в автомобилях

Принцип работы генераторов тока в автомобилях

Для того чтобы обеспечить нормальную работу автомобиля необходим автогенератор. Это устройство позволяет преобразовать энергию движения в электрический ток.

Генератор

Как выглядит автомобильный генератор

Генератор тока необходим для электропитания светотехнической продукции, зарядки АКБ (аккумуляторной батареи), измерительных приборов, подключения бортового компьютера и др.

Заключение

При выполнении расчетно-графической работы была составлена математическая модель системы автоматического регулирования выходного напряжения генератора постоянного тока с управлением изменением напряжения питания обмотки возбуждения. Составлены дифференциальные уравнения описывающие поведение системы при регулировании. Исходя из графических материалов, можно сказать, что основные расчеты и функциональные блоки организуют собой реальную математическую модель комбинированной системы автоматического регулирования.

В дальнейшем, представляется целесообразным для обработки сигналов датчиков, использовать не аналоговые цепи (интегрирующие и дифференцирующие цепи, ОУ), а микроконтроллер, в который будет записана программа, реализующая непосредственно разработанную формулу регулирования.

Регулятор напряжения

Назначением регулятора является поддержание постоянного напряжения тока, вырабатываемого генератором при переменной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Принцип работы

Регулятор напряжения (схема 2) представляет собой двухступенчатый электромагнитный регулятор вибрационного типа.

При возрастании напряжения генератора до 13…14 Вольт якорь 6 регулятора под действием магнитного поля обмотки 8 и пружины 7 начинает вибрировать, размыкая и замыкая подвижный 4 и верхний неподвижный 5 контакты. При этом в цепь обмотки возбуждения генератора то включается, то выключается из нее дополнительное сопротивление 1. Так осуществляется первая ступень регулирования напряжения генератора.

Регулятор напряжения - схема

Схема 2 – Регулятор напряжения

1 – сопротивление; 2 – дроссель; 3, 4, 5 – контакты; 6 – якорь; 7 – пружина; 8 — обмотка

При повышении напряжения генератора более 14 Вольт начинают замыкаться и размыкаться подвижный 4 и нижний неподвижный 3 контакты. При замыкании этих контактов обмотка возбуждения автомобильного генератора замыкается на «массу». Так происходит вторая ступень регулирования напряжения. В результате вырабатываемое напряжение всегда остается в заданных пределах.

Для уменьшения искрения между контактами 4 и 5 при работе регулятора служит дроссель 2. Регулятор напряжения сверху закрывается стальной крышкой с прокладкой из полиуретана и устанавливается в подкапотном пространстве отделения двигателя.

Электронные регуляторы напряжения

Постоянное напряжение тока, вырабатываемого другими генераторами, может поддерживать также малогабаритный микроэлектронный регулятор напряжения, который встроен в генераторы. Он представляет собой неразборное и нерегулируемое устройство. При возрастании напряжения генератора свыше 13,5…14,5 В электронный регулятор напряжения прерывает поступление тока в обмотку возбуждения ротора.

В результате этого напряжение генератора падает. Регулятор напряжения вновь пропускает ток в обмотку возбуждения ротора, и процесс повторяется. Таким образом, непрерывно и автоматически регулируя ток, проходящий по обмотке возбуждения автомобильного генератора, регулятор поддерживает напряжение в пределах 13,5…14,5 В независимо от тока нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Читайте так же:
Схема регулировки зарядно пускового устройства

Проверка генератора постоянного тока и его системы управления

Если система неисправна, то сначала рекомендуется выполнить логический тест для определения области, в которой произошла неисправность.

Тест 1: Проверка аккумулятора

Проверьте плотность электролита и выполните тест быстрого разряда.

Тест 2: Проверка натяжения приводного ремня генератора постоянного тока

Приводной ремень должен прогибаться на 6... 18 мм при нажатии на него пальцем со средним усилием в середине самого длинного участка. Если ремень изношен настолько, что касается дна ручья шкива, то ремень надо заменить.

Тест 3: Проверка обрывов в соединениях цепи генератора постоянного тока

Проверьте также контакты разъемов и держатели предохранителей на наличие коррозии.

Тест 4: Проверка якоря генератора постоянного тока

Отсоедините основной провод генератора от клеммы D регулятора (см. рис: 3.74). Разгоните двигатель примерно до 1500 об/мин. Напряжение между наконечником провода D и мессой должно быть в пределах от 1.5 до за счет остаточного магнетизма. Если напряжения нет или оно значительно ниже 1.5 В, значит неисправен основной провод или обмотка якоря.

Проверка генератора постоянного тока и его системы управления

Рис: 3.74 Проверка якоря и основного провода – Тест 4.

Тест 5: Проверка цепи возбуждения генератора постоянного тока

Отсоедините провод от клемм D и F генератора. Подключите амперметр к клеммам D и F и вольтметр к клемме D и к мессе. Разгоняйте двигатель, пока вольтметр не покажет 12В, при этом ток возбуждения должен быть в пределах 22.5А. Если показания приборов выходят за эти пределы, снимите генератор для ремонта обмоток возбуждения.

Тест 6: Проверка напряжения холостого хода генератора постоянного тока

Этот тест предназначен для проверки установки регулятора напряжения. На регуляторах с компенсацией напряжения типа Lucas RB 106 отсоедините провода от контактов А и А1 и соедините провода между собой. На регуляторах тока и напряжения отсоедините провода от контактов В и также соедините провода между собой (см. рис: 3.75). При вращении двигателя со скоростью 3000 об/мин измерьте напряжение между контактом D и массой. Для регуляторов Lucas напряжение должно находиться в следующих пределах:

Если напряжение выходит за указанные пределы, регуляторы следует настроить. Регуляторы других типов имеют сходные характеристики, однако при их проверке следует ориентироваться на их технические данные.

Проверка генератора постоянного тока и его системы управления

Рис: 3.75 Проверка напряжения холостого хода генератора постоянного тока – Тест 6.

Тест 7: Заземление блока регулятора генератора постоянного тока

Нарушение заземления блока регулятора может иметь самые неожиданные последствия. Например, меняется установленное напряжение или регулятор невозможно настроить. Для проверки заземления закоротите проводе А и А1 или В, как в тесте 6, а затем соедините внешним проводом (желательно использовать провод для запуска двигателя от внешнего аккумулятора) клемму заземления блока регулятора с точкой заземления двигателя (см. рис: 3.76). Если теперь регулятор стал нормально работать, осмотрите контакты соединения блока с массой на наличие коррозии. Если и в этом случае положительного результата получить не удалось, замените регулятор.

Читайте так же:
Синхронизация камеры и микрофона

Проверка генератора постоянного тока и его системы управления

Рис: 3.76 Заземление блока регулятора генератора постоянного тока.

Тест 8: Напряжение начала заряда

Соедините контакты регулятора, как в тесте 6. Подключите амперметр между контактом А или В
и закороченными проводами, а также вольтметр между контактом D и массой (см. рис: 3.77). Запустите двигатель, включите передние фары и медленно повышайте обороты двигателя. Должны замкнуться контакты реле обратного тока, что легко заметить по показанию амперметра. Вольтметр при этом должен показать от 12.7 до 13.3В.

Проверка генератора постоянного тока и его системы управления

Рис: 3.77 Проверка напряжения начала заряда.

Тест 9: Обратный ток

Соберите схему, как в тесте 8, только без вольтметра. Разгоните двигатель примерно до 3000 об/мин и медленно снижайте обороты, пока не разомкнутся контакты реле обратного тока. В этот момент обратный ток должен быть примерно и быстро упасть до нуля в момент выключения реле. Если обратный ток остается на этом уровне вплоть до холостых оборотов или даже при остановке двигателя, значит, скорее всего, залипли контакты реле и блок требует ремонта или замены.

Тест 10: Установка регулятора тока

Тест проводится только для регуляторов тока и напряжения. Закоротите контакты регулятора напряжения с помощью подходящего зажима. Включите амперметр между клеммой 8 регулятора и закороченными проводами (см. рис: 3.78). Разгоните двигатель до 3000 об/мин. Амперметр должен показывать номинальный ток генератора – около 22А. При необходимости подрегулируйте ток регулировочным винтом. Еще раз проверьте установку, сбросив обороты двигателя до холостого хода, е затем вновь разогнав его до 3000 об/мин.

Что умеют внешние регуляторы напряжения

Регулятор напряжения лодочного мотора Sterling Power

Водонепроницаемый регулятор напряжения производства Sterling Power. Максимальный ток генератора 120 А. Регулятор напряжения подходит для любых лодочных моторов — Honda, Suzuki, Yamaha и других.

Умный регулятор напряжения лодочного мотора управляет зарядкой тяговых лодочных аккумуляторов. Он заряжает аккумуляторы глубокого разряда в три стадии, которые называют стадией насыщения, поглощения и поддерживающей зарядки.

Три стадии зарядки аккумулятора глубокого разряда

Графики напряжения и тока во время трех стадий зарядки аккумулятора глубокого разряда. Подзарядка происходит при падении напряжения на аккумуляторе ниже 12,8 Вольт

Читайте так же:
Как синхронизировать вспышку фотоаппарата с внешней вспышкой

Во время стадии насыщения, при зарядке постоянным током, аккумулятор быстро набирает емкость 75-80% от номинальной, а напряжение на его клеммах повышается до 14,4-14,8 вольт (в зависимости от типа). В этот момент регулятор переключается в фазу поглощения. На этой стадии зарядка происходит медленнее, а ток зарядки постепенно снижается, чтобы соответствовать текущему состоянию батареи. После того как ток снизился до 1-2% емкости, зарядка завершается и регулятор переключается в режим поддерживающей зарядки во время которого контролирует напряжение на аккумуляторе и выполняет подзарядку, если напряжение опускается ниже 13 вольт.

  • Чтобы не повредить аккумулятор во время зарядки, внешние регуляторы напряжения оснащаются встроенными тепловыми сенсорами. Зарядка прекращается, если температура батареи повышается до 50 градусов.
  • Аккумуляторы различного типа и размера требуют разных кривых зарядки и разных значений напряжения и тока, поэтому в умных регуляторах зашиты предустановленные режимы для зарядки жидко-кислотных, AGM и гелевых батарей.
  • Внешний регулятор напряжения устанавливается на лодочный мотор параллельно стандартному, который включается в работу, если умный регулятор выходит из строя.

Мощность генератора постоянного тока встречается как полная, так и полезная. При постоянной электродвижущей силе генератора полная мощность пропорциональна силе тока.

Еще одной важной технической характеристикой альтернатора является его коэффициент полезного действия. Это понятие представляет собой отношение полезной мощности к полной.

На холостом ходе КПД равно нулю, максимальные показатели достигаются при номинальных нагрузках. В мощных инновационных моделях генераторов постоянного тока коэффициент полезного действия приближается к 90%.

Генератор приводится ремнем от двигателя и, соответственно, обороты генератора все время меняются. Если не регулировать напряжение, то оно будет сильно меняться — увеличиваться при разгоне автомобиля и уменьшаться при сбросе газа и снижения скорости. Свет будет, то слишком яркий, то слишком тусклым, обороты электромоторов будут меняться, Аккумулятор быстро разрушится от избыточного напряжения, электроника станет работать непредсказуемо.

Для возбуждения генератора необходимо раскрутить ротор и включить ток возбуждения. Ток возбуждения создает магнитное поле ротора, которое генерирует в обмотке генератора Электродвижущую силу. На выходе генератора появляется напряжение. Напряжение не может появиться скачком, потому что в генераторе происходят переходные процессы, замедляющие нарастания и спады напряжения. Чем быстрее крутится ротор, тем быстрее нарастает напряжение и достигает большей величины. При размыкании цепи возбуждения, напряжение генератора снижается, чем больше обороты генератора, тем медленнее спадает напряжение.

Проводим три опыта: Генератор крутится со скоростью 800 об. в мин, 3000 об. в мин., 5000 об. в мин.

Читайте так же:
Регулировка алюминиевых раздвижных окон на балконе своими руками

На графике показано нарастание напряжения при включении тока возбуждении и спада напряжения, при выключении тока возбуждения. Чем выше обороты, тем быстрее нарастает напряжение достигает большей величины.

Нарастание напряжения на разных оборотах

Расчетные параметры генератора, должны быть такими, чтобы уже на малых оборотах холостого хода, напряжение оказалось выше регулируемого значения — 14,2 Вольта, только в этом случае, регулятор сможет ограничить напряжение на заданном уровне. Генератор должен гарантировано обеспечить работу электрооборудования на холостом ходу двигателя 800 об. в мин., напряжение должно быть 16- 17 Вольт. На высоких оборотах (3000, 5000) предельное напряжение на выходе генератора получается значительно выше, регулируемого уровня — в два – три раза.

Регулирование напряжение – это поддержание напряжения на постоянном уровне 14,2 – 13,8 Вольта, при сильных изменениях оборотов и нагрузки генератора. Для выполнения этой функции, в конструкции генератора предусмотрен регулятор напряжения. Генератор стремится поднять напряжение, а регулятор напряжения ограничивает его на заданном уровне.

Задержка нарастания и плавный спад напряжения используются для регулирования напряжения. Между разными уровнями нарастающего и спадающего напряжения, есть определенный временной промежуток, который позволяет разнести по времени включение и выключение тока возбуждения.

Изменение напряжения при включении тока возбуждения

Как только нарастающее напряжение превысит регулируемый уровень, регулятор отключает обмотку возбуждения, и начинается спад напряжения. Как только на спаде, напряжение станет ниже регулируемого уровня, регулятор снова включает ток возбуждения, напряжение снова начинает расти. Так происходит пилообразный рост и спад напряжения. Моменты включения и выключения тока возбуждения выбираются так, чтобы среднее значения этого пилообразного напряжения, получилось 14,2 Вольта.

Пила напряжения при регулировании

Дополнительные особенности регулирования напряжения.

Постоянство напряжение дополнительно поддерживается тем, что с увеличение оборотов напряжение генератора (в пределах регулирования) быстрее нарастает и медленнее убывает. (см графики) Это помогает скомпенсировать увеличение ЭДС генератора.

Тот факт, что при увеличении нагрузки ток возбуждения спадает быстрее, приводит к относительному росту среднего значения тока возбуждения и, значит, компенсирует снижение напряжения генератора при увеличении нагрузки.

Эти две туманные фразы можно попытаться понять, если разобраться, как меняется среднее значение тока возбуждения при нарастании и убывании оборотов

Зависимость среднего значения тока возбуждения от скорости нарастания и убывания напряжения генератора

На малых оборотах напряжение медленно нарастает и быстро спадает, на средних быстрее вырастает и медленнее спадает, на высоких оборотах быстро вырастает и заметно медленнее спадает. Это видно на верхних графиках.

Более длительное разомкнутое состояние означает, что среднее значение тока в цепи возбуждения снижается, это важно для поддержания постоянного уровня напряжения. При увеличении скорости вращения ротора увеличивается скорость изменения магнитного потока и, значит, повышается ЭДС генератора, но, так как, величина тока возбуждения снижается, происходит снижение ЭДС, то есть, происходят два встречных процесса – один повышает ЭДС, другой понижает, в среднем, значение ЭДС остается на прежнем уровне.

Читайте так же:
Регулировка дверцы духового шкафа candy

Уменьшение тока возбуждения с ростом оборотов

Похожие процессы происходят при увеличении нагрузки, когда генератор вынужден отдавать большой ток. Как для любого источника, в этом случае увеличивается падение напряжения внутри источника, уменьшается скорость нарастания напряжение и его верхнее значение, и ускоряется спад напряжения. В этом случае увеличивается среднее значение тока возбуждения. То есть, регулятор, для того чтобы удержать выходное напряжение, при увеличении нагрузки, увеличивает ток возбуждения.

Частота, с которой происходит включение – выключение тока возбуждения определяется качеством и чувствительностью схемы регулятора. Увеличение частоты приводит к повышению энергозатрат и дополнительному нагреву схемы, а значит потребует увеличения размеров.

В современных ШИМ регуляторах напряжения, частота переключения выбирается задающим генератором.

Электронный регулятор напряжения с постоянным магнитом — независимая система возбуждения PMG

Генератор переменного тока (альтернатор) с постоянным магнитом (ПМГ) позволяет модернизировать систему возбуждения генератора переменного тока из системы со стандартным самовозбуждением (электрогенераторы DALGAKIRAN в стандартной комплектации поставляются с шунотовой системой — самовозбуждением) в систему с независимым возбуждением.

При этом питание регулятора напряжения и цепи управления возбуждением осуществляется от независимого источника — дополнительного генератора с ротором — постоянным магнитом. Постоянный магнит (PMG) устанавливается на неведующей стороне привода генератора переменного тока и обеспечивает наличие независимого источника мощности возбуждения, с помощью которой создается исходное повышение напряжения.

Система возбуждения с постоянным магнитом (PMG) улучшает характеристику напряжения для генератора переменного тока во время промежуточной нагрузки, например, во время запуска двигателя с большими пусковыми токами, а также при больших набросах нагрузки и генерирует ток короткого замыкания, который необходим для срабатывания защитных устройств.

Изолированность мощности возбуждения позволяет исключить воздействие нелинейных искажений при нагрузке на регулировку.

Системы ПМГ позволяют электростанции иметь характеристики перегрузочной способности до 300% в течение 10 с.

Оборудование компрессорного цеха

Компрессор представляет собой устройство, обеспечивающее получение и дальнейшее использование энергии сжатого газа.

Винтовые компрессоры мощностью 15 кВт

Ключевой особенностью винтовых компрессоров малой мощности является низкий уровень вибраций и полное отсутствие пульсаций газа на выходе из компрессора.

Винтовые компрессоры с осушителем и ресивером

Когда на производстве есть потребность в большом количестве сжатого воздуха, прибегают к использованию винтовых компрессоров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector