Лабораторная работа № 4 Устройство вентильного генератора индукторного типа.

1.Цель работы.

Изучение устройства и принципа работы вентильного генератора индукторного типа.

2.Краткие сведения.

Существенным недостатком вентильных генераторов с клювообразным ротором является наличие контактного узла, состоящего из электрощеток и колец, через которые к вращающейся обмотке возбуждения подводится ток. Этот узел подвержен изнашиванию. Пыль, грязь, топливо, масло и вода, попадая на контактный узел быстро выводят его из строя. Специальная защита контактного узла от загрязнения кардинально не решает проблему и существенно усложняет конструкцию генератора. Поэтому более долговечными являются бесщеточные вентильные генераторы индукторного типа (рис. 8). Под индукторным генератором понимают электрическую машину, у которой магнитная индукция на поверхности статора изменяется только по величине без изменения знака.

Рисунок 8. Устройство бесщеточного вентильного индукторного генератора:

1 – индуктор; 2 – обмотка возбуждения; 3 - ротор; 4 – задняя крышка; 5 – сердечник; 6 – обмотка статора; 7 – передняя крышка – магнитопровод; 8 – постоянные магниты в пазах звездочки ротора.

Неподвижная обмотка возбуждения генератора располагается на втулке индуктора и крепится к стальной передней крышке, являющейся магнитопроводом. Ротор генератора представляет собой многолучевую стальную звездочку, надетую на вал. Статор по конструкции, в принципе, не отличается от статора щеточного генератора.

15

В трехфазных индукторных генераторах статор имеет 9 зубцов с обмотками, в пятифазных – 10. Звездочка ротора снабжена шестью зубцами, поэтому частота переменного тока этих генераторов так же в 10 раз меньше частоты вращения ротора. При подведении тока к обмотке возбуждения, магнитный поток замыкается по стальной крышке, втулке индуктора, магнитопроводам ротора и статора. Магнитный поток, проходящий из ротора в статор через стальные зубцы звездочки велик, а в промежутках между зубцами мал, так как проходит в основном по воздуху, оказывающему прохождению магнитного потока значительно большее сопротивление, чем сталь. При вращении ротора напротив зубца статора устанавливается то зубец ротора, то впадина между его зубцами. При этом меняется воздушный зазор между статором и ротором, а следовательно, и магнитная проводимость Gδ (Gδ – магнитная проводимость воздушного зазора между статором и ротором). Если оси зубцов статора и ротора совпадают, то величина магнитной проводимости максимальна и магнитный поток в зубцах статора достигает своей максимальной величины Фmax. При повороте ротора на 180 эл. градусов ось зубца статора совпадает с осью впадины ротора и магнитный поток минимален. Следовательно, при вращении ротора магнитный поток в зубцах статора изменяется от своей максимальной величины Фmax до минимальной Фmin как это показано на рис. 9. При этом он имеет постоянную составляющую Ф₀ и переменную составляющую Ф~. Постоянная составляющая магнитного потока не участвует в наведении ЭДС в катушках статора, но загружает магнитопровод.

В современных конструкциях индукторных генераторов во впадины ротора устанавливают постоянные магниты. Это заставляет минимальную величину магнитного потока Фmin не только уменьшаться до нуля, но и изменять свой знак, что приближает индукторный генератор к альтернативным. Установка постоянных магнитов во впадине ротора улучшает использование материалов и повышает мощность генератора (рис.9).

Известны бесщеточные генераторы, являющиеся промежуточной конструкцией между клювообразным исполнением и индукторным. Это генератор с укороченными клювами (рис.10), который можно получить конструктивно, если раздвинуть клювообразные полюсные половины ротора так, чтобы они не перекрывали друг друга и в образовавшуюся щель пропустить крепления и электрические провода обмотки возбуждения.

В этом случае обмотка возбуждения окажется в подвешенном состоянии над стальной втулкой, соединяющей полюсные половины. Магнитный поток при этом имеет неизменное направление у каждой полюсной половины, как это характерно для индукторного генерато-

16

ра, но в целом магнитный поток, пронизывающий катушки фаз статора изменяется по направлению.

Рисунок 9. Изменение магнитного потока в зубцах статора генератора.

Выпрямительный узел индукторного генератора по конструкции аналогичен выпрямительному узлу вентильного генератора с клювообразным ротором.

Индукторные генераторы выпускаются в 2-х схемных исполнениях (рис.11).

Схема 11b является предпочтительной, т.к. она предотвращает возможность разряда аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения при неработающем двигателе, т.е. на стоянке.

Эта схема применяется в генераторах со встроенным регулятором напряжения.

17

Рисунок 10. Устройство бесщеточного вентильного генератора с укороченными полюсами:

1 – крепление обмотки возбуждения; 2 – обмотка возбуждения; 3 – втулка; 4 – укороченные полюсные половины; 5 – обмотка статора; 6 – статор.

а b

Рисунок 11. Схемные исполнения индукторных генераторов.

18

3.Учебные пособия, приспособления и инструменты.

3.1.Индукторный генератор в сборе, разрезанные образцы генераторов, щиты с деталями, отдельные детали, плакаты.

3.2.Приспособления и инструменты, необходимые для разборки и сборки генератора.

3.3.Порядок выполнения работы.

3.4.Разобрать генератор.

3.5.Ознакомится с устройством узлов генератора и отдельных деталей.

3.6.Вычертить схемы магнитной системы генератора(продольный и поперечные разрезы) и разместить обмотки.

3.7.Вычертить эскиз устройства выпрямителя генератора.

3.8.Вычертить устройство охлаждения генератора.

3.9.Вычертить эскиз установки, крепления генератора на двигателе.

3.10.Собрать генератор.

4.Содержание отчета:

4.1.Тип изучаемого генератора. Его краткая техническая характеристика.

4.2.Описание принципа работы индукторного генератора и его электрическая схема.

4.3.Описание устройства индукторного генератора.

4.4.Эскиз магнитной цепи генератора (продольный и поперечный) с указанием пути основного магнитного потока.

4.5.Эскиз охлаждения генератора. Указать, к какому типу исполнения относится рассматриваемый генератор.

4.6.Эскиз выпрямительного блока.

5.Контрольные вопросы.

5.1.К какому типу генераторов относится рассматриваемый генератор?

5.2.Из каких узлов и деталей состоит индукторный генератор?

5.3.Объясните принцип работы индукторного генератора?

5.4Как устроен статор генератора (магнитопровод и обмотка статора, число фаз, число пазов, крепление обмотки)?

5.5.Как устроен ротор генератора?

5.6.Каков путь основного магнитного потока возбуждения?

5.7.Какие материалы применимы в отдельных деталях магнитной цепи генератора, почему звездочка ротора и пакет статора выполнены шихтованными?

5.8.Как устроен выпрямительный узел генератора?

5.9.Как производится охлаждение генератора?

19