11. Характеристика холостого хода индукторного генератора, её характерные области.

Из-за особенностей конструкции характеристики индукторных генера-торов несколько отличаются от характеристик клювообразных генераторов.

ЭДС в фазе и выходное напряжение индукторного генератора определяется переменной составляющей магнитного потока:

Как указывалось выше, максимальный магнитный поток имеет место, когда зубцы статора и ротора находятся на одной оси и воздушный зазор между ними минимален. Зависимость этого потока от тока возбуждения при малой величине тока возбуждения имеет характер, близкий к линейному. При большой величине тока возбуждения имеет место насыщение магнитной цепи и замедление изменения величины магнитного потока .

Рисунок 11.1 – Зависимость магнитного потока от тока возбуждения индукторного генератора.

Минимальный магнитный поток имеет место, когда зубец ротора находится на одной оси с пазом ротора. Воздушный зазор между зубцом статора и ротором в этом случае велик. Магнитное сопротивление воздушного зазора не зависит от величины тока возбуждения и имеет большую величину. Поэтому зависимость магнитного потока от величины тока возбуждения носит линейный характер, как показано на рисунке 11.1. Из этого рисунка видно, что разность между магнитными потоками и при увеличении тока возбуждения сначало возрастает, а затем уменьшается. Этот факт оказывает влияние на характеристику холостого хода.

Рисунок 11.2 – Характеристика холостого хода индукторного генератора.

Характеристика холостого хода имеет несколько характерных участков. Первый участок между точками 1 и 2 соответствует ненасыщенной магнитной цепи генератора. На этом участке амплитуда изменения магнитного потока и выходное напряжение генератора изменяются линейно. На участке между точками 2 и 4 магнитная цепь насыщена не сильно и поэтому амплитуда изменения магнитного потока и выходное напряжение генератора возрастают с замедлением из-за увеличения уровня насыщения магнитной цепи. На участке после точки 4 магнитная цепь насыщена сильно. Поэтому амплитуда изменения магнитного потока и выходное напряжение генератора уменьшаются с ростом тока возбуждения.

12. Работа выпрямителя генератора в реальных условиях, её учет при инженерных расчетах генератора.

Для работы выпрямителей автомобильных генераторов в основном применяются диоды Д104-20, Д104-25, Д104-35. Эти диоды рассчитаны на максимальный ток соответственно 20 А, 25 А, 35 А. При таких токах падение напряжения на одном диоде в среднем составляет 0,8 В. Максимальное значение прямого падения напряжения равно 1,35 В. Обратный ток таких диодов при обратном напряжении 150 В не превосходит 3 мА. Таким образом, падение напряжения на диодах выпрямителя необходимо учитывать, а обратным током можно пренебречь, так как он мал по величине.

Следует также учесть, что коммутация с одного диода на другой не может происходить мгновенно из-за наличия индуктивности фаз обмотки статора генератора, включенных в контур коммутации.

Рисунок 12.1 – Влияние процесса коммутации тока с одного диода на другой на фазное и выходное напряжение генератора

На рисунке показан период времени - γ (время коммутации), при котором ток проходит сразу через два диода одной группы. Из-за этого происходит короткое замыкание двух фаз генератора. Напряжения этих фаз по абсолютной величине сравниваются и приблизительно становятся равны среднему значению мгновенных значений напряжений двух фаз. Таким образом, среднее значение выходного напряжения генератора уменьшается за счет провала напряжения . На диаграмме провалы обозначены заштрихованной областью.

Что касается формы фазного напряжения генератора, то она содержит высшие гармоники ( несинусоидальна).

Реально выпрямленное напряжение генератора выражается формулой .

,

где – действующее значение фазного напряжения;

– коэффициент схемы, учитывающий схему соединения фаз («звезда» или «треугольник»);

– коэффициент выпрямления, учитывающий схему соединения диодов, то есть схему выпрямителя.

– коэффициент, учитывающий явление коммутации с одного диода на другой;

– падение напряжения на диодах выпрямителя.

На рисунке 12.2,а показана зависимость коэффициента от тока на выходе генератора. При увеличении тока генератора этот коэффициент уменьшается, а при коротком замыкании на выходе генератора он по величине близок к нулю. Уменьшение коэффициента влечет за собой уменьшение напряжения генератора.

Точно учесть все процессы в выпрямителе можно, проведя моделирование на ЭВМ совместной работы генератора с выпрямителем.

Для инженерного расчета, то есть расчета вручную, используются зависимости, полученные экспериментальным путем, приведенные на рисунках 12.2,б и в.

Зависимости, изображенные на рисунке 12.2, б, служат для определения напряжений фаз обмотки статора, при расчете генератора на определенную величину выходного напряжения генератора. Верхняя кривая сплошная линия приведена для выпрямительных блоков с максимальным падением напряжения на диодах, а нижняя кривая сплошная линия - для выпрямительных блоков с минимальным падением напряжения на диодах (верхняя сплошная и нижняя сплошная линии соответственно). Пунктиром показана кривая линия для выпрямительных блоков со средней величиной падения напряжения на диоде. Таким образом, для определенного выходного напряжения генератора задавшись выходным током генератора можно найти соответствующее ему значение фазного напряжения.

Зависимость, показанная на рисунке 12.2, в, используется для пересчета выходного тока генератора в фазный ток обмотки статора и наоборот.

Коэффициент мощности несколько меньше по величине, чем КПД выпрямителя, так как он не учитывает наличие высших гармоник выпрямленного напряжения. Он примерно равен 0,8…0,85.

Рисунок 12.2 – Зависимости, учитывающие особенности работы выпрямителя в реальных условиях

Следует отметить, что зависимости изображенные на рисунке 12.2, приводятся для определенных типов выпрямительных блоков, определенной схемы соединения фаз обмотки статора генератора и определенной величины выходного напряжения генератора.

Важным параметром, характеризующим работу выпрямительного блока, является коэффициент мощности . Он численно равен отношению мощности на выходе выпрямительного блока к мощности на входе выпрямительного блока .

,

где – мощность на выходе выпрямительного блока;

– мощность на входе выпрямительного блока;

– число фаз обмотки якоря;

– выпрямленный и фазный токи генератора;

и – выпрямленное и фазное напряжение генератора.

Следует напомнить, что и - средние значения напряжения и тока на выходе выпрямителя генератора.