4. Расчет добавочного сопротивления для обмотки возбуждения генератора.

Регулирование напряжения генератора автомобиля осуществляется регулятором напряжения посредством включения в цепь обмотки возбуждения добавочного сопротивления (рис. 6.а).

Добавочное сопротивление должно обеспечить такое уменьшение тока возбуждения, чтобы при максимальной частоте вращения напряжение генератора снизилось бы до нижнего допустимого уровня, называемого для релейного элемента регулятора напряжения напряжением включения U_вкл (рис. 6).

При открытом транзисторе VT ток возбуждения I_В ограничивается только сопротивлением обмотки возбуждения R_в

Рис. 6 схема включения добавочного сопротивления R_доб в обмотку возбуждения ОВ генератора; график изменения тока возбуждения I_В и напряжения генератора U_Г в процессе стабилизации напряжения:

t₁ - длительность закрытого состояния транзистора VT.

t₂ - длительность протекания тока I_В через транзистор VT;

.

При этом токе возбуждения напряжение генератора возрастает до напряжения возврата U_воз (рис. 6), после чего транзистор VT закрывается и ток возбуждения снижается до величины

.

для генератора с 14 В составляют 13,5 В, а для генераторов с номинальным напряжением 28 В - 27 В. Принимая за номинальное значение тока возбуждения I_ВН ток, обеспечивающий номинальное напряжение U_HГ в режиме холостого хода генератора при начальной частоте вращения , и учитывая, что ЭДС генератора пропорциональна частоте вращения, величина тока возбуждения при максимальной частоте вращения составит:

.

Для получения тока при номинальном напряжении генератора и максимальной частоте вращения необходимо сопротивление цепи возбуждения:

( )

Добавочное сопротивление в цепи обмотки возбуждения

.

5. Расчет токов в генераторной установке при работе генератора и аккумуляторной батареи на общую нагрузку

В автомобиле параллельно включены и работают на общую нагрузку два источника электроэнергии: генератор и АБ.

Нагрузкой источников электроэнергии являются: электродвигатель стартера, электрические лампы освещения и сигнализации, электрообогреватели, электродвигатели вспомогательных механизмов и др.

В расчетной схеме замещения, изображенной на рис. 7, аккумуляторная батарея представлена источником ЭДС Е_б и внутренним сопротивлением R_б, а генератор замещен источником с ЭДС Е_г и внутренним сопротивлением R_г.

Рис. 7. Расчетная схема замещения параллельно работающих генератора и АБ на общую нагрузку.

Потребители электроэнергии представлены резистором с сопротивлением R_H.

В схеме замещения I_б, I_Г, I_Н соответственно токи аккумуляторной батареи, генератора и нагрузки. U_аб - напряжение электрической цепи.

Величины напряжения U_аб и токов I_б, I_Г, I_Н могут быть определены графо-аналитическим или аналитическим методами.

5.1. Графо-аналитический метод расчета токов и напряжения генераторной установки при изменяющейся нагрузке

Графоаналитический метод расчета заключается в расчете и построении внешних характеристик генератора и АБ и измерении токов и напряжения по совмещенному графику.

Внешние характеристики генератора и АБ представляет собой зависимость их напряжения от тока:

а) для генератора U_Г = Е_Г–I_Г R_Г , В ;

б) для батареи U_Б = Е_Б–I_Б R_Б В.

Эти характеристики, как прямые линии могут быть построены по двум точкам, соответствующим режимам холостого хода и нагрузочному режиму, например номинальному - .

Для внешней характеристики генератора:

1-я точка , ;

2-я точка ;

Для внешней характеристики батареи:

1-я точка , ;

2-я точка ;

По расчетным точкам на совмещенном графике строятся внешние характеристики генератора и батареи, общий вид которых представлен на рис. 8.

Реальный режим работы АБ и генератора на совмещенном графике возможен только вправо и влево при изменении напряжения параллельно работающих генератора и батареи вследствие изменения тока нагрузки.

Рис. 8. Внешние характеристики генератора и АБ на совмещенном графике.

На совмещенном графике имеют место два характерных участка:

На участке 1 - 3 внешней характеристики генератор работает на зарядку батареи и на нагрузку : .

В точке 1 генератор работает исключительно на зарядку батареи:

В точке 3 ток генератора равен току нагрузки: .

На участке вправо от точки 3 и генератор и батарея работают на нагрузку (АБ разряжается). .

По совмещенному графику внешних характеристик генератора и батареи (рис. 8) для уровней точек 1, 2, 3, 4 (т. 2 и 4 выбираются произвольно) определить величины напряжения и токов генератора, батареи и нагрузки и занести их в табл. 2.

Таблица 2.

№	Напряжение , В	Ток генератора , A	Ток батареи , А	Ток нагрузки , A
1
2
3
4

По данным табл. 2 построить график распределения токов между генератором и батареей при увеличении нагрузки.

Рис. 9. Распределения токов между генератором и АБ - при изменении тока нагрузки.