книги из ГПНТБ / Можаев В.Н. Электрооборудование колесных и гусеничных машин учебное пособие

контактов легче, так как добавочное сопротивление меньше. По­ этому двуплечего регулятора тока можно не применять, заменив его регулятором с одной парой контактов. Это позволяет не только ,упростить схему и конструкцию, но также уменьшить габариты и вес регулирующего устройства и его стоимость.

Регулирование тока нагрузки генератора с помощью вибраци­ онного регулятора напряжения осуществляется так: через кон­ такты регулятора тока пропускают не ток возбуждения генера­ тора, а ток, нагружающий сопротивление температурной компен­

Напряжение Ujrtk определяется произведением суммарного тока на сопротивление, т. е.

^ т к ОУ к RTк>

а

^орн’

где щтк - суммарный ток; 4 — ток, поступающий через контакты регулятора тока;

г— ток обмотки ОРН.

стью, а не в цепи возбуждения генератора, в связи с чем работа регулятора тока более надежна.

70

Параметрическое регулирование генераторов переменного тока.

Для защиты автотракторных генераторов переменного тока от пе­ регрузки при среднем и большем числе оборотов устанавливают вибрационный регулятор тока. Однако в зависимости от характе­ ристики генератора возможно защитить генератор за счет увели­ чения индуктивного сопротивления.

Рассмотрим подробнее саморегулирование генератора пере­ менного тока. При увеличении числа оборотов индуктора частота изменения магнитного потока в статоре возрастает пропорцио­

цепи переменного тока, которое состоит из активного и индуктив­ ного сопротивлений. При увеличении числа оборотов индуктора индуктивное сопротивление X l увеличивается пропорционально частоте, т. е.

X l = 2 *fL,

где L — индуктивность обмотки статора.

Одновременно с этим увеличивается и э.д.с. Если активное со­ противление значительно меньше индуктивного, когда частота до­

Таким образом, величина тока при параметрическом регули­ ровании зависит от индуктивности обмоток генератора.

71

При проектировании генератора конструктор задается вели­ чиною L из условия номинального тока нагрузки и величины магнитного потока, создаваемого индуктором.

На рис. 41 приведены вольтамперные характеристики генера­

почти не влияет на величину предельного тока и поэтому она за­ висит в основном от параметров обмотки статора.

Автоматическое комбинированное регулирование работы генератора

На колесных и гусеничных машинах широко применяется ком­ бинированное регулирование режима работы генератора. Оно осу­ ществляется чаще всего двумя раздельными вибрационными или полупроводниковыми регуляторами: регулятором напряжения и регулятором тока. Реже применяют комбинированный регуля­ тор, дающий при повышении нагрузки падающую характеристику. В последнем случае вибрационный регулятор напряжения снаб­ жают также и обмоткой регулятора тока.

Рассмотрим совместную работу двух вибрационных регулято­ ров на одну обмотку возбуждения (рис. 42). При разряженной аккумуляторной батарее ток нагрузки превышает номинальное значение, на которое отрегулирована пружина регулятора тока, и он вступает в действие. Чередующиеся размыкания и замыка­ ния контактов К з и К а то вводят в цепь обмотки возбуждения сопротивления К и Ко включенные между собою параллельно,,

то замыкают их накоротко. Работа регулятора тока продолжает­ ся до тех пор, пока ток нагрузки не станет меньше / тах, после чего в действие вступает регулятор напряжения. При работе ре­ гулятора напряжения участвует только добавочное сопротивление R " ,а регулятор тока бездействует.

72

Существует комбинированное регулирование с двумя элект­ ромагнитными системами, где при работе регулятора тока про­ должает работать и регулятор напряжения (рис. 40).

При раздельном регулировании в зависимости от того, какой регулятор работает, либо напряжение поддерживается в задан­ ных пределах, либо ток нагрузки.

Комбинированное регулирование генератора осуществляют также и с помощью одной электромагнитной системы (рис. 43). В этом случае на сердечнике регулятора помещают обе обмотки: обмотку регулятора напряжения ОРН и обмотку регулятора тока

Комбинированный регулятор с одной электромагнитной систе­ мой при изменении нагрузки на генератор не сохраняет постоян­

пер-витков обмоток ОРН и ОРТ. Чем меньше ампер-витков дает обмотка ОРТ, тем меньше наклон характеристики. Ампер-витки ОРТ должны обеспечить такое снижение регулируемого напряже­

73

ния, при котором зарядный ток в разряженной батарее не пре­ вышает номинального тока нагрузки генератора.

Внешние характеристики генераторов с различными регули­ рующими устройствами. Рассмотрим совместную работу генера­ тора и аккумуляторной обатареи на бортовую сеть автомобиля или танка. При регулировании напряжения генератора оно (£/г) остается постоянным в пределах изменения нагрузки от нуля до

,/пр (рис. 44).

Рис. 44. Распределение нагрузки генератора при наличии регулятора напряжения.

Величина э.д.с. генератора должна быть больше э.д.с. акку­ муляторной батареи. Характеристика U3 представляет зависи­ мость напряжения аккумуляторной батареи от величины заряд­

При дальнейшем увеличении нагрузки ток генератора может увеличиваться до тех пор, пока не достигнет предельного тока

./пр; если продолжить увеличение нагрузки, напряжение генера­ тора станет снижаться, контакты регулятора напряжения оста­ нутся в замкнутом состоянии (точка 5) и вследствие снижения напряжения произойдет уменьшение зарядного тока.

В случае, если ток нагрузки достигнет / / , напряжение генера­ тора понизится настолько, что станет равным э.д.с. аккумулятор­ ной батареи и зарядка ее прекратится.

Если увеличить число включенных потребителей, аккумулятор­ ная батарея будет разряжаться, дополняя ток генератора. Точки

74

3 и 4 на внешней характеристике генератора определяются чис­ лом оборотов якоря и сопротивлением внешней цепи нагрузки. При большем числе оборотов якоря положение внешней характе­ ристики в системе координат изменяется (рис. 35); из нее видно, что предельный ток больше и даже может превысить номиналь­ ный ток генератора.

При раздельном комбинированном регулировании внешняя ха­ рактеристика генератора отличается от рассмотренной тем, что точка 2 определяется не внешей характеристикой генератора без регулятора напряжения, а настройкой регулятора тока (рис. 45). Из графика видно, что при нагрузках, не превышающих номи­ нальный ток генератора /г, аккумуляторная батарея заряжается током /3 = / г — /„.

Если увеличить количество включенных потребителей настоль­ ко, что в действие вступит регулятор тока, то напряжение гене­ ратора будет понижаться (точка 3), а следовательно, и величина зарядного тока станет меньше/3. Когда ток нагрузки /„" окажет­ ся больше номинального тока, аккумуляторная батарея будет разряжаться током / р, так как напряжение генератора снизилось до точки 4.

Рис. 45. Распределение нагрузки генератора при наличии регулятора напряжения и регулятора тока.

При комбинированном регулировании с одной электромагнит­ ной системой внешняя характеристика генератора имеет наклон (рис. 46). Угол наклона должен быть таким, чтобы снижение на­ пряжения не превышало 10—15% в пределах от режима холо­ стого хода до номинальной нагрузки. При выключенной нагрузке ток генератора равен зарядному (точка /),т . е. / г = / 3; при вклю­

75

чении потребителей напряжение генератора понижается (точка 2) и ток генератора равен

/ г = / э + /н .

При этом зарядный ток уменьшается.

При дальнейшем увеличении нагрузки (точка 3), при /н", на­ пряжение генератора продолжает снижаться, и, когда оно станет равным э.д.с. аккумуляторной батареи, зарядный ток будет равен нулю, а нагрузка в этом случае будет питаться от генератора и аккумуля­

торной батареи. Комбинированный ре­

гулятор с одной электро­ магнитной системой поз­ воляет лучше использо­ вать мощность генерато­ ра днем, т. е. при выклю­ ченной световой нагруз­ ке, так как напряжение генератора регулятор поддерживает несколько выше. Благодаря этому зарядка аккумуляторной батареи ускоряется. Та­

кой регулятор отличается большей простотой конструкции и мень­ шей стоимостью, так как одна электромагнитная система дешевле двух.

Наряду с этими положительными качествами имеются и отри­ цательные, а именно: для уменьшения тока перезаряда умень­ шают упругость пружины; при этом уменьшается ток уже в на­ чале зарядки, в результате чего удлиняется время зарядки и не используется полная мощность генератора. Последнее усугубляет­ ся автоматической температурной корректировкой при повышении

Характеристика 1 предполагает наличие только регулятора на­ пряжения. В начале зарядки разряженной аккумуляторной бата­ реи величина тока повышается на участке А — Б вследствие уменьшения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи. Это объясняется улучшением диффузии в электролите и умень­ шением количества сульфата.

Зарядный ток, достигнув наибольшего значения, снижается в связи с повышением э.д.с. аккумуляторной батареи и концент­ рации электролита.

76

По мере зарядки аккумуляторов повышается и э.д.с. поляри­ зации, что также способствует снижению величины зарядного то­ ка. Минимального значения достигает зарядный ток к концу за­ рядки.

Установившийся минимальный зарядный ток называют током перезаряда. Его величина зависит от напряжения, поддерживае­ мого регулятором, и температуры электролита.

Характеристика 2 при комбинированном регулировании гене­ ратора двумя раздельными системами заключается в следующем. На участке В работает регулятор тока. Величина его не превы­ шает номинального тока нагрузки генератора при включенных потребителях. Таким образом, при зарядке используется полная мощность генератора, что обеспечивает быструю подзарядку акку­ муляторной батареи. Как только э.д.с. ее повысится настолько, что зарядный ток будет меньше номинального, на который отре­ гулирован регулятор тока, последний прекратит работу. При этом напряжение генератора повысится до £/тах и в работу вступит регулятор напряжения, в связи с чем дальнейшее уменьшение за­ рядного тока будет происходить по .ранее указанным причинам (см. участок Г).

Комбинированное регулирование генератора с двумя раздель­ ными электромагнитными системами позволяет, не нарушая регу­

в обмотке ОРТ способствует повышению напряжения, поддержи­ ваемого комбинированным регулятором. Крутизна характеристи­ ки 3 зарядного тока зависит от количества витков обмотки ОРТ, расположенных на регуляторе напряжения. Чем меньше витков имеет обмотка ОРТ, тем ближе характер изменения зарядного

77

тока к кривой 1. Обычно в комбинированных регуляторах обмот­ ка ОРТ имеет 1—6 витков, и ток нагрузки настолько мало регу­ лируется, что для защиты генератора от перегрузки устанавли­ вают плавкий или биметаллический предохранитель.

Подобные комбинированные регуляторы установлены в РР102

и РР109.

Защита генераторов от обратных токов

В связи с тем, что генератор работает на бортовую сеть-

ляторной батареи на цепь генератора. Величина тока в цепи

ляторной батареей.

Учитывая, что внутреннее сопротивление аккумуляторной ба­ тареи несколько тысячных долей ома, сопротивление якоря, кол­ лектора щеток и проводов не превышает сотых долей ома, вели­ чина разрядного тока может достигать наибольшего значения, когда э.д.с. якоря равна нулю и якорь удерживается приводом. В результате теплового действия большого разрядного тока изо­ ляция провода обмотки якоря разрушится.

При этом аккумуляторная батарея будет разряжаться. Для автоматического выключения генератора из бортовой сети ма­

обратного тока, командное реле и контактор или дифференциаль­ ное минимальное реле.

Реле обратного тока работает следующим обрдзом (рис. 48). При неподвижном якоре генератора контакты Кя и Кб реле нахо­ дятся в разомкнутом состоянии. При повышении числа оборотов якоря напряжение генератора повышается, ток в намагничиваю­ щей обмотке НО увеличивается и сила притяжения сердечника увеличивается. Пружина отрегулирована так, что замыкание кон­ тактов возможно только тогда,'когда э.д.с. генератора окажется

78

В этом случае ампер-витки обмоток НО и РО действуют согла­ сованно и суммарный магнитный поток удерживает якорек в при­ тянутом положении.

В случае уменьшения числа оборотов якоря э.д.с. в его об­ мотке понижается и, когда она будет равна э.д.с. аккумулятор­

ной батареи {Ея — Ейб) зарядный ток уменьшается до нуля. Однако размыкание контактов может не произойти, так как яко­ рек удерживается в притянутом состоянии вследствие малого воз­ душного промежутка между ним и сердечником. Следовательно, для размыкания контактов необходимо ослабить силу притяже­ ния сердечника.

Если э.д.с. генератора меньше э.д.с. аккумуляторной батареи, появляется разрядный ток в обмотке РО, магнитное поле которого уменьшает силу притяжения сердечника реле, пружина оттяги­ вает якорек и генератор отключается от бортовой сети.

Размагничивающая обмотка обеспечивает более четкую работу реле, так как при наличии только намагничивающей обмотки для работы реле необходимы большие изменения величины напряже­ ния, т. е. большая разница между «напряжением замыкания» и «напряжением размыкания».

Для автомобильных генераторов разрядный ток, появляющий­ ся в обмотке РО перед размыканием контактов, достигает неболь­ шой величины (0,5—5 а) и действует в цепи кратковременно.

Рассмотренное реле обратного тока с одной парой контактов можно применять в случае, когда ток нагрузки генератора не бо­ лее 20 а. В генераторах средней мощности применяют реле с двумя, тремя и четырьмя парами контактов. Если ток нагрузки более 80 а, применяют контактор, работающий совместно с реле

7Э>