2. Генератор

Автомобильный генератор представляет собой синхронную электрическую машину со встроенным полупроводниковым выпрямителем и предназначен для питания потребителей электроэнергии в автомобиле и заряда аккумуляторной батареи.

Синхронной называется электрическая машина, частота вращения которой пропорциональна частоте переменного тока в ее обмотке статора.

1. Принцип работы генератора

Схема генератора (рисунок 2.6) работает следующим образом.

Рис. 2.6. Схема включения генератора в бортовую сеть автомобиля

После замыкания контактов замка зажигания ток от плюсового зажима аккумуляторной батареи, через контакты замка зажигания, контрольную лампу заряда аккумуляторной батареи, обмотку возбуждения и выходной транзистор регулятора напряжения замыкается на массу. Ток в обмотке возбуждения, расположенной на роторе, создает магнитное поле, силовые линии которого при вращении ротора, пересекают витки обмотки статора и индуктируя в них ЭДС. На выводе от трех дополнительных диодов при увеличении частоты вращения ротора генератора нарастает напряжение и разность потенциалов между его плюсовым выводом от силовых диодов, который подключен непосредственно к плюсу батареи, и выводом от дополнительных диодов уменьшается. Напряжение на контрольной лампе стремится к нулю, и она гаснет. Этим самым контролируется работа генератора. В дальнейшем питание обмотки ротора осуществляется от обмотки статора через три дополнительных диода, т.е. генератор работает в режиме самовозбуждения.

Если обмотку статора подключить к нагрузке, по ней под действием ЭДС протекает ток. Этот трехфазный ток, генерируемый в обмотке статора вращающимся магнитным полем, выпрямляется выпрямительным блоком, содержащем шесть силовых диодов, включенных по схеме трехфазного моста. Во всем диапазоне частот вращения выходное напряжение поддерживается постоянным посредством регулирования тока возбуждения. Если напряжение на выходе генератора становится больше напряжения настройки регулятора, ток в обмотке возбуждения снижается, магнитный поток в воздушном зазоре уменьшается и, соответственно, уменьшается ЭДС в обмотке статора и напряжение на выходе генератора.

Из работы схемы генератора следует, что чем больше ток проходящий по обмотке возбуждения, когда генератор не возбужден, тем сильнее создаваемое им магнитное поле, тем быстрее (при меньших оборотах) возбуждается генератор. Обороты ротора, при которых происходит самовозбуждение генератора, оговариваются в его технических условиях (для генератора автомобиля 2110 эти обороты составляют 1400 об/мин). С целью снижения оборотов самовозбуждения увеличивают проходящий по обмотке ротора ток путем включения параллельно контрольной лампе резистора 50 Ом.

Напряжение настройки регулятора напряжения выбирается исходя из величины номинального напряжения сети автомобиля и имеющихся потребителей электроэнергии. Его величина для двенадцативольтовой системы колеблется от 14,1 В до 14,75 В. Превышение напряжения настройки регулятора над величиной номинального напряжения сети автомобиля выбрано для компенсации падения напряжения в проводах, чтобы для нормальной работы напряжение у потребителей электроэнергии не снижалось ниже 12 В.

Основной характеристикой автомобильных генераторов является токоскоростная характеристика, представляющая собой зависимость выпрямленного тока на выходе генератора от скорости вращения ротора. Исходя из определения токоскоростной характеристики, при данной скорости вращения генератор не может дать больший ток, чем ограничено токоскоростной характеристикой. Следовательно, автомобильный генератор работает в режиме короткого замыкания, и величина тока ограничивается активным и индуктивным сопротивлением статорной обмотки генератора.

Чем выше частота вращения генератора, тем выше индуктивное сопротивление его обмотки статора. Поэтому скорость нарастания тока, отдаваемого генератором, с ростом частоты вращения ротора и, соответственно, индуктивного сопротивления обмотки статора уменьшается и генератор приобретает свойство самоограничения силы тока. Таким образом, увеличение частоты вращения генератора не приведет к сгоранию обмотки статора и выходу его из строя.