Архив WinRAR_1 / 3 - Электорооборудование / 57 - рабочие характеристики генератора переменного тока

1.16. Электрические характеристики генератора

Свойства автомобильных генераторов переменного тока определяются рядом характеристик, которые представляют собой зависимость между какими-либо двумя величинами при неизменных остальных.

Рис. 1.9. Характеристика зависимости ЭДС генератора

а) Скоростная характеристика - зависимость ЭДС генератора от частоты вращения его ротора (рис. 1.9).

Как видно из уравнения E_г = CФn , ЭДС генератора изменяется пропорционально частоте вращения ротора; С - конструктивная постоянная; Ф - магнитный поток; n - частота вращения ротора. Напряжение генератора U_г = E_г - I_г z , где I_г - нагрузки генераторa, z - полное сопротивление генератора.

б) Характеристика холостого хода (рис. 1.10) представляет собой зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения: Е = f(I_в) при n = const и I_н = 0.

П

Риc. 1.10. Характеристика холостого хода

о характеристике холостого хода определяется начальная частота вращения ротора генератора, при которой напряжение генератора достигает расчетного значения.

в) Скоростная регулировочная характеристика - это зависимость тока возбуждения I_в от частоты вращения ротора I_в = f(n) при U = const и I_н = const (рис. 1.11)

Поскольку автомобильные генераторы приводятся во вращение двигателем внутреннего сгорания, то их ч

Рис. 1.11. Скоростные регулировочные характеристики

астота вращения изменяется в широком диапазоне. Скоростная регулировочная характеристика показывает,

как надо изменять ток возбуждения генератора, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным при

изменении частоты вращения ротора генератора.

г

Рис. 1.12. Внешняя характеристика генератора переменного тока

) Внешняя характеристика (рис. 1.12) представляет собой зависимость напряжения генератора от тока нагрузки U = f(I_n) при постоянной частоте вращения n = const и определенном значении том возбуждения I_г . Снижение напряжения при уве­личении нагрузки генератора происходит из-за падения на­пряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмоток статора, размагничиваю­щего действия реакции якоря, а также из-за падения напряжения в цепи выпрямителя U_г = E_г - I _г z - U_в где E_г - ЭДС генератора; I_г - ток генератора; z - полное сопротивление якоря; U_в - падение напряжения на выпрямителе.

д) Токоскоростная характеристика (рис. 1.13) - зависимость тока нагрузки генератора I_н от частоты вращения его ротора: I_н = f(n) при U = const.

Г

Рис. 1.13. Токоcкороcтные характеристики: 1 - генератор ~; 2 - генератор =

енераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока нагрузки , что предотвращает нагрев обмотки статора и диодов и поэтому исключает нeo6xoдимость установки ограничителя тока.

С увеличением силы тока нагрузки возрастает магнитный поток статора, а так как он противодействует магнитному потоку ротора (возбуждения), то результирующий магнитный поток уменьшается, что приводит к снижению индуцируемой ЭДС. Кроме того, увеличение частоты вращения ротора сопровождается повышением частоты тока в катушках обмотки статора, что способствует увеличению индуктивного сопротивления обмотки ( x_L = 2fL) .

Ток генератора переменного тока

I_г = E / Z , откуда

,

где Z - полное сопротивление; R_г - активное сопротивление генератора; R_Н - сопротивление нагрузки; x_L - индуктивное сопротивление,

x_L = 2πfL= 2πPnL / 60 = C _x n,

f -частота тока; Р - количество пар полюсов; L - индуктивность; n - частота вращения ротора. Тогда

При малой частоте вращения индуктивная составляющая сопротив-ления (С_x n )² мала по сравнению с активной составляющей (R_н +R_г )² и ею можно пренебречь. При этом ток будет возрастать пропорционально частоте вращения:

I = C_EФ_n / ( R_г + R_н ) = Cn

С увеличением частоты вращения индуктивная составляющая сопротивления возрастает и становится значительно больше активной составляющей, следовательно, последней можно пренебречь. При этом ток не зависит от частоты вращения:

I = C_EФ / C_x = const (при Ф = const )

Таким образом, c повышением частоты вращения ротора ограничивается максимальная сила тока генератора.

В связи с большим передаточным числом привода между двигателем и генератором, а также увеличением числа витков обмотки статора генератор переменного тока способен воспринимать нагрузку при гораздо меньшей частоте вращения, чем генератор постоянного тока. Это значительно улучшает зарядку аккумуляторной батареи при движении по городу с частыми остановками и низкой средней скоростью. В генераторе постоянного тока такая возможность отсутствует, поскольку пропорционально числу витков увеличивается и индуктивная энергия, накопленная в обмотках, что при малых частотах вращения вызывает сильное искрение под щетками, а при больших - выпрямление тока коллектором становится ненадежным.