4.4 Розробка схеми реєстрації основних характеристик генератора

При випробуванні генераторів повинні реєструватися характеристики, графіки яких представлені на малюнку 4.5:

а) швидкісна характеристика - залежність напруги генератора від частоти обертання його ротора:[19]

U_Г = Е_Г – I_Г ^. Z, (4.23)

где I_Г - ток нагрузки генератора, А;

Z – повний опір генератора і навантаження, Ом;

Е_Г – ЭДС генератора, В:

Е_Г = С^.Ф^.n, (4.24)

где С – контруктівная постійна електричної машини;

Ф – магнітний поток, Вб;

n – частота обертання якоря генератора, с^-1

б) характеристика холостого ходу - залежність ЕРС генератора від струму збудження, [19]:

Е_Г = f (I_B), (4.25)

при постійній частоті обертання ротора і струмі навантаження, що дорівнює нулю: n = const; I_H = 0; за характеристикою холостого ходу визначається початкова частота обертання ротора генератора, при якій напруга генератора досягає заданого значення;

в) швидкісна регулювальна характеристика - залежність струму збудження від частоти обертання ротора, [19]:

I_B = f (n) (4.26)

при постійній напрузі і струмі навантаження: U = const; I_H = const;

Рис.4.5

швидкісна регулювальна характеристика показує, як повинен змінюватися струм збудження генератора, щоб його напруга залишалося незмінна при зміні частоти обертання ротора генератора;

г) зовнішня характеристика - залежність напруги генератора від струму навантаження, [19]:

U_Г = I_H (4.27)

при постійній частоті обертання ротора генератора та постійному струмі збудження: n = const; I_B = const;

д) токоскоростной характеристика - залежність струму навантаження генератора від частоти обертання його ротора, [19]:

I_H = f (n) (4.28)

при постоянном напряжении генератора:

U_Г = const.

Як випливає з вищенаведених характеристик , схема установки повинна забезпечувати вимірювання , регулювання і стабілізацію наступних параметрів : напруга генератора U_Г , струму обмотки збудження I_В , струму навантаження I_H , швидкості обертання ротора генератора n .

Схема регулювання і стабілізації швидкості обертання ротора генератора і принцип її роботи наведені в розділі 4.3 .

Регулювання і стабілізація напруги генератора здійснюється за допомогою схеми , яка наведена на малюнку 4.6.

Схема регулювання і стабілізації напруги генератора функціонує наступним чином.

При напрузі генератора нижче встановленого значення (клема 1 ) напруга на прямому вході операційного підсилювача А1 нижче напруги на інвертуємому вході.

В результаті , на виході операційного підсилювача сформований негативний потенціал ; транзистор VT1 замкнений ; транзистори VT2 і VT3 - відкриті ; струм безперешкодно надходить у ланцюг обмотки збудження.При досягненні напруги генератора встановленої величини , напруга на прямому вході операційного підсилювача А1 порівнюється з напругою на вході інвертується або перевищує його.

В результаті , потенціал на виході операційного підсилювача починає рости (змінюється на

Рис 4.6 - Схема регулювання і стабілізації напруги генератора

позитивний); транзистор VT1 відкривається; транзистори VT2 і VT3 замикаються; струм в обмотку збудження зменшується або припиняється. Зниження струму в обмотці збудження призводить до зниження напруги генератора і цикл регулювання повторюється.

Поріг спрацьовування стабілізатора напруги генератора встановлюється опором R1 і коректується опором R4 Діод VD1 служить для захисту бази транзистора VT1 від переполюсовкі при формуванні негативного потенціалу на виході операційного підсилювача А1. Діод VD2 служить для закорочення обмотки збудження при формуванні в ній протівоедс.

Схема стабілізації і регулювання струму обмотки збудження (малюнок 4.7) функціонує наступним чином. При величині струму нижче встановленого падіння напруги на резистори R4 недостатньо для відкриття транзистора VT1; транзистор VT2 відкритий за рахунок струму в ланцюзі база-емітер через резистор R1; транзистор VT3, включений за схемою емітерного повторювача, також відкритий; струм надходить на обмотку збудження.

Рис 4.7 - Схема регулювання і

стабілізації тока обмотки збудження

Рис 4.8 - Схема регулювання і

стабілізації тока загрузки генератора

При досягненні струмом встановленої величини , транзистор VT1 відкривається ; при цьому , закриваються транзистори VT2 і VT3 ; струм через обмотку збудження зменшується або припиняється. Зменшення струму призводить до замикання транзистора VT1 , відкриттю транзисторів VT2 і VT3 , і цикл регулювання повторюється.

Установка величини струму здійснюється змінним резистором R2. Діод VD1 служить для закорочення обмотки збудження при формуванні в ній протівоедс .

Аналогічним чином функціонує і схема регулювання і стабілізації струму навантаження генератора (малюнок 4.8) , тільки замість обмотки збудження включено активний опір , иммитирует навантаження споживачів електроенергії мережі автомобіля . Так як струм навантаження генератора значно перевищує струм обмотки збудження , у вихідному каскаді стабілізатора паралельно транзистору VT3 включені додатково транзистори VT4 і VT5 .

В цілому, блок-схема пульта управління стенда для перевірки генератора наведена на малюнку 4.9.

Зняття характеристик здійснюється наступним чином.

Швидкісну характеристику знімають у положенні 1 пакетного перемикача SA1 . Стабілізатором струму навантаження задають необхідну величину цього параметра і реєструють його амперметром з межею вимірювання 30 А. Потім , змінюючи швидкість обертання стабілізатором швидкості обертання , реєструють частотомером даний параметр і вольтметром - відповідне значення напруги генератора.

Характеристику холостого ходу знімають в положенні 2 пакетного перемикача SA1 . Стабілізатором швидкості обертання задають необхідне значення даного параметра , реєструючи його частотомером . Потім , стабілізатором струму обмотки збудження змінюють напругу генератора. Зовсім параметри реєструють , відповідно, амперметром з межею вимірювання 10 А і вольтметром .

Швидкісну регулювальну характеристику знімають у положенні 3 пакетного перемикача SA1 . Спочатку встановлюють стабілізатором струму навантаження необхідне значення даного параметра , а стабілізатором напруги - напруга на виході генератора. Змінюючи частоту обертання стабілізатором частоти обертання , зчитують показання частотоміра і відповідних їм значень струму в ланцюзі обмотки збудження.

Рис 4.7 - Блок-схема управління стендом

Зовнішня характеристика генератора знімається в положенні 4 пакетного перемикача SA1 . Встановивши частоту обертання якоря генератора і застабілізовав струм обмотки збудження генератора на певному рівні , стабілізатором струму навантаження змінюють напругу генератора , прочитуючи свідчення , відповідно, з амперметра ( 30 А ) і вольтметра.

Для зняття токоскоростної характеристики генератора (положення 5 пакетного перемикача SA1 ) , стабілізатором напруги встановлюють по вольтметру необхідне його значення . Після цього , стабілізатором швидкості обертання змінюють струм навантаження генератора , реєструючи частоту обертання ротора і струм в ланцюзі навантаження , відповідно, частотомером і амперметром з межею вимірювань 30А .

У положенні 6 пакетного перемикача SA1 перевіряється робота генератора спільно з реле- регулятором. Стабілізатором швидкості обертання змінюється частота обертання якоря генератора ; при цьому реєструється напруга , при якому в ланцюзі обмотки збудження починає знижуватися струм. При відхиленні порогового напруги від необхідної величини , здійснюють заміну або регулювання реле- регулятора.

У положенні 7 пакетного перемикача SA1 перевіряється робота реле - регулятора окремо від генератора. Для цього в схемі передбачено стабілізатор , зібраний на транзисторах VT1 і VT2 з регульованим напругою від 0 до 27 В, що дозволяє відчувати реле- регулятори як напругою 12 В, так і напругою 24 В. Поріг спрацьовування по початку зниження показань амперметра з межею вимірювань

30 А.

Положення 8 пакетного перемикача відповідає вимкненого стану вимірювальної частини схеми стенда. У цьому положенні перевіряється механічна частина генератора на биття при незбалансованих масах обертових деталей , на тертя ротора про статор і на загальний опір обертанню якоря генератора. Частота обертання якоря змінюється стабілізатором швидкості обертання якоря і реєструється частотомером .

З метою виявлення явища іскріння контакту колектора і щіток , а також визначення пробою або перегорання діодів вбудованого в генератор випрямляча , паралельно вольтметру передбачено підключення осцилографа типу С1 -76. з частотою розгортки до 100 кГц. Виявлення згаданих несправностей за допомогою осцилографа здійснюють у положенні 1 пакетного перемикача SA1 при знятті швидкісної характеристики генератора.Схема управління стендом дозволяє крім генераторів і реле- регуляторів з номінальною напругою 12 В відчувати і знімати всі характеристики для генераторів напругою 24 В.