2.6 Технічні та електричні характеристики генераторів

Основними технічними характеристиками генераторів є напруга, частота обертання ротора та потужність або сила струму при заданій напрузі.

Як правило, автомобіля з бензиновим двигунами мають генератори з номінальною напругою 14 В, а автомобілі з дизельними двигунами – генератори з напругою 28 В. Основні технічні характеристики генераторів змінного струму зведено в (табл. 1.1). Електричні характеристики генераторів змінного струму характеризують їхні якості і являють собою залежність будь-якого параметру від іншого, якщо решта незмінні.

Характеристика холостого ходу (рис. 1.9) – це залежність Е.Р.С. генератора від струму збудження при ; . За цією характеристикою визначається початкова частота обертання ротора генератора, при якій напруга генератора досягає розрахункового значення.

Швидкісна характеристика – це залежність Е.Р.С. генератора від частоти обертання його ротора (рис. 1.10). Е.Р.С. генератора змінюється пропорційно частоті обертання ротора:

де - конструктивна стала величина;

- частота обертання ротора.

Напруга генератора:

де - струм генератора;

- повних опір генератора.

Швидкісна регулювальна характеристика – це залежність струму збудження , від частоти обертання ротора при і (рис. 1.11). Оскільки автомобільним генератором надається рух двигунами внутрішнього згоряння, то

частота обертання їхніх колінчастих валів змінюється в широкому діапазоні. Швидкісна регулювальна характеристика показує яким чином потрібно міняти струм збудження генератора, щоб напруга генератора залишалась незмінною при зміні частоти обертання ротора генератора.

Зовнішня характеристика (рис. 1.12) – це залежність напруги генератора від струму навантаження при постійній частоті обертання і визначеному значенні струму збудження . Зниження напруги при збільшенні навантаження на генератор відбувається через спад напруги в активному та індуктивному опорі обмоток статора, розмагнічувальної дії реакції якоря, а також внаслідок спаду напруги в випрямному колі:

де - Е.Р.С. генератора;

- струм генератора;

- повний опір якоря;

- спад напруги на випрямлячу.

Струмошвидкісна характеристика (рис. 1.13) – це залежність струму навантаження генератора від частоти обертання його якоря при .

Генератором змінного струму властиві якості самообмеження максимальної сили струму навантаження, що запобігає нагріванню обмотки статора та діодів, а тому виключає потребу встановлення обмежувача струму.

Рис. 1.9. Характеристика холостого Рис. 1.10. Характеристи-

ходу ка залежності ЕРС гене-

ратора змінного струму

від числа обертів

Рис. 1.11. Швидкісна регулю- Рис. 1.12. Зовнішня ха-

вальна характеристика рактеристика генератора

Зі збільшенням сили струму навантаження збільшуватиметься магнітний потік статора, а внаслідок протидії магнітному потоку ротора (збудження), результуючи магнітний потік зменшуватиметься, що призводитиме до зниження Е.Р.С., що індукується. Крім того, збільшення частоти обертання ротора супроводжується підвищенням частоти струму в котушках обмотки статора, що сприяє збільшенню індуктивного опору обмотки .

Рис. 1.13. Струмошвидкісна характеристика генераторів

1 – змінного струму; 2 – постійного струму

Струм генератора змінного струму:

,

де - повний опір

- активний опір генератора;

- опір навантаження;

- індуктивний опір.

- частота струму;

- кількість пар полюсів;

- індуктивність;

- частота обертання ротора.

Тоді:

За малої частоти обертання індуктивна складова опору мала порівняно з активною складовою і нею можна знехтувати.

При цьому струм зростає пропорційно частоті обертання:

Зі збільшенням частоти обертання індуктивна складова зростає і стає значно більша, ніж активна складова, якого можна знехтувати.

При цьому струм генератора не залежить від частоти обертання:

.

при

Отже, зі збільшенням частоти обертання ротора обмежується максимальна сила струму генератора.