Технічні та електричні характеристики генераторів

Основними технічними характеристиками генераторів є напруга, частота обертання ротора та потужність або сила струму при заданій напрузі. Як правило, автомобілі з бензиновими двигунами мають генератори з номінальною напругою 14 В, а автомобілі з дизельними двигунами – генератори з напругою 28 В.

Електричні характеристики генераторів змінного струму характеризують їхні якості і являють собою залежність будь-якого параметра від іншого, якщо решта незмінні.

Характеристика холостого ходу (рисунок 4.8) – це залежність ЕРС генератора від струму збудження Е = ƒ(I₃), при n = const; I_н = 0. За цією характеристикою визначається початкова частота обертання ротора генератора, при якій напруга генерато­ра досягає розрахункового значення.

Рисунок 4.8 - Характеристика холостого ходу

Швидкісна характеристика – це залежність ЕРС генератора від частоти обертання його ротора (рисунок 4.9). ЕРС генератора змінюється пропорційно частоти обертання ротора:

Е_г = с Ф n,

де с – конструктивна стала величина; n – частота обертання ротора.

Напруга генератора – U_г = E_г–I_гZ₀,

де I_г – струм генератора; Z₀ – повний опір генератора.

Рисунок 4.9 - Характеристика залежності ЕРС генератора

Змінного струму від швидкості обертання його ротора

Швидкісна регулювальна характеристика – це залежність струму збудження І_з, від частоти обертання n - I_з= ƒ(n), при U = const і I _н = const (рисунок 4.10). Так як автомобільним генераторам надається обертання двигунами внутрішнього згорання, то частота обертання ротора генератора змінюється в широкому діапазоні.

Швидкісна регулювальна характеристика показує, яким чином потрібно змінювати струм збудження генератора, щоб напруга генератора залишилась незмінною при зміні частоти обертання ротора генератора.

Рисунок 4.10 - Швидкісна регулювальна характеристика

Зовнішня характеристика (рисунок 4.11) – це залежність напруги генератора від струму навантаження U_r = f (I_н) при постійній частоті обертання n = const і визначеному значенні струму збудження I_з. 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 у випрямному колі:

U_г = E_г–I_гz₀–ΔU_в,

де Е_г – ЕРС генератора; I_г – струм генератора; z₀ – повний опір якоря; U_в – спад напруги на випростувачу.

Рисунок 4.11 - Зовнішня характеристика генератора

Струмошвидкісна характеристика (рисунок 4.12) – це залежність струму навантаження генератора I_н від частоти обертання його якоря I_н = ƒ(n_я), при U_г = const

Рисунок 4.12 - Струмошвидкісна характеристика генераторів:

1 – змінного струму; 2 – постійного струму.

В таблиці 4.5 приведені основні технічні характеристики деяких типів автомобільних генераторів.

Таблиця 4.5 – Технічні характеристики генераторів змінного струму
Тип генера-тора	Рmax, Вт	Uном, В	I max, A	np.o., хв-1, не більш як	np.н., хв-1, не більш як	Uн, В	I ном, А	Rо.з, Ом	Rф, Ом	Hmin, мм
Г502А	360	14	30	1500	3200	12,5	20	3,7	0,13	5
Г250ВЗ	910	14	40	950	2050	12,5	28	3,7	0,12	7
162.3701	910	14	65	950	2050	12,5	28	3,7	0,12	7
Г250Е2	500	14	40	950	2100	12,5	28	3,7	0,12	7
Г250И 1	500	14	40	950	2100	12,5	28	3,7	0,12	7
Г250Н2	500	14	40	950	2100	12,5	28	3,7	0,12	7
Г221А	600	14	42	1150	2500	14	30	4,3	0,11	5
Г221А006	600	14	42	1150	2500	14	30	4,3	0,11	5
Г222	700	14	50	1250	2400	13	35	3,7	0,11	5
37.3701	770	14	55	110	2000	13	35	4,3	0,15	5
66.3701	840	14	60	1250	2750	13	40	3,8	0,11	7
65.3701	2500	28	90	650	1250	13	50	3,8	0,12	7
Г273.А.В	780	28	28	110	2200	28	20	16,5	0,18	7
63.3701	4200	28	150	1500	3000	28	100	16,5	0,2	7
32.3701	840	14	60	1050	2200	14	40	3,9	0,11	7
17.3701	560	14	40	1050	2200	12,5	24	3,8	0,12	7
49.3701	630	14	45	1100	2200	14	28	3,7	0,11	7

Примітка. У таблиці прийнято такі позначення: Р_max – максимальна потужність; U_ном – номінальна напруга; I _max – максимальна сила струму; n_p.o – частота обертання ротора без навантаження; n_p.н – частота обертання ротора з контрольним на­вантаженням; U_н – напруга, яка відповідає контрольному навантаженню; I _ном – номінальна сила струму навантаження; R_о.з – опір обмотки збудження; R_ф – опір обмотки однієї фази; H_мін. – мінімальна висота щіток.

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

При збільшенні сили струму навантаження збільшується магнітний потік статора, а внаслідок протидії магнітному потоку ротора (збудження) результуючий магнітний потік зменшуватиметься, що призводитиме до зниження ЕРС. Крім того, збільшення частоти обертання ротора супроводжується підвищенням частоти стру­му в котушках обмотки статора, що сприяє збільшенню індуктивного опору обмот­ки (x_L = 2πƒL).