Введение (1991, 1992)

Применимость

Базовая конструкция

1. Блок диодов
2. Обмотка статора
3. Задний подшипник
4. Статор
5. Щиток заднего подшипника
6. Конденсатор
7. Щетки и держатели
8. Гнездо подшипника
9. Вентилятор
10. Шкив
11. Щиток переднего подшипника
12. Передний подшипник
13. Ротор с обмоткой возбуждения

Основные компоненты генератора следующие:

• трехфазная обмотка статора
• ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами
• шесть мощных диодов, три диода возбуждения и две графитные щетки

1. Графитные щетки
2. Обмотка статора
3. Отрицательные мощные диоды
4. "Масса"
5. Диоды возбуждения
6. Положительные мощные диоды

Генератор может вращаться в обоих направлениях.Направление вращения зависит только от типа вентилятора.

Принцип действия

Конструкция генератора основана на следующем принципе: электрический потенциал (электродвижущая сила = ЭДС) индуцируется в проводнике при его перемещении в магнитном поле. В генераторе проводник (обмотка статора) неподвижен, а магнитное поле (обмотка ротора) перемещается.

1. Постоянный магнит
2. Магнитное поле

При вращении ротора магнитные полюса и магнитное поле индуцируют переменный ток, генерирующийся в обмотке статора. Его электрический потенциал изменяется по полярности и силе тока.Напряжение возрастает до максимального значения два раза за оборот.Аналогичный эффект достигается при перемещении проводника в неподвижном магнитном поле и в обратной ситуации.

Синусоидальные колебания

Если использовать осциллограф для регистрации электрического потенциала, то при постоянной частоте вращения ротора, кривая напряжения на его экране будет представлять собой синусоиду между максимальным и минимальным значениями.Величина электрического потенциала пропорциональна мощности магнитного поля и скорости, с которой пересекаются силовые линии. Магнитное поле в генераторе образовано электрическим током, проходящим через обмотку ротора (обмотка возбуждения). При прохождении этого тока через обмотку и вращении ротора в обмотке статора генерируется переменный ток.

Трехфазный переменный ток

Для максимальной эффективности генератора обмотка статора разделена на три отдельных обмотки, расположенные под углом 120° друг к другу. Переменный ток, генерирующийся в каждой обмотке, называется фазой. Эти три фазы обозначены "u", "v" и "w".

Соединения обмотки статора

Три обмотки соединены друг с другом дельтообразно или звездообразно. При дельтообразном соединении увеличивается потенциал, а при звездообразном соединении без перегрева возрастает сила тока.

1. “Дельтообразное соединение”
2. Звездообразное соединение

Мощные диоды

В генераторе используются положительные и отрицательные диоды для выпрямления тока. Они отличаются друг от друга тем, что содержащийся в их корпусах полупроводник (кремний) имеет противоположное направление проводимости. Корпус диода закреплен на радиаторе и соединен с положительным или отрицательным выводом аккумуляторной батареи.Положительные диоды называются PN-диодами и маркируются красным.Отрицательные диоды называются NP-диодами и маркируются черным.

Функционирование диодов

Диоды пропускают ток только в одном направлении (в направлении стрелки) и препятствуют прохождению тока в обратном направлении.Их можно сравнить с обратными клапанами, пропускающими поток жидкости только в одном направлении.

1. Направление прохождения тока (вперед)
2. Направление непроводимости

Падение напряжения

Выпрямление переменного тока вызывает падение напряжения. Каждый диод вызывает падение напряжения на 0,6-1,2 В в зависимости от силы тока. Максимальное обратное напряжение, запираемое диодом - около 100 В. Если напряжение выше, ток проходит через диод и разрушает его.

1. Обратное напряжение
2. Прямое напряжение

Выпрямление

Диод служит для выпрямления фазы переменного тока. Отрицательная половина волны запирается и образуется импульсный постоянный ток.

Выпрямление всей волны

Для более эффективного использования переменного тока осуществляется выпрямление всей волны. Для этого каждая фаза должна быть снабжена двумя диодами - положительным и отрицательным. При этом также генерируется импульсный постоянный ток.

Трехфазная перемычка

В этом типе перемычки один диод фазы соединен положительно, а другой - отрицательно. Поэтому ток заряда с генератора должен пройти через шесть мощных диодов. Хотя постоянный ток не выпрямляется полностью, это не имеет практического значения, поскольку аккумуляторная батарея действует как буфер, сглаживая колебания.

Ротор с клешневидными полюсами

Этот тип ротора получил свое название из-за формы. Он состоит из двух половин (клешней), захватывающих друг друга и заключающих в себе обмотку возбуждения (обмотку ротора). Каждая половина ротора имеет шесть полюсов, а всего полюсов двенадцать (шесть отрицательных и шесть положительных).

Магнитное поле ротора

При прохождении тока через обмотку возбуждения между полюсами ротора возникает магнитное поле. При вращении ротора силовые линии этого магнитного поля проходят через три обмотки статора.Двенадцатиполюсной поток возникает при каждом полном обороте ротора (360°). Каждый проходящий полюс индуцирует половину волны напряжения положительного или отрицательного потенциала.

Индуцируемые полуволны

На протяжении одного оборота ротора в трех обмотках статора индуцируется 36 полуволн (12 полюсов х три обмотки фаз). Для сравнения, двухполюсный ротор может индуцировать только шесть полуволн.

Охлаждение

Генератор нагревается пропорционально силе вырабатываемого тока Генератор имеет воздушное охлаждение с посредством вентилятора.Существуют два типа вентиляторов: с прямыми и изогнутыми лопастями. Вентиляторы с изогнутыми лопастями могут вращаться только в одном направлении, а вентиляторы с прямыми лопастями - в обоих.

1. Изогнутые лопасти, только одно направление
2. Прямые лопасти, оба направления

Зарядная цепь

Ток в цепь заряда аккумуляторной батареи и на электрооборудование поступает с вывода В+ генератора. На диаграмме фаза "u" показана расположенной под углом 180°:

• фаза "u" имеет нулевой потенциал
• фаза "v" - положительный
• фаза "w" - отрицательный.

1. Генератор
2. Аккумуляторная батарея
3. Электрооборудование
4. Статор

Ток, поступающий с MP (нейтральная средняя точка обмотки фаз), проходит через фазу "v" на вывод В+ генератора, а затем на электрооборудование, и наконец, на "массу". Ток возвращается с "массы" на генератор через вывод D-, а затем через обмотку фазы "w" на MP.

Рассмотрим фазу "u" под углом 270°.Потенциал всех фаз ненулевой и ток проходит через обмотки "v" и "w" на электрооборудование. Он возвращается с "массы" через вывод D- и фазу "u" на MP.Все диоды функционируют постоянно. Ток, поступающий на диоды от разных фаз, имеет разную силу и полярность. Этот ток выпрямляется в диодах и на выходе имеет одну полярность.

1. Генератор
2. Аккумуляторная батарея
3. Электрооборудование
4. Статор

Цепь предварительного возбуждения

Генераторы имеют функцию самовозбуждения, т.е. ток возбуждения вырабатывается генератором самостоятельно, как часть тока электропитания. Ток возбуждения - это ток, необходимый для намагничивания ротора.При пуске двигателя с генератора не поступает ток. Поэтому этот ток берется с аккумуляторной батареи через сигнальную лампу заряда с достаточно высокой мощностью, не менее 12 В, 2 Вт.

1. Аккумуляторная батарея
2. Выключатель зажигания
3. Регулятор
4. Сигнальная лампа заряда аккумуляторной батареи
5. Статор
6. Обмотка возбуждения

Возможность пуска генератора без предварительного возбуждения

В цепи возбуждения имеются два соединенных последовательно диода: диод возбуждения и отрицательный мощный диод.Самовозбуждение может возникнуть только при напряжении генератора 1,2 В (2 x 0,6 В). Это вызвано тем, что на каждом диоде происходит падение напряжения на 0,6 В - напряжение, необходимое для того, чтобы диод пропускал ток. Обычно для получения этого напряжения достаточно остаточного намагниченности ротора, но только при высокой частоте вращения.

1. Аккумуляторная батарея
2. Регулятор
3. Статор
4. Обмотка возбуждения