Глава 3 Системы заряда аккумулятора

Содержание

Часть А: Генераторы переменного тока

Введение ...............................................................................

Преимущества генераторов переменного тока . Принцип работы генератора переменного тока..

Однофазный и трехфазный генераторы..................

Выпрямители........................................................................

Системы возбуждения.....................................................

Самовозбуждение.............................................................

Возбуждение от аккумулятора....................................

Управление сигнальной лампочкой..........................

Регуляторы ...

Контактный регулятор (реле-регулятор).

Температурная компенсация.......................

Управляющее напряжение регулятора...

Внешние соединения......................................

Устройство генераторов................................

Выходная характеристика..............................

Тепловой режим.................................................

Проблемы...............................................................

Проверка генератора....................................................................................19

.... 1 Обслуживание генератора.........................................................................20

....2

.... 3 Часть Б; Генераторы постоянного тока

...А Введение............................................................................................................21

.... 5 Зарядка аккумулятора..................................................................................22

.... 6 Реле обратного тока.....................................................................................23

.... 7 Регулятор напряжения.................................................................................24

.... В Регулятор напряжения с компенсацией по зарядному току.......25

.... 9 Регулятор с компенсацией по нагрузке...............................................26

. 10 Регулятор с полной компенсацией.........................................................27

. 11 Регулятор тока и напряжения...................................................................28

. 12 Форсирующая обмотка.................................................................................29

. 13 Проверка генератора и его системы управления............................30

.14 Контакты.............................................................................................................31

. 15 Замечания по обслуживанию....................................................................32

. 16 Замена генератора постоянного тока на генератор переменного

.17 тока........................................................................................................................33

ЧАСТЬ А: ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

2 Преимущества генераторов переменного тока

1 Введение

Источником электроэнергии в автомобиле, необходимой для работы систем зажигания, пуска, освещения, сигнализации и др. является генератор. Аккумулятор хоть и хранит некоторый запас энергии, но емкость его ограничена и без подзарядки он быстро истощится. Таким образом, на автомобиле должна быть система, восполняющая затраты энергии - система зарядки аккумупятора (см. рис. 3.1).

Все потребности в электроэнергии, включая подзарядку аккумулятора, обеспечиваются генератором, который приводится в действие двигателем через ременную передачу. Таким образом, начальным источником энергии является топливо.

Двигатель, а, следовательно, и генератор работают в широком диапазоне час ют вращения, поэтому генератор должен быть оснащен регулятором, который обеспечивал бы более ипи менее постоянное напряжение на его выходе во всем диапазоне рабочих скоростей.

Для подзарядки аккумулятора требуется постоянный ток, поэтому необходим либо генератор постоянного тока (динамомашина), либо генератор переменного тока с выпрямителем.

1 Подсчитано, что городской автобус 40% своего рабочего времени стоит на месте или движется в неблагоприятных условиях.

2 Генератор постоянного тока (динамомашина) не может заряжать аккумулятор при работе двигателя на холостом ходу, таким образом, усложняющиеся дорожные условия в совокупности с все растущими потребностями в электроэнергии означают предел возможности использования таких генераторов.

Еще одна группа недостатков генераторов постоянного тока связана с тем, что мощность приходится снимать с вращающегося контакта угольными щетками, поскольку основной ток образуется в роторе, тогда как обмотки возбуждения неподвижны.

3 В генераторе переменного тока все происходит наоборот. В нем обмотки, в которых образуется основной ток, неподвижны, а обмотки возбуждения вращаются (см. рис. 3.2). Обмотки возбуждения достаточно легкие и могут вращаться со значительно большей скоростью, чем ротор генератора постоянного тока, таким образом, при соответствующем подборе передаточного отношения привода ротор генератор переменного тока может вращаться с достаточной скоростью, чтобы уже на холостых оборотах давать положительную мощность для зарядки аккумулятора. На рис. 3.3 показано сопоставление выхоных характеристик генераторов постоянного и переменного тока примерно одинаковой максимальной мощности.

4 Наконец, генератор переменного тока легче, требует к себе меньше внимания, не требует ограничения зарядного тока и обладает большим ресурсом. Электронный регулятор генератора переменного тока управляет его выходными характеристиками

Генератор

Аккумулятор

Обеслечивает потребности при движении автомобиля

Постоянные нагрузки

Зажигание 20 Вт

Топливный насос 60 Вт

Впрыск топлива 70-100 Вт

Зарядка аккумулятора

Обеспечивает потребности на стоянке

Длительные нагрузки

Радиоприемник 15 Вт

Габаритные огни 5 Вт каждый

Лампочки прибор ной панели по 2 Вт каждая

Лампы освещения номерного знака 10 Вт

Внешний стояночный фонарь 5 Вт

Передние фары 60 Вт каждая

Задние фонари 5 Вт каждый

Обогреватель 20-60 Вт

Короткие нагрузки

Сигналы поворота 21 Вт каждый

Стоп-сигналы 21 Вт каждый

Лампочки внутреннего освещения 5 Вт

Электропривод стеклоподъемников 150 Вт

Привод вентилятора системы охлаждения 200 Вт

Вентилятор салона ВО Вт

Обогреватель заднего стекла 120 Вт

Задний стеклоочиститель 30 -65 Вт

Звуковые сигналы 20 -40 Вт каждый

Электропривод антенны 60 Вт

Короткие нагрузки

Запальные свечи 100 Вт каждая

Фонарь заднего хода 21 Вт

Стеклоочистители 60-90 Вт

Стартер 800 - 3000 Вт

Очистители перед них фар 60 Вт

Прикуриватель 100 Вт

Дополнительные фары дальнего света 55 Вт каждая

Дополнительные стоп-сигналы 21 Вт каждый

Противотуманные фары 35 - 55 Вт каждая

Рис. 3.1. Типичный набор потребителей эпектроанаргии на автомобилях конца 80-х годов

более точно, чем регулятор динамомашины и позволяет использовать необслуживаемые аккумуляторы.

3 Принцип работы генератора переменного тока

1 Когда проводник и магнитное поле движутся друг относительно друга, возникает электрическое напряжение (называемое злектродвижушей силой или э.д.с). Значение напряжения зависит от;

а] скорости движения (V) проводника в поле;

б] длины участка проводника L, находящегося в магнитном попе;

в] напряженности магнитного поля В.

Тогда напряжение в проводнике определяется выражением Е = В LV Вольт

Этот закон, открытый в 1834 году Майклом Фарадеем, лежит в основе работы обоих генераторов.

2 С целью увеличения длины провода его свивают в катушку. Группу катушек называют обмоткой. Для концентрации магнитного потока катушки навивают на железный сердечник, который обычно состоит из набора тонких пластин, скрепленных и сжатых друг с другом так, что они образуют как бы сплошную конструкцию. Это сдалано с.целью предотвратить возникновениа тока внутри сердечника и тем самым снизить потери и нагрев конструкции,

3 Вообразите (см. рис. 3.2, простейшую катушку, находящуюся в поле постоянного магнита. При вращении магнита аго поле будет пересекать провода катушки и в них будет наводиться электродвижущая сила (э.д.с). По мере смены полярности магнита (N - S - N - S и т.д.) полярность напряжения на концах катушки будет меняться. Если катушку подключить к внешней замкнутой цепи, то по цепи потечет ток также переменного направления с частотой изменения полярности равной частоте вращения магнита. Отсюда происходит и названиа генератора.

4 Число оборотов магнита в секунду совпадает с числом изменений направления тока или с числом циклов в секунду волн тока, идущего в одну или другую сторону по цепи.

5 Частота изменения тока, т.е. число изменений в секунду, измеряется в Герцах (Гц). Так при скорости вращения магнита 50 оборотов в секунду (50 Гц) частота переменного тока в катушка также будет равна 50 Гц. График, показывающий изменение э.д.с. генератора, изображен на рис. 3.4 и имеет форму синусоиды.

4 Однофазный и трехфазный генераторы

1 Генератор, имеющий пару простых катушек, будет давать ток, меняющийся по закону синуса. Для генераторов небольшой мощности этого бывает достаточно. Например, велосипедные динамо-машины, а также генераторы пераменного тока старых мотоциклов имеют одну пару катушек и дают однофазное напряжение, требующее пишь одной пары проводов. В автомобилях однофазные генераторы иногда применяются только на самых простых и дешевых моделях.

2 Нетрудно себе представить, что, если вокруг ротора расположить не одну, а несколько пар катушек, смешенных друг относительно друга на равные углы, то генератор в тех же габаритах произведет больше электричества. Это действительно так и генераторы обычно снабжаются тремя парами катушек или

Магнитное попе

Магнитное попе

Коллектор

А Генератор постоянного токе (неподвижное поле] В Генератор переменного тока [врешаюшееся поле]

Рис. 3.2. Основные элементы генераторов постоянного и переменного тока

2000 ЭООО 4000 S000 6000

Частота вращения, об/мин

Рис. 3.3. Сравнение выходных характаристик генераторов постоянного и переменного тока

полюсов, расположенных в его статоре. Однако для отбора электрической мощности эти три пары катушек должны быть спациальным образом соединены.

3 Если магнит совершит один оборот внутри статора, имеющего три пары катушек, то в каждой паре будет индуцирована э.д.с. синусоидальной формы, но эти три синусоиды будут смещены друг