2 Обычно ротор выполняется в виде электромагнита, изготовленного из мягкой стали или железа, на который наметена катушка. Через кетушку пропускеется постоянный ток, индуцируюший в железном роторе мегнитное поле. Непряженность наведенного таким обрезом мегнитного поля зависит от силы тока, пропускаемого через обмотку возбуждения, и этот факт дает еше одно преимушество, поскопьку позволяет регулировать э.д.с. в статор-ных обмотках генератора.

3 Если кетушку ротора намотать не железный сердечник так, как показано на рис. 3.13,а, то получится мегнит с одной парой полюсов N (North - северный) и S (South - южный). Из-зе большого ресстояния между полюсами магнитные силовые пинии окажутся сильно рессеянными в простренстве. Теперь протянем полюса магнита навстречу друг другу, так, чтобы между ними остался

лишь небольшой зазор (см. рис. 3.13,6). И, неконец, выполним полюсе мегните в виде набора зубьев, входяших друг в друга, но без соприкосновения (см, рис, 3.14). Мы получим в сумме длинный узкий зазор между полюсами N и S, через который будет происходить утечке магнитного поля наружу При врашении роторе эте утечке будет пересекеть обмотки статора и неводить в них э.д.с.

4 Дпя того, чтобы мегнитное попе роторе не меняло направления, его катушка должно питаться постоянным током одной полярности. Подвод тока к врашающейся катушке осушествпяется через угольные шетки и коллекторные кольце. Для питания обмотки ротора постоянным током применяют два способа: самовозбуждение и возбуждение от внешнего источника (обычно от еккумулятора).

Длинный лугь Слабое магнитное поле

Рис. 3.13,а. Простой электромагнит

Сконцентрированное магнитное лоле

Подвод

лостоянного

тока

Внешнее магнитное поле

Рис. 3.13,6. Загнем концы электромагнита, чтобы сконцентрировать поле

Полюсные наконечники

Коллекторные Вал кольца

Ротор в сборе

Внешнее магнитное попе

Рис. 3.14. Зубчатый ротор генератора

7 Самовозбуждение

1 Железный сердечник ротора обладает некоторым остаточным магнетизмом, но его обычно недостаточно, чтобы в статорной обмотке начал генерироветься ток. Однако, деже если пропустить через обмотку возбуждения генератора ток сигнальной лампочки разряде аккумулятора мощностью всего лищь Э.2 8т, то этого окажется достаточно для возбуждения требуемого магнитного поля.

Э Эта лампочка также сигнализирует о том, что на аккумулятор не поступает напряжение подзарядки. Она загорается при включении зажигания и горит до тех пор, пока не начнет вращаться генератор. При этом с обмоток статора через диоды пойдет ток на обмотку возбуждения ротора, разность непряжений между контактами лампочки пропадет и лампочка погаснет. Это произойдет в предположении, что не обмотку возбуждения подеется со статора напряжение, примерно равное напряжению аккумупятора.

На рис. 3.15 показана принципиальная схема генератора с самовозбуждением. Она отличается по внешнему виду от сземы с внешним возбуждением наличием в ней девяти диодов.

3 В схемах автомобильного электрооборудования обычно параллельно сигнальной лампочке устанавливают еще и резистор с постоянным сопротивлением, так что ток не обмотку возбуждения при пуске двигателя будет поступать всегда, даже в случее, если лампочка перегорела.

4 При работе генератора весь необходимый ток возбуждения снимается с его статорной обмотки-отсюда и происходит термин самовозбуждение . Ток аккумулятора испопьзуется только для того, чтобы началась генерация.

В Возбуждение от аккумулятора

1 При этом способе возбуждения ток на обмотку ротора подается с аккумулятора через щетки и коллекторные кольца. Для того, чтобы при остановке генератора аккумулятор не разрядился через обмотку ротора, необходимо принять специальные меры. С этой целью в цепь ротора включается реле отсечки.

2 На рис. 3.16 показана упрощенная схема генератора с возбуждением от аккумулятора. При включении зажигания ток аккумулятора поступает на обмотку реле отсечки, которое притягивеет якорь и замыкает контакты Сем. рис. 3.17). Контакты реле соединяют аккумулятор с обмоткой ротора, которая возбуждает магнитное поле, необходимое для работы генератора.

3 Контакт AL предназнечен для присоединения сигнальной лампочки разряда аккумулятора. Лампочка загорается при включении зажигания и горит до тех пор, пока генератор не начнет заряжать аккумулятор. При использовании системы возбуждения от аккумулятора кроме сигнельной лампочки необходимо еще тепловое управляющее устройство. Пример такого устройства будет описан в следующем параграфе.

Ротор

Рис. 3.15. Генератор с самовозбуждением

Рис, 3.1 В. Генератор с возбуждением от аккумулятора

Рис. 3.17. Реле отсечки

9 Управление сигнальной лампочкой

1 Система управления сигнальной лампочкой Lucas имеет три клеммы:

AL- к клемме AL генеретора; Е - подключается к массе автомобиля; WL- соединяется с сигнальной лампой и через ключ зажигания - к еккумулятору.

2 На рис. 3.1 а показан тонкий натянутый проводок, один конец которого соединен с клеммой Е, подключенной к массе, а другой -через резистор к клемме AL. При неработеющем двигетеле контакты замкнуты натяжением провода. При включении зажигания сигнальная пампочка загорается. Когда генератор нечинает работать, ток от клеммы AL нагревает нетянутый провод, который от нагрева удлиняется и теряет свое натяжение. Контакты размыкаются и пампочке гаснет.

3 Возбуждение от аккумулятора в настоящее время почти не применяется, однако здесь оно упомянуто в связи с тем, что такие системы еще используются на старых автомобилях.

10 Регуляторы

1 Генератор приводится в действие двигателем и работает в переменном скоростном режиме. При увеличении скорости генератора без нагрузки напряжение на его выходе может достигать 140 В.

Ясно, что генератору нужен какой-то регулирующий орган, который вполне может быть реализован не базе современной электроники.

2 Регулятор напряжения управляет мегнитным полем ротора путем включения и выключения тока возбуждения. Таким образом, в обмотках статора поддерживается постоянное напряжение на уровне примерно 14.2 В.

Регуляторы старых моделей автомобилей были репейного типе, в настоящее время они вытесняются полупроводниковыми устройствами. Регулятор релейного типа описан нижа в этой главе.

3 Работу полупроводникового регулятора рассмотрим на примере упрощенной схемы регулятора Bosh EE14V3 [см. рис. 3.1 Э).

Питание обмотки возбуждения генератора осуществляется от усилителя мощности на базе транзисторов Т2 и ТЗ. Транзисторные усилители, собранные по такой схеме, дают большой коэффициент усиления по току и находят применение также в системах зажигания. Усилитель мощности управляется транзистором Т1.

Когда напряжение на выходе генератора ниже требуемого уровня 14,2 В, стабилитрон ZD находится в не проводящем состоянии и на базу транзистора Т1 управляющее напряжение не поступает.

Через резистор RB на базу транзистора Т2 подается большое положительное напряжение, благодаря чему транзистор открыт [т.е. ток течет от эмиттера к коллектору. Еспи открыт транзистор Т2, то открыт также и транзистор ТЗ, поскольку ток эмиттера Т2 подается прямо на базу ТЗ. Ток подается на обмотку возбуждения генератора и его выходное напряжение возрастает.

Когда напряжение генератора достигает 14.2 В, напряжение на делителе R1-R2-R3 также возрастает. Когда напряжение в точке соединения резисторов R2, R3 достигает напряжения пробоя стабилитрона ZD, последний переходит в проводящее состояние и

К генератору К аккумулятору

Рис. 3.1 В. Схема управления сигнальной лампочкой

пропускеет напряжение на базу транзистора Т1. Падение напряжения на транзисторе резко уменьшается и запирает трензистор Т2. Запирается также и трензистор ТЗ, поэтому ток возбуждения на ротор поступать перестает и напряжение на обмоткех статора уменьшается.

Падение напряжения генеретора продолжается до момента запирания стабилитроне ZD, после чего цикл регулирования повторяется. Напряжение генератора таким образом колеблется около уровня 14.2 В.

Детали схемы

4 В момент запирания транзистора ТЗ в обмотке ротора возникает высокое напряжение самоиндукции [см. закон Пениа -глава 1, параграф 23).

Для снижения перенапряжения в обмотке ротора в схему включен диод 03, который шунтирует обмотку ротора, т.е. действует как короткое замыкание, снижая напряжение на обмотке до нуля.

По тем же законам индукции при включении транзистора ТЗ ток в обмотке ротора будет возрастать не мгновенно, а по экспоненте, как показано на рис. 3.20.

Ток возбуждения будет падать и нарастать таким образом, чтобы на выходе генератора поддерживалось требуемое постоянное непряжение. Заметьте, что при большой скорости вращения генератора средний уровень тока возбуждения уменьшается.

Резистор R1 и конденсатор С образуют фильтр, снижающий пульсации напряжения на входе регулятора.

Диоды D1 и 02 имеют в проводящем состоянии падение напряжения, зависящее от температуры. Они работают как температурные компенсаторы так, что выходное напряжение генератора поддарживается на одном уровне. Вместе с тем, в зимнее время они немного повышают выходное напряжения, чтобы компенсировать повышенные затраты электроэнергии на освещение и обогрев [см. рис. 3.21).

Резистор R7 выполняет роль обратной связи: он передает на вход каскада управления изменения напряжения на коллекторе транзистора ТЗ, что позволяет ускорить включение и выключение выходного каскада усилителя мощности и повысить точность работы устройства.

5 Регуляторы могут выполняться по гибридной технологии, когда обычные резисторы и конденсаторы сочетаются с интегральными микросхемами. Достоинства таких устройств - уменьшение