Генераторы с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением. Асинхронный электрический генератор.Возбуждение асинхронного генератора

Имя изобретателя: Филиппов А.Н.; Ермилов Н.Г.
Имя патентообладателя: Филиппов Алексей Николаевич
Адрес для переписки: 450078 Башкорстостан Уфа, ул.Алтайская 64-16, Филиппову А.Н.
Дата начала действия патента: 1996.07.23

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к электромашиностроению и может быть применено в производстве машин постоянного тока.

Существующие машины постоянного тока в своем устройстве имеют коллекторные узлы с щетками, как средство коммуникации, с преобразованием переменного тока в постоянный.

Наличие скользящих контактов во вращающейся обмотке выходного напряжения существенно снижает их надежность и усложняет эксплуатацию .

Одно из возможных исполнений содержит неподвижный индуктор, щеточно-контактный аппарат и вращающийся якорь с валом, снабженный обмоткой и коллекторным узлом.

К недостаткам описанных аналогов следует отнести:
- подвижность рабочей обмотки выходного напряжения с наличием в ней коллекторного узла с токосъемными щетками, что снижает надежность работы устройства,
- отсутствия системы самовозбуждения.

Униполярный генератор, выбранный в качестве прототипа /3/, содержит статор с зубчатым магнитопроводом, якорь с обмоткой выходного напряжения, соединенной в последовательную цепочку и индуктор.

Последовательное соединение медных стержней вращающейся обмотки выходного напряжения в устройстве прототипа выполнено посредством многочисленных щеток, установленных на каждой коллекторной пластине.

Недостатками устройства прототипа являются:
- подвижность, размещенной на валу якоря рабочей обмотки выходного напряжения с наличием в ней множественных коллекторных узлов с коммутационными пластинами и щетками токосъема,
- отсутствие устройства самовозбуждения генератора.

С целью повышения надежности и обеспечения самовозбуждения генератора предлагается новое устройство с превращением подвижной рабочей обмотки в неподвижную и с исключением на ее цепи множественных скользящих контактов. Это достигается тем, что в известном униполярном генераторе - прототипе, содержащем статор с зубчатым магнитопроводом, якорь с обмоткой выходного напряжения, соединенной в последовательную цепочку и индуктор, внесены следующие изменения:
- в устройстве установлено два индуктора, закрепленных на одном валу,
- постоянные магниты обоих индукторов установлены встречно одноименными полюсами,
- в межполюсном пространстве стационарно установлен сдвоенный зубчатый статор с кольцеобразным полым магнитопроводом,
- обмотка выходного напряжения и кольцевой пустотелый магнитопровод имеют вид тороидальной катушки с прямоугольным поперечным сечением сердечника,
- пустотелость магнитопровода выполнена для образования воздушной изоляции между магнитными потоками,
- в устройстве отсутствуют щеточно-контактные узлы как в цепи возбуждения, а также и в схеме выходного напряжения,
- устройство представляет из себя спаренные два генератора.

На фиг. 1 представлен в продольном разрезе общий вид предлагаемого устройства.

На фиг. 2 изображен магнитопровод статора с обмоткой выходного напряжения, вид сбоку.

На фиг. 3 представлен узел крепления магнитопровода статора к корпусу генератора и являющейся частью магнитопровода.

На фиг. 4 приводится электрическая схема рабочей обмотки выходного напряжения.

На фиг. 5 изображена та же электрическая схема в сечении машины.

На фиг. 6 приводится магнитопровод статора и одновитковая схема рабочей обмотки выходного напряжения.

На фиг. 7 показан индуктор генератора.

На продольном разрезе (фиг. 1) представлена конструктивная схема предлагаемого устройства, содержащего корпус генератора 1, съемные боковые щиты корпуса 2, вентиляционные прорези в щитах 3, прокладки регулирования воздушного зазора 4, вал генератора 5, вентилятор охлаждения 6, магнитопровод индуктора 7, путь магнитного потока в индукторе и статоре 8, постоянные магниты индуктора 9, воздушный зазор 10, узел крепления магнитопроводов инжекторов 11, сдвоенный сборно-разборный магнитопровод статора 12, узел крепления магнитопровода статора к корпусу 1 и являющегося его частью 13, воздушная изоляция между магнитопроводами 14, элементы активных аксиальных проводников обмотки выходного напряжения 15, выводные концы обмоток 16, болты крепления статора к корпусу генератора 17, соединительные проводники активных элементов обмотки выходного напряжения, установленные горизонтально 18, узел крепления и разъема сборно-разборного магнитопровода статора 19.

На фиг. 2 изображен магнитопровод статора 12 с обмоткой выходного напряжения 15 и выводными концами 16, пазы для укладки активных элементов обмотки выходного напряжения 20, их горизонтальные соединительные проводники 18 не видны, но их видно на чертеже по малому диаметру статора, где они расположены коаксиально валу 5. Цифрой 21 указаны отверстия для крепления магнитопровода.

На фиг. 3 показан чертеж узла крепления корпуса генератора и магнитопровода статора 13, цифрой 22 указана резьба для болтового крепления к корпусу, а цифрой 23 отверстия крепления с магнитопроводом статора 12.

На фиг. 4 показана электрическая схема последовательного соединения обмотки выходного напряжения, где цифрой 15 обозначены ее активные проводники, 16 выводные концы, соединительные проводники 18.

На фиг. 5 приводится электрическая схема последовательного соединения обмотки выходного напряжения 15 для дополнительного пояснения к фиг. 1. Скрешивание соединительных проводников 18 по малому диаметру магнитопровода показано условно, т.к. в разрезе генератора невозможно полностью изобразить схему, а фактически его не будет. Это видна по фиг. 4. На фиг. 5 под цифрой 7 указаны магнитопроводы, 8 - путь магнитного потока, 9 - постоянные магниты, 12 - магнитопровод статора, цифрой 19 указан узел крепления и разъема двух частей магнитопровода.

На фиг. 6 изображена схема обмотки выходного напряжения 15 совместно с магнитопроводом 12. Как видно, мы имеем дело с тороидальной катушкой, но с той лишь разницей, что она имеет пустотелый сердечник в виде кругового кольца и не круглого сечения, а прямоугольного. Цифрой 24 указан путь магнитного потока в магнитопроводе 12 от обмотки выходного напряжения.

На фиг. 7 изображен индуктор генератора. Цифрой 7 обозначен кольцевой магнитопровод, а 9 - дискретно рассредоточенные постоянные магниты.

Поверхности соединительных проводников 18 (фиг. 5). уложенных горизонтально в пазах 20 под прямым углом к магнитному потоку являются поверхностями равного электрического потенциала, определяемого уравнением:

U(X, Y, Z)=const,

(см. Л.Р.Нейман и П.Л.Калантаров, ТОЭ. ч. 1 ГЭИ, М.Л. 1959 г. стр. 90). Вдоль любой линии на этой поверхности имеем:

Следовательно разность потенциалов любых двух точек на участках А-С и В-G, лежащих на этой поверхности, будет равна нулю. (см. Л.Р.Нейман и П.Л. Калантаров, ТОЭ, ч. 1. ГЭИ. 1959 г., стр. 40). В отличие от поверхности проводников 15 активной части обмотки на участке A-D, которые пересекаются магнитным потоком с разной линейной скоростью в точках А и D, т.е. изменяемым магнитным потоком, поверхности соединительных проводников 18 в точках А и С, а также B-G пересекаются не изменяемым магнитным потоком и при равной линейной скорости в этих точках, т.е. в этих точках не может быть разности потенциалов, а следовательно не будет возникать и ЭДС. Потенциалы в точках А-С и B-G будут равными.

В изотропной, в отношении проводимости, среде линии тока совпадают с линиями напряженности поля, т.к. в любой точке такой среды векторы плотности тока и напряженности электрического поля, связанные соотношением d = UE имеют одно направление. Поэтому в изотропной среде линии тока пересекают поверхности равного потенциала под прямым углом (см. там же стр. 90).

Поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью (см. "Справочник по элементарной физике", Наука, 1988 г. , Н.И.Кошкин и М.Г. Ширкевич, стр. 119). Работа электрических сил при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю, перемещение зарядов не будет.

В замкнутом контуре выходной обмотки предлагаемого генератора будет действовать ЭДС, т. к. линейный интеграл напряженности электрического поля вдоль замкнутого контура не будет равен нулю по причине наличия разности потенциалов, причем этот линейный интеграл и равен ЭДС, действующий в контуре.

Разность потенциалов в предложенном устройстве обеспечивается за счет разности линейных скоростей пересечения проводников активной части обмотки, что вызовет изменение потокосцепления, т.к. точки проводников, удаленные от оси ротора будут пересекаться с большей линейной скоростью, нежели точки проводников, находящихся ближе к оси ротора. Встречное направление магнитных потоков в магнитопроводах 12, разделенных воздушным промежутком 14 не имеет отрицательных последствий, т. к. магнитные цепи индуктора разделены. В предложенном устройстве генератора наведение встречной ЭДС исключается, а на выходных зажимах 16 образуется постоянная по величине и однонаправленная ЭДС.

Обмотка статора, образуя тороидальную катушку, имеет не только магнитный поток в теле магнитопроводящего сердечника, но и магнитное поле во внешней среде, которое и будет взаимодействовать с однополосным магнитным потоком индуктора, что подтверждает обратимость генератора (см. рис. 34,4 и 34,6 на стр. 471 и 473, Л. Эллиот и У.Уилкокс, перевод с английского, издание 2, "Физика", издательство "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1967 г.).

Используя правило правой руки, мы убедимся, что направление ЭДС от правостороннего индуктора будет во всех элементах от центральной оси, а от левостороннего индуктора, наоборот, в сторону оси. Это дает возможность создать последовательную цепочку из всех элементов обмотки выходного напряжения. Скрещивание соединительных проводников 18 по малому диаметру магнитопровода показано условно, т.к. в разрезе генератора невозможно полностью изобразить схему, а фактически его не будет. Это видно по фиг. 4.

Магнитное поле, создаваемое одноименнополюсными постоянными магнитами, будет вращающимся, т. к. каждый из них имеет свою ось намагничивания и совершает круговое движение во времени и пространстве, что подтверждается а.с. N 118302 (4).

Устройство фактически состоит их двух, совмещенных в одном изделии генераторов, работающих на одну обмотку выходного напряжения. Постоянный электрический ток образуется без средств коммутации и при отсутствии скользящих контактов, как в выходной цепи, а также и в цепи возбуждения.

Генератор выполнен с однонаправленным магнитным потоком, не изменяемым по величине и по направлению. ЭДС в активных элементах обмотки возникает по закону электромагнитной индукции в трактовке М.Фарадея, т.е. в зависимости от разности скоростей пересечения проводника по его длине магнитным потоком согласно формулы:

Все величины в этой формуле, как магнитная индукция - В, длина проводника - l и скорость - V являются постоянными величинами. Работа встречных одноименных магнитных потоков, магнитопроводы которых разделены воздушным промежутком, в практике применяется и вполне возможна (4).

Предлагаемый генератор может быть изготовлен мощностью до 10 кВт, напряжением до 500 В. Получаемое постоянное напряжение будет тем больше, чем больше последовательно соединенных активных элементов обмотки. Замена подвижных обмоток выходного напряжения на неподвижные с исключением из них множественных контактных колец с щетками токосъема существенно повышает надежность работы устройства, а замене кольцевых катушек возбуждения на постоянные магниты обеспечивает самовозбуждение генератора и создает лучшие условия для увеличения МДС с обеспечением равномерности магнитной индукции. В качестве первичного двигателя может быть использована энергия ветра, воды, двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель.

Устройство может быть использовано в промышленности для электросварки, электролиза, зарядки аккумуляторных батарей, питания электродвигателей, для целей электротяги и на другие цели. Изложенные выше примеры не исчерпывают всех случаев применения предлагаемого генератора, а являются лишь иллюстрацией.

Устройство работает следующим образом: при вращении вала 5 генератора постоянные магниты 9 создают ЭДС в рабочей обмотке выходного напряжения. Таким образом, происходит самовозбуждение генератора. С набором оборотов генератор переходит из пускового режима в нормальный рабочий режим.

Предложенное устройство имеет существенное преимущество как перед традиционными коллекторными, а так же и перед униполярными машинами, т.к. не имеет контактов и коллекторных узлов в выходной цепи и в схеме возбуждения. Является простым, более удобным для разборки и сборки. Изменение устройства прототипа согласно принятому техническому решению обеспечивает возможность осуществления изобретения с получением положительного эффекта, а именно: повысить надежность работы генератора за счет устранения скользящих контактов с щетками как из выходной электрической цепи, а так же и из схемы возбуждения и выполнить самовозбуждение генератора. Дополнительным положительным эффектом является улучшение эксплуатации, т.к. не требуются профилактические мероприятия по контролю за щеточно-контактными узлами.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Самовозбуждающийся бесколлекторный , содержащий статор с зубчатым магнитопроводом, якорь с обмоткой выходного напряжения, соединенной в последовательную цепочку, и индуктор, отличающийся тем, что обмотка выходного напряжения выполнена неподвижной, а ее активные элементы размещены аксиально в пазах кольцевого магнитопровода статора, выполненного полым, а индуктор выполнен сдвоенным и снабжен обращенными встречно одноименнополюсными постоянными магнитами.

Автомобильный генератор самый доступный генератор, и если планируется делать ветрогенератор, то сразу невольно при поиске генератора вспоминается именно автомобильный генератор. Но без переделки на магниты и перемотки статора он не подходит для ветряка так-как рабочие обороты автомобильных генераторов 1200-6000 об/м.

По-этому чтобы избавится от катушки возбуждения ротор переделывают на неодимовые магниты, и чтобы поднять напряжение перематывают статор более тонким проводом. В итоге получается генератор мощностью при 10 м/с 150-300 ватт без использования мультипликатора (редуктора). Винт ставят на такой переделанный генератор диаметром 1.2-1.8 метра.

Сам автомобильный генератор очень доступен и его можно легко купить Б/У или новый в магазине, стоят они не дорого. Но вот чтобы переделать генератор нужны неодимовые магниты, провод для перемотки, а это ещё дополнительные траты денег. Так-же конечно надо уметь это делать, иначе можно всё испортить и выкинуть в мусор. Без переделки генератор можно использовать если сделать мультипликатор, к примеру если передаточное соотношение сделать 1:10, то при 120 об/м начнётся зарядка аккумулятора 12 вольт. При этом катушка возбуждения (ротор) будет потреблять около 30-40 ватт, а всё что останется пойдёт в аккумулятор.

Но если делать с мультипликатором, то конечно получится мощный и большой ветрогенератор, но при малом ветре катушка возбуждения будет потреблять свои 30-40 ватт и аккумулятору мало что достанется. Нормальная работа будет наверно на ветре от 5 м/с. При этом винт для такого ветряка должен быть диаметром около 3 метра. Получится сложная и тяжёлая конструкция. А самое сложное это найти готовый мультипликатор, подходящий с минимальными переделками, или изготовление самодельного. Мне кажется сделать мультипликатор сложнее и дороже чем переделать генератор на магниты и перемотать статор.

Если авто-генератор использовать без переделки, то он начнёт заряжать АКБ 12 вольт при 1200 об/м. Сам я не проверял при каких оборотах начинается зарядка, но в интернете после долгих поисков нашёл некоторую информацию, которая указывает что при 1200 об/м начинается зарядка АКБ. Есть упоминания что генератор заряжает при 700-800 об/м, но проверить это не представляется возможным. Я по фотографиям статора определил что обмотка статора современных генераторов ВАЗ состоит из 18 катушек, а каждая катушка имеет по 5 витков. Посчитал какое должно получится напряжение по формуле из вот этой статьи Расчёт генератора. В результате у меня как-раз получилось что 14 вольт при 1200 об/м. Конечно генераторы не все одинаковые и я где-то читал про 7 витков в катушках вместо пяти, но в основном 5 витков в катушке, а значит всё-таки 14 вольт достигается при 1200 об/м, от этого будем исходить далее.

Двух-лопастной винт на генератор без переделки

В принципе если на генератор поставить скоростной двух-лопастной винт диаметром 1-1.2 метра, то такие обороты легко достигаются при ветре 7-8м/с. Значит можно сделать ветряк и не переделывая генератор, только работать он будет на ветре от 7м/с. Ниже скриншот с данными двух-лопастного винта. Как видно обороты такого винта при ветре 8м/с составляют 1339 об/м.

>

Так-как обороты винта растут линейно в зависимости от скорости ветра, то (1339:8*7=1171 об/м) при 7м/с начнётся зарядка АКБ. При 8 м/с ожидаемая мощность опять-же по расчёту должна быть (14:1200*1339=15.6 вольт) (15.6-13=2.6:0.4=6.5 ампер*13=84.5 ватт). Полезная мощность винта судя по скриншоту 100 ватт, по-этому он свободно потянет генератор и должен недогруженный выдать даже больше оборотов чем указано. В итоге 84 .5 ватт должно быть с генератора при 8 м/с, но катушка возбуждения потребляет около 30-40 ватт, значит в аккумулятор пойдёт всего 40-50 ватт энергии. Совсем мало конечно так-как переделанный на магниты генератор и перемотанный при этом-же ветре на оборотах 500-600 об/м выдаст в три раза больше мощности.

При ветре 10 м/с обороты будут (1339:8*10=1673 об/м), напряжение в холостую (14:1200*1673=19.5 вольт), а под нагрузкой АКБ (19.5-13=6.5:0.4=16.2 ампер*13=210 ватт). В итоге получится 210 ватт мощности минус 40 ватт на катушку и полезной мощности останется 170 ватт. При 12 м/с будет примерно так 2008 об/м, напряжение без нагрузки 23.4 вольта, ток 26 ампер, минус 3 ампер на возбуждение, и того 23 ампер ток зарядки аккумулятора, мощность 300 ватт.

Если сделать винт меньшего диаметра, то обороты ещё возрастут, но тогда винт не потянет генератор когда достигнет порог зарядки акб. Я посчитал разные варианты во время написания этой статьи и дву-лопастной винт оказался самым оптимальным для генератора без переделки.

В принципе если рассчитывать на ветра от 7м/с и выше, то такой ветрогенератор будет хорошо работать и выдавать 300 ватт при 12 м/с.

При этом стоимость ветряка будет совсем небольшой, по сути только цена генератора, а винт и остальное можно сделать из того что есть. Только винт нужно делать обязательно по расчётам.

Переделанный правильно генератор начинает давать заряду уже с 4 м/с, при 5 м/с ток зарядки уже 2 ампера, при этом так-как ротор на магнитах, то весь ток идет в АКБ. При 7 м/с ток зарядки 4-5 ампер, а при 10 м/с уже 8-10 ампер. Получается что только при сильном ветре 10-12 м/с генератор без переделки может сравнится с переделанным, но он ничего не даст на ветре меньше 8 м/с.

Самовозбуждение автомобильного генератора

Чтобы генератор самовозбуждался без аккумулятора в ротор нужно поставить пару маленьких магнитиков. Если катушку возбуждения запитать от аккумулятора, то она постоянно и не зависимо от того вырабатывает энергию или нет ветрогенератор, будет потреблять свои 3 ампера и заряжать аккумулятор. Чтобы этого не происходило нужно поставить блокирующий диод, чтобы ток шол только в акб, а обратно не уходил.

Катушку возбуждения можно запитать от самого генератора, минус на от корпуса, а плюс от плюсового болтика. А в зубы ротора нужно поставить пару маленьких магнитиков для самовозбуждения. Для этого можно просверлить сверлом дырочки и на клей посадить маленькие неодимовые магнитики. Если нет неодимовых магнитов то можно вставить обычные ферритовые от динамиков, если маленькие, то просверлится и вставить, или проложить между когтей и залить эпоксидной смолой.

Так-же можно использовать так-называемую таблетку, то-есть реле-регулятор как в автомобиле, который будет отключать возбуждение если напряжение АКБ достигло14.2 вольта, чтобы не перезарядить.

Ниже на рисунке схема самовозбуждения генератора. Вообще генератор сам возбуждается так-как ротор имеет остаточную намагниченность, но это происходит на высоких оборотах, лучше для надёжности добавить магниты. В схему включен реле-регулятор, но его можно исключить. Развязывающий диод нужен чтобы аккумулятор не разряжался так-как без диода ток будет течь в обмотку возбуждения (ротор).

>

Так-как ветрогенератор будет очень маленький с винтом диаметром всего 1 метр, то никакие защиты от сильного ветра не нужны и с ним ничего не случится если будет крепкая мачта и крепкий винт.

Есть генераторы на 28 вольт, но если их использовать для зарядки 12 вольт АКБ, то оборотов нужно в два раза меньше, около 600 об/м. Но так-как напряжение будет не 28 вольт, а 14, то катушка возбуждения будет давать только половину мощности и напряжение генератора будет меньше, по-этому ничего не получится из этого. Можно конечно попробовать в генератор, статор которого намотан на 28 вольт, поставить ротор на 12 вольт, тогда должно быть получше и зарядка начнётся раньше, но тогда нужны два одинаковых генератора чтобы заменить ротор, или искать отдельно ротор или статор.

§ 35. Аккумуляторная батарея
§ 36. Генератор
§ 37. Стартер
§ 38. Приборы освещения и сигнализации
§ 39. Магнето и запальная свеча
§ 40. Техническое обслуживание электрооборудования

§ 36. Генератор

Генератор служит для питания током электроприборов при работе двигателя при средней и большой частоте вращения, а также для подзарядки аккумуляторной батареи.

Он превращает механическую энергию в электрическую на основе принципа электромагнитной индукции, т. е. возбуждении электрического тока в проводнике при пересечении его магнитными силовыми линиями.

На тракторах ЮМЗ-6Л/М и МТЗ-50 новых выпусков устанавливают генератор переменного тока Г-306А (62). Он представляет собой закрытую бесконтактную трехфазную динамомашину с встроенным выпрямителем. Характерная особенность этого генератора - отсутствие щеточных контактов и вращающихся обмоток. Мощность генератора 400 Вт, номинальный выпрямленный ток 32 А.

Генератор состоит из статора 3, ротора 4 и выпрямителя 5. Статор собран из электротехнической стали. Он имеет 9 зубцов, на которые надеты катушки обмотки 2. Каждая фаза обмотки состоит из трех катушек. В каждой из трех фаз катушки соединены последовательно, а фазы соединены в треугольник.

С обеих сторон к статору закреплены крышки. На изоляционной колодке задней крышки 11 помещены зажимы 1 переменного тока, к которым выведены концы фаз обмотки статора. К этим же болтам присоединены выводы выпрямителя ВЛ. На задней крышке расположены также выводные зажимы М, В.

62. Генератор:

1-зажимы переменного тока, 2 - обмотка возбуждения, 3 - статор, 4 - ротор, 5 - выпрямитель, 6 - шкив привода генератора с крыльчаткой вентилятора, 7 - диод, 8 - передняя крышка, 9 - катушка обмотки возбуждения, 10- выводной зажим постоянного тока, 11 -задняя крышка

Ш постоянного тока. С внутренней стороны передней крышки.V прикреплена катушка 9 обмотки возбуждения, начало обмотки соединено с массой генератора, а конец подведен к зажиму Ш.

Ротор 4 генератора в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды, которая изготовлена из листов электротехнической стали и жестко посажена на вал. Последний вращается на двух шарикоподшипниках, не требующих замены смазки, закрытой конструкции, установленных в крышках.

Задняя крышка и прикрепленная к ней лапа отлиты из алюминиевого сплава. К передней стальной крышке приварены две лапы для крепления генератора и регулировки натяжения приводного ремня.

Выпрямитель 5 закреплен на передней крышке. Он состоит из оребренного алюминиевого корпуса, теплопровода и шести полупроводниковых диодов «прямой» и «обратной» полярности. Теплопровод изолирован от корпуса тонкой изоляционной прокладкой. В корпус вмонтированы три диода «обратной» полярности, а в теплопровод - диоды «прямой» полярности. Выводы диодов соединены попарно с фазами генератора. Между корпусом выпрямителя и крышкой генератора установлено резиновое уплотнительное кольцо, которое предотвращает попадание пыли и грязи в выпрямитель.

Для лучшего охлаждения корпус выпрямителя оребрен. Выпрямитель собран по трех-

фазной мостовой схеме.

Положительный полюс выпрямителя присоединен к зажиму В на колодке задней крышки генератора гибким проводом.

Привод генератора осуществляется ремнем через шкив б, закрепленный на валу шпонкой и гайкой. К шкиву со стороны генератора прикреплен вентилятор, который служит для охлаждения генератора и выпрямителя.

Принцип действия генератора известен из физики. При вращении ротора магнитное поле системы возбуждения пересекает трехфазную обмотку статора и индуктирует в ней переменную по величине и направлению электродвижущую силу (э. д. с). Под действием э. д. с. в цепи появляется переменный ток, который преобразуется выпрямителем в постоянный и подается к потребителям.

Нормальная работа генератора возможна при условии соблюдения правил эксплуатации.

Генератор нельзя мыть топливом и струей воды под давлением. Для возбуждения генератора необходимо включить включатель «массы», иначе он не будет вырабатывать электроэнергию. Если после пуска двигателя выключить «массу», то при исправном генераторе контрольная лампа «Включения массы» продолжает гореть. При остановке двигателя «массу» выключают во избежание разряда аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения генератора.

63. Реле-регулятор:

а - устройство, б - включение в цепь; / - регулятор напряжения, 2 - реле защиты, 3 - крышка, 4 - транзистор, 5 - корпус, 6 - винт сезонной регулировки напряжения, 7 - включатель массы; Г - генератор, Р - реле-регул я тор, 6 - аккумуляторная батарея, М - масса, Ш - зажим, соединяющийся с обмоткой возбуждения регулятора (шунтом), 6 - зажим, соединяющийся с зажимом выпрямителя

Генератор описанного типа работает в комплекте с контактно-транзисторным реле-регулятором РР-362Б (63). Реле-регулятор установлен под щитком приборов и включает в себя два элемента: регулятор напряжения / и реле 2 защиты.

Регулятор напряжения поддерживает напряжение генератора в пределах 13,0-14,2 В. Он состоит из транзистора 4 и вибрационного реле, которое управляет транзистором, включенным в цепь обмотки возбуждения генератора.

Реле 2 защиты служит для защиты транзистора от токов коротких замыканий цепи обмотки возбуждения на «массу».

На панели реле-регулятора имеются три зажима: М - для присоединения «массы» генератора, Ш - для присоединения обмотки возбуждения генератора, В-для присоединения выпрямителя, нагрузки и аккумуляторной батареи. С внешней стороны реле-регулятора находится устройство ППР (переключатель посезонной регулировки напряжения), позволяющее посезонно регулировать разницу напряжения в пределах 0,8-1,0 В. Вскрывать и регулировать реле-регулятора может только мастер-наладчик в мастерской, располагающей необходимыми измерительными приборами. Запрещается даже кратковременное соединение (проверка «на искру») зажимов Ш и В генератора и реле-регулятора с «массой».

Генератор Г-304А, устанавливаемый ранее на изучаемые тракторы, по принципу работы не отличается от генератора Г-306А,

однако их схемы, конструкция и материалы не одинаковы.

Генератор Г-306А более мощный, чем генератор Г-304А, имеет меньшую массу и габаритные размеры. Он одностороннего возбуждения, а Г-304А - двустороннего так как имеет две катушки обмотки возбуждения, помещенные каждая в одну из крышек и соединенные между собой параллельно. Оба генератора работают в паре с реле-регулятором РР-362Б.

Строй-Техника.ру

Строительные машины и оборудование, справочник

К атегория:

Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102

Унифицированный тракторный генератор 46.3701

Общие сведения. Генератор 46.3701 предназначен для тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. Его мощность 0,7 кВт, и выполнен он со встроенным регулятором напряжения.

Наличие мощного источника электропитания на тракторе позволяет решить ряд задач по улучшению условий работы тракториста и повышения производительности ei о труда.

Генератор 46.3701 имеет несколько модификаций, отличающихся размерами приводного шкива. Так, например, генератор модификации 54.3701 устанавливают взамен генератора Г306.

На унифицированном генераторе, помимо основного выпрямителя, имеется дополнительный (вывод Д), с помощью которого предотвращается разряд батареи на обмотку возбуждения генератора при стоянках, а также подсоединяется реле блокировки стартера.

Генератор 46.3701 обладает надежным самовозбуждением благодаря применению постоянных ма1нитов. Потеря остаточной намагниченности исключена. Обеспечено самовозбуждение с подключенной номинальной нагрузкой, что позволяет проводить сельхозработы и при отсутствии аккумуляторной батареи на тракторе.

Уменьшение удельной металлоемкости или повышение удельной мощности в 1,75 раза получено в результате применения циркуляционного охлаждения по типу автомобильных генераторов. От попадания крупных частиц внутренняя полость генератора защищена сетчатой пластмассовой крышкой со стороны забора воздуха. Крышка легкосъемная, и ее нужно периодически (один раз в сезон) снимать для удаления скопившихся под ней частиц.

Эффективное охлаждение подшипниковых узлов значительно повышает ресурс генератора.

Устройство генератора показано на рисунке 1. Он представляет собой однополюсную индукторную трехфазную машину.

Ротор состоит из вала с расположенными на нем шестилучевым пакетом-звездочкой из листовой стали, втулкой-магнитопроводом, шкивом и центробежным вентилятором. В специальном алюминиевом каркасе с шестью клювообразными выступами, размещенными между зубцами пакетов ротора, залиты магниты.

Статор представляет собой пакет с девятью зубцами, на которых расположены катушки (по три в фазе). Крышка со стороны привода - стальная с приваренным фланцем со стороны вентилятора. На фланце имеются крепежная и натяжная лапы. В этой крышке находится втул-ка-магнитопровод с обмоткой возбуждения. В алюминиевой крышке со стороны, противоположной приводу, установлен выпрямительный блок с тремя дополнительными диодами. Пластмассовая сетчатая крышка с отверстиями под электрические выводы прикрывает торец алюминиевой крышки.

Рис. 1. Генератор 46.3701:
1- задняя крышка; 2 - втулка poropa; 3 - крышка регулирующего устройства; 4 - подшипник; 5 - блок; 6 - стяжной болг; 7 - ротор; 8 - статор; 9 - катушка возбуждения, 10 - вентилятор; 11 - крышка подшипника; 12 - шкив; 13 - подшипник; 14 - передняя крышка.

В обеих крышках подшипника имеются окна для забора и выброса охлаждающего воздуха. В крышке со стороны привода установлен подшипник 6-180603, а с противоположной стороны - подшипник 6-180502. В полости между алюминиевой и пластмассовыми крышками расположен блок интегрального регулятора.

Генератор стянут тремя болтами. В отличие от генератора 13.3701 (Г306) все электрические соединения находятся внутри. На рисунке 110 показана электрическая схема соединений генератора 46.3701, она практически не отличается от схемы генератора 13.3701.

Установка генератора. Присоединительный размер между лапами-90 ±0,4 мм, что позволяет в случае необходимости устанавливать генератор вместо генератора 13.3701. Остальные габаритные и присоединительные размеры такие же, как у 13.3701 и Г306. Генератор 46:3701 при поставке в запчасти имеет размер между лапами 130 мм. Лапы задней крышки генератора закрепляют болтом большей длины с установкой на него гаек либо специальной разрезной втулки в отверстии задней лапы, которая может перемешаться в осевом направлении.

На рисунке 3 показаны варианты креплений генератора на кронштейнах размером 90 и 130 мм.

На литом кронштейне дизеля Д-245 генератор не устанавливают,

так как боковая стенка кронштейна мешает повороту генератора при надевании ремня. Требуется либо доработка кронштейна, либо его замена на кронштейн другого размера.

При техническом обслуживании генератора необходимо следить за надежностью всех креплений, натяжением приводного ремня, общей его исправностью и чистотой. Пыль и грязь удаляют щеткой или влажной тряпкой.

Исправность генератора проверяют до начала работы с помощью контрольной лампы, установленной на щитке приборов. Если генератор исправен, лампа загорается при замыкании включателя «массы» перед пуском дизеля. После пуска контрольная лампа гаснет. Остановив дизель, нужно разомкнуть выключатель «массы» (контрольная лампа при этом гаснет).

На тракторе исправность генератора проверяют только при неработающем дизеле, отъединив от всех клемм генератора провода.

Проверку выполняют с помощью лампы напряжением 12 В и аккумуляторной батареи.

Проверяя обмотку возбуждения, отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с клеммой М генератора, ее положительный вывод-через контрольную лампу с клеммой Ш генератора.

Если обмотка возбуждения исправна, то лампа горит вполнакала (сила тока 3,0…3,5 А). Полный накал лампы (сила тока более 3,5 А) указывает на короткое замыкание _между обмоткой возбуждения и корпусом генератора. Если лампа не горит, имеется обрыв в обмотке возбуждения.

Исправность выпрямителя и обмоток статора проверяют, соблюдая следующий порядок.

Рис. 2. Электрическая схема генератора 46.3701.

3. Схемы установки генератора. 54.3701:
1 - генератор; 2 - регулировочные шайбы; 3 - болт М10 X 55; 4 - кронштейн; 5 - болт; 6 - гайка № 110.

1. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с клеммой М генератора, а ее положительный вывод -через контрольную лампу с клеммой В. В этом случае лампа не должна гореть. Если же лампа горит, это свидетельствует о следующих неисправностях выпрямителя: короткое замыкание в одном или нескольких диодах обеих полярностей; пробой изоляции между теплоотводом и корпусом выпрямителя; замыкание положительного вывода на корпус генератора.

2. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с одной из клемм переменного тока генератора, а ее положительный вывод - через контрольную лампу с клеммой В генератора. При этом лампа не должна гореть. В противном случае пробит один или несколько диодов прямой полярности.

3. Положительный вывод аккумуляторной батареи через контрольную лампу соединяют с одной из клемм переменного тока генератора, а ее отрицательный вывод -с клеммой М генератора. Лампа также не должна гореть. Если же лампа загорается, значит, пробит один или несколько диодов обратной полярности или произошло короткое замыкание обмотки статора на корпус генератора.

К атегория: — Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Неисправности и ремонт генератора трактора МТЗ

Как быть, если вы обнаружили, что при номинальной частоте вращения коленвала двигателя амперметр отображает разрядный ток? Проверяем натяжение ремня генератора. Если натяжение нормально, ищем обрыв проводов в цепи питания обмотки возбуждения. Если они в порядке, наверное закислились контакты подсоединительных проводов.

Кстати, при межвитковом замыкании или обрыве витков в обмотке возбуждения, замыкания обмотки статора на корпус, при пробое диодов обратной или прямой полярности выпрямителя возникает такая же ситуация.

Почему может появится большой зарядный ток? Вполне вероятно короткое замыкание пластин аккумуляторной батареи, а это ведет к уменьшению внутреннего сопротивления аккумулятора и увеличению тока.

Шум и стуки в генераторе могут возникнуть из-за ослабления крепления шкива привода генератора, разрушения подшипников или выработку их посадочных мест. Вот и получается шум из-за задевания ротора за статор.

Как проверить работу генератора 464.3701 на тракторе? Подключаем потребителей электроэнергии, частоту вращения коленвала двигателя доводим до номинальной, вольтамперметром КИ-1093 замеряем между «+» и незакрашенным местом корпуса генератора (рис.

2.2.1) и, плавно прибавляя ток нагрузки до 30 А, измеряем напряжение. Оно должно быть не менее 12,5 В.

Рис. 2.2.1. Схема проверки напряжения отдачи генератора под нагрузкой на тракторе МТЗ-80, МТЗ-82:
1 - генератор; 2 - вольтамперметр КИ-1003

Что делать, если напряжение генератора сильно отличается от номинального или вообще его нет при отключении аккумуляторной батареи? Генератор нужно снять для проверки и, возможно, последующей замены. Как проверить генератор МТЗ-80, МТЗ-82? Вначале нужно проверить исправность основных элементов генератора с помощью контрольной лампы на 12 В.

Последовательность действий следующая: снимаем заднюю пластмассовую крышку и интегральное устройство (ИУ); далее высвобождаем выводы катушки возбуждения и дополнительного выпрямителя с болтов панели выводов. Проверяем отсутствие короткого замыкания в диодах или между обмотками и корпусом генератора (см. рис. 2.2.2).

Рис. 2.2.2. Схемы проверки генератора на отсутствие короткого замыкания МТЗ-80, МТЗ-82
а - как проверить диоды выпрямительного блока; б - как проверить обмотки статора и диоды обратной полярности; в - как проверить диоды прямой полярности; г - как проверить диоды дополнительного выпрямителя; д - как проверить обмотки возбуждения на корпус генератора;
1 - корпус генератора; 2 - клемма « + »; 3 - клемма « Ш »; 4 - выводы фаз выпрямительного блока; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - клемма « Д »; 7 - клемма вывода конца обмотки возбуждения; 8 - клемма вывода начала обмотки возбуждения; 9 - контрольная лампа

При коротком замыкании диодов, обмотки или пробоя на корпус контрольная лампа загорается. Так должно быть. При нарушении изоляции обмоток и неисправностях диодов генератор нужно менять. Выверку генератора осуществляют на контрольно-испытательных стендах КИ-968 или 532М.

В первую очередь проверяют напряжение генератора без нагрузки. Оно должно быть не менее 12,5 В при частоте вращения ротора не более 1400 об/мин. Далее сверяют напряжение генератора под нагрузкой, при токе нагрузки 36 А и частоте вращения ротора 3000 об/мин. Оно также должно быть не менее 12,5 В.

Для проверки интегрального устройства ток нагрузки снижают до 5 А, а частоту вращения ротора стараются держать в пределах 3000 об/мин. При «летнем режиме» (переключатель посезонной регулировки в положении «Л») напряжение на генераторе должно быть 13,2-14,1 В. В «зимнем режиме» (переключатель посезонной регулировки в положении «З») напряжение чуть больше, в пределах 14,3-15,2 В. При несоответствии этим параметрам, интегральное устройство нужно сменить.

Магнитное поле в генераторах создается, как мы говорили в § 167, электромагнитами, через обмотки которых должен проходить постоянный ток. В генераторах переменного тока ток для обмоток индуктора получают либо от отдельной аккумуляторной батареи, либо – чаще – от отдельного генератора постоянного тока, укрепленного на одном валу с главным генератором (рис. 326). Такого рода генераторы, в которых ток для создания магнитного поля берется от отдельного источника, называются генераторами с независимым возбуждением.

В генераторах постоянного тока можно использовать для создания постоянного магнитного поля постоянный ток, вырабатываемый самим генератором. Такого типа генераторы называют генераторами с самовозбуждением.

Соединить цепь индуктора, цепь якоря и сеть можно двумя различными способами, которые схематически показаны на рис. 339 и 340.

Рис. 339. Схема соединения индуктора, якоря и сети в генераторе с последовательным возбуждением

Рис. 340. Схема соединения якоря, индуктора и сети в генераторе с параллельным возбуждением: – регулировочный реостат в цепи индуктора, – пусковой реостат в цепи якоря

На рис. 339 изображен так называемый генератор с последовательным возбуждением, или, как его иногда называют, сериесный генератор. Здесь цепь индуктора, цепь якоря и сеть соединены последовательно, так что весь ток, индуцированный при работе генератора в якоре, проходит последовательно через индуктор и через сеть. Ток через индуктор равен току в сети.

В генераторе с параллельным возбуждением, называемом также шунтовым генератором (рис. 340), цепь якоря и цепь индуктора соединены параллельно, и к ним присоединена сеть (нагрузка).

Таким образом, ток, возникающий в цепи якоря, разветвляется: часть его проходит через сеть, а другая часть ответвляется и проходит через обмотки индуктора, создавая магнитное поле, необходимое для работы генератора. В этом случае ток в индукторе составляет лишь часть – обычно небольшую – тока в сети.

169.1. По внешнему виду легко сразу отличить, имеем ли мы дело с сериесным или шунтовым генератором (или двигателем). В сериесных генераторах обмотка возбуждения состоит из относительно небольшого числа витков толстой проволоки; обмотка же шунтовых генераторов делается из более тонкой проволоки, но содержит значительно большее число витков. Чем это объясняется?

169.2. Можно ли запустить сериесный генератор без нагрузки, т. е. отключив его от сети? Можно ли таким же образом запустить шунтовый генератор?

Если бы при запуске генератора его электромагниты были совершенно размагничены, т. е. не создавали никакого магнитного поля, то, очевидно, при вращении якоря в нем не возникала бы индуцированная э. д. с. и неоткуда было бы взяться току для питания электромагнитов. Но фактически сердечники один раз намагниченных электромагнитов сохраняют всегда некоторое, хотя бы и очень слабое остаточное намагничивание. Таким образом, в генераторе всегда имеется магнитное поле, хотя до начала работы генератора это поле очень слабо. Как только в этом поле начнет вращаться якорь, в нем возникнет слабый индуцированный ток. Проходя по обмоткам электромагнита, этот ток усиливает магнитное поле, возрастание которого приводит к усилению индуцированной э. д. с. и тока. При этом еще более усиливается поле, еще более возрастает индуцированный ток и т. д. Таким образом, в первые моменты напряжение на зажимах генератора очень мало, но оно быстро возрастает и достигает того значения, на которое генератор рассчитан.

169.3. На генераторах постоянного тока всегда указывается, в какую сторону нужно вращать их ротор. Никогда не следует пускать генератор в обратную сторону. Почему? Что произойдет, если мы пустим генератор в обратную сторону?

169.4. Что следует сделать, если случайно индуктор генератора размагнитится и он при запуске не будет давать напряжения?

Эксплуатационные свойства генераторов с последовательным и параллельным возбуждением существенно различны. В генераторах первого типа, если мы отключим их от внешней сети, цепь якоря и индуктора оказывается разомкнутой, и ток через них проходить не может. Поэтому не будет иметь места и описанный выше процесс самовозбуждения, т. е. постепенного нарастания э. д. с., индуцируемой в якоре; следовательно, генератор с последовательным возбуждением нельзя запустить вхолостую, т. е. без нагрузки. По мере того, как мы увеличиваем эту нагрузку, т. е. уменьшаем сопротивление внешней цепи и, стало быть, увеличиваем ток в ней, возрастает и ток в индукторе, равный току в сети. До тех пор, пока железо в индукторе не достигло состояния магнитного насыщения, будет соответственно возрастать и создаваемый индуктором магнитный поток, а вместе с ним будут возрастать и индуцируемая в якоре э. д. с. и напряжение на зажимах генератора. Когда же железо в индукторе намагнитится до насыщения, то дальнейшее увеличение тока в его обмотках будет вызывать очень малое возрастание магнитного потока, которое уже не в состоянии компенсировать возрастающую потерю напряжения на обмотках якоря. Поэтому напряжение на зажимах генератора начнет падать; при коротком замыкании внешней сети напряжение упадет до нуля, а ток короткого замыкания будет в несколько раз превосходить нормальный ток, на который рассчитан генератор.

Таким образом, зависимость напряжения на зажимах генератора с последовательным возбуждением от силы тока, который он посылает во внешнюю сеть, имеет вид, изображенный на рис. 341 (за 100% приняты нормальные значения напряжения на зажимах генератора и силы тока в сети). Эта кривая, называемая внешней характеристикой генератора, показывает, что с ростом нагрузки напряжение сначала круто растет, достигая нормального значения при нормальном токе, а затем спадает до нуля. Ясно, что такая резкая зависимость напряжения генератора от силы потребляемого тока практически очень неудобна. Поэтому генераторы с последовательным возбуждением на практике в качестве генераторов постоянного тока применяются чрезвычайно редко.

Рис. 341. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением имеет совершенно иной вид (рис. 342). По мере того как мы уменьшаем сопротивление сети, т. е. увеличиваем ток в ней, напряжение на зажимах генератора падает. Нетрудно понять, чем это обусловлено. Когда уменьшается сопротивление сети (растет нагрузка), то все большая часть тока в якоре ответвляется в сеть и все меньшая – в индуктор, так как отношение силы тока в этих параллельно по отношению к якорю включенных цепях обратно пропорционально их сопротивлениям (§ 50). Поэтому с ростом нагрузки уменьшается ток в цепи индуктора, а следовательно, и его магнитный поток и индуцированная в якоре э. д. с. Однако вначале, пока железо индуктора находится в состоянии насыщения, это падение происходит довольно медленно, и при изменении тока от нуля до нормального значения, принятого на рисунке за 100%, не превышает 10-15 % от нормального значения напряжения, на которое генератор рассчитан. Таким образом, в довольно широком интервале изменений нагрузки напряжение генератора изменяется очень мало.

Рис. 342. Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением

Если в генераторе с параллельным возбуждением мы будем еще больше уменьшать сопротивление сети, то ток сначала будет продолжать расти, несмотря на уменьшение напряжения на зажимах генератора. При некоторой нагрузке, примерно вдвое превышающей нормальную, на которую генератор рассчитан, ток достигает максимального значения и потом начинает падать, потому что, после того как железо индуктора выйдет из состояния магнитного насыщения, падение напряжения, вызванное уменьшением тока в обмотках индуктора, происходит очень круто, и влияние этого фактора пересиливает влияние уменьшения сопротивления сети. При коротком замыкании сети ток упадет до относительно небольшого значения ( на рис. 342), так что для генератора с параллельным возбуждением короткое замыкание не опасно.

Еще большего постоянства напряжения при изменениях силы тока в сети можно добиться в генераторах с так называемым смешанным возбуждением или компаунд-генераторах. В этих генераторах на полюсных наконечниках индуктора имеется по две обмотки. Одна из них соединена с якорем по схеме последовательного соединения, а другая – по схеме параллельного соединения. Так как при увеличении нагрузки э. д. с., обусловленная первыми обмотками, возрастает, а э. д. с., связанная со вторыми, падает, то при надлежащем расчете можно осуществить почти полное постоянство напряжения на зажимах генератора при очень больших изменениях силы тока в сети.

Недостатком генератора с независимым возбуждением является необходимость иметь отдельный источник питания. Но при определенных условиях обмотку возбуждения можно питать током якоря генератора.
Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем: с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. На рис. 10 изображен генератор с параллельным возбуждением.

Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной обмотке. В цепь возбуждения включен реостат R в. Генератор работает в режиме холостого хода.
Чтобы генератор самовозбудился, необходимо выполнение определенных условий.
Первым из этих условий является наличие остаточного магнитного потока между полюсами. При вращении якоря остаточный магнитный поток индуцирует в якорной обмотке небольшую остаточную ЭДС.
Рис. 10
Вторым условием является согласное включение обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения и якоря должны быть соединены таким образом, чтобы ЭДС якоря создавала ток, усиливающий остаточный магнитный поток. Усиление магнитного потока приведет к увеличению ЭДС. Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с каким-то током возбуждения I в = const и ЭДС Е = const, зависящими от сопротивления R в в цепи возбуждения.
Третьим условием является то, что сопротивление цепи возбуждения при данной частоте вращения должно быть меньше критического. Изобразим на рис. 11 характеристику холостого хода генератора E = f (I в) (кривая 1) и вольт - амперную характеристику сопротивления цепи возбуждения U в = R в ·I в, где U в - падение напряжения в цепи возбуждения. Эта характеристика представляет собой прямую линию 2, наклоненную к оси абсцисс под углом γ (tg γ ~ R в).

Ток обмотки возбуждения увеличивает магнитный поток полюсов при согласном включении обмотки возбуждения. ЭДС, индуцированная в якоре, возрастает, что приводит к дальнейшему увеличению тока обмотки возбуждения, магнитного потока и ЭДС. Рост ЭДС от тока возбуждения замедляется при насыщении магнитной цепи машины.
Рис. 11

Падение напряжения в цепи возбуждения пропорционально росту тока. В точке пересечения характеристики холостого хода машины 1 с прямой 2 процесс самовозбуждения заканчивается. Машина работает в устойчивом режиме.
Если увеличим сопротивление цепи обмотки возбуждения, угол наклона прямой 2 к оси тока возрастает. Точка пересечения прямой с характеристикой холостого хода смещается к началу координат. При некотором значении сопротивления цепи возбуждения R кр, когда
γ = γ кр, самовозбуждение становится невозможным. При критическом сопротивлении вольт - амперная характеристика цепи возбуждения становится касательной к прямолинейной части характеристики холостого хода, а в якоре появляется небольшая ЭДС.

Условия самовозбуждения такого генератора следующие:

Первое условие- заключается в том, чтобы у такого генератора существовал остаточный магнитный поток, который индуцирует первоначальную ЭДС в обмотке якоря

Такой магнитный поток обычно существует в машине вследствие остаточного намагничивания полюсов.

Второе условие- заключается в том, что, ког­да по обмотке возбуждения начинает протекать ток Iв (под дей­ствием остаточной ЭДС), магнитодвижущая сила Fв должна быть направлена согласно с Fост . Тогда под воздействием результирующей МДС, равной у генератора возрастает ЭДС . Если МДС и направлены встречно, то машина размагничивается и процесс самовозбуждения не произойдет. В этом случае необходимо изменить направление протекания тока Iв в обметке возбуждения, изменив полярность напряжения, прило­женного к ней.

Третье условие- заключается в том, чтобы со­противление цепи обмотки возбуждения было меньше некоторого значения, называемого критическим.

Принципиальная электрическая схема генератора с самовоз­буждением приведена на рис. 1.3. Генераторы данного типа имеют две обмотки возбуждения: параллельную и последовательную.

Рис. 1.3. Принципиальная электрическая схема генератора

У генераторов параллельного возбуждения цепь обмотки возбуждения подключается параллельно якорю. Ток возбуждения может быть определён:

где - сопротивление обмотки возбуждения.

Характеристика холостого хода генератора параллельного возбуждения аналогична такой же характеристике генератора не­зависимого возбуждения.

Нагрузочная характеристика генератора параллельного воз­буждения будет располагаться ниже, чем соответствующая харак­теристика генератора независимого возбуждения из-за наличия явления саморазмагничивания.

Внешней характеристикой генератора параллельного возбуж­дения называется зависимость при и . В отличие от генераторов с независимым возбужден­ием, у которых при снятии внешней характеристики ток возбужде­ния , у генераторов параллельного возбуждения - является переменной величиной, зависящей от тока нагрузки . Это связано с тем, что при изменении изменяется напряжение на зажимах якоря генератора, к которому подключена обмотка возбуждения.

У генераторов параллельного возбуждения с ростом тока на­грузки напряжение генератора уменьшается значительнее, чем у генераторов независимого возбуждения. Это связано с тем, что помимо двух причин, вызывающих понижение напряжения U с рос­том тока нагрузки (падение напряжения в якоре и размагничивающего действия реакции якоря) существует ещё и третья причина: яв­ление саморазмагничивания. Это явление заключается в том, что с возрастанием тока нагрузки уменьшается ток возбуждения за счет понижения напряжения U из-за влияния первых двух причин.

Генератор параллельного возбуждения может быть загружен до некоторого максимального значения тока якоря . При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки ток нагрузки начи­нает резко уменьшаться, т.к. напряжение U падает быстрее, чем уменьшается сопротивление .Это связано с тем, что при больших токах нагрузки магнитная система переходит в ненасыщенное состояние вследствие саморазмагничивания и преобладающее значение имеют факторы, вызывающие падение напряжения на сопротивление якоря.

Ток якоря , достигнув значения начинает уменьшаться и при достигает значения тока ко­роткого замыкания генератора. Значение определяется только остаточной ЭДС и сопротивлением обмотки якоря (U=0 и I в =0 ).

Регулировочная характеристика генератора с параллельным возбуждением имеет такой же вид, как и у генератора независимого возбуждения.

Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения: параллельную и последовательную (см. рис. 1.3). Как правило, параллельная обмотка возбуждения является основной, а последовательная – вспомогательной.

Обмотки возбуждения могут выключаться согласно, т.е. так, чтобы их магнитодвижущие силы складывались. Целью включения последовательной обмотки является компенсация падения напряжения на сопротивлении обмотки якоря и размагничивающего действия ре­акции якоря. За счет этой обмотки можно обеспечить автоматичес­кую стабилизацию напряжения генератора в определенном диапазоне

изменения нагрузки.

Это объясняется тем, что возрастающий ток нагрузки, протекая по последовательной обмотке возбуждения, вызывает увеличе­ние МДС этой обмотки. МДС последовательной обмотки, суммируясь с МДС параллельной обмотки, компенсирует уменьшение напряжения генератора.

Если последовательную обмотку включить встречно, так что­ бы МДС последовательной и параллельной обмоток были бы противоположно направлены, то внешняя характеристика такого генератора будет крутопадающей, поскольку рост тока нагрузки приводит к резкому уменьшению магнитного потока и ЭДС, наводимой в обмотке якоря.

Встречное включение последовательной и параллельной обмо­ток возбуждения используется в тех случаях, когда необходимо ограничить ток короткого замыкания, (сварочные генераторы и т.п.)