Принцип работы генератора переменного тока

2. Принцип  работы генератора переменного  тока

Автомобильные генераторы переменного тока относятся к  синхронным электрическим машинам, потому что частота вращения ротора и частота наводимой в обмотках статора э. д. с. жестко связаны между  собой отношением:

,

где f частота переменного тока, Гц; р - число пар полюсов генератора; п - частота вращения ротора, об/мин. Важной характеристикой обмотки статора является число пазов на полюс и фазу, равное

,

где Z - общее число  пазов на статоре; 2р - число полюсов  генератора; т - число фаз генератора. В отечественных автомобильных  генераторах применяются трехфазные обмотки с числом пазов на полюс  и фазу q, равным 0, 5; 1 и 2.

Рис. 2. Магнитная система генератора: 1 - втулка; 2 - обмотка возбуждения; 3 - полюсные наконечники (клювы) одной (северной) полярности; 4 - полюсные наконечники (клювы) другой (южной) полярности; 5 - статор; 6 - обмотка статора; 7 - основной магнитный поток; 8 - магнитный поток рассеяния.

Катушки обмотки  статора в большинстве случаев  имеют по нескольку витков, но на схемах обмотки они, как правило, условно изображаются одновитковыми, так как схема соединения катушек  друг с другом не зависит от числа  витков в катушке.

Электродвижущая сила в фазных обмотках генератора возникает при пересечении проводников  обмотки статора магнитным потоком, созданным обмоткой возбуждения. При  замыкании выключателя зажигания  ток от аккумуляторной батареи поступает  в обмотку возбуждения генератора. Вокруг обмотки возбуждения 2 возникает магнитный поток (рис.2, рабочая часть 7 которого проходит через втулку 1 и вал, распределяется по клювообразным полюсам 3 одной полярности N, выходит из полюсов этой полярности, пересекает воздушный зазор между ротором и статором, проходит по зубцам и спинке статора 5, еще раз пересекает воздушный зазор, входит в клювообразные полюса другой полярности S и замыкается через эти полюса опять на втулку 1 и вал.

Часть магнитного потока, созданного обмоткой возбуждения, замыкается по воздуху мимо статора, не охватывая провода его обмотки. Эта часть магнитного потока 8 называется магнитным потоком рассеяния  и в наведении электродвижущей  силы в обмотке статора 6 не участвует.

При вращении ротора под каждым зубцом статора проходят попеременно то северный, то южный полюс ротора.

Величина магнитного потока, проходящего через зубцы статора при этом изменяется по величине и направлению, пересекая проводники трехфазной обмотки статора, заложенной в пазы между зубцами.

Действующее (эффективное) значение электродвижущей силы, наводимой  в обмотке одной фазы генератора при данной величине рабочего магнитного потока Фя. определяется по формуле , где f - частота индуктированной э. д. с.;

w - число последовательно соединенных витков в обмотке одной фазы статора; Ф - значение рабочего магнитного потока в воздушном зазоре генератора, Вб; Kоб -коэффициент. генераторах применяются трехфазные обмотки с числом пазов на полюс и фазу q, равным 0, 5; 1 и 2.

В автомобильных  синхронных генераторах применяют

клювообразный полюс, имеющий трапецеидальную форму  поверхности, обращенную к расточке (т.е. внутренней поверхности) статора. Такой полюс обеспечивает форму  кривой э. д. с., близкую к синусоидальной.

3. Технические  характеристики генераторов переменного  тока

Генераторы переменного  тока с электромагнитным возбуждением не обладают свойством самовозбуждения. Поэтому в начале работы генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи. Лишь когда  напряжение генератора становится больше напряжения батареи, питание обмотки  возбуждения осуществляется через  выпрямитель от обмотки статора.

При протекании тока по обмотке возбуждения вокруг ротора возникает магнитное поле, в области  которого находится и обмотка  статора. При вращении ротора магнитные  силовые линии поля ротора пересекают фазы обмотки статора и в них  наводятся э. д. с. переменного направления, сдвинутые на 120 градусов. Под действием  э. д. с. при подключении к генератору потребителей по обмотке статора протекает переменный ток, который выпрямляется при помощи диодов.

Генераторы переменного  тока обладают свойством самоограничения  максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и  возрастании частоты вращения ротора. Это обусловлено следующими причинами При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.

Благодаря этому  в катушках статора наводится  меньшая э. д. с. и величина максимальной силы тока, отдаваемого генератором, ограничивается.

При возрастании  частоты вращения ротора увеличивается  частота переменного тока в обмотке  статора.9

В следствии этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.

Технические данные некоторых типов генераторов  переменного тока приведены в  таблице 1.

Таблица1. Технические характеристики генератора переменного тока