Меню

Добавочное сопротивление в генераторе



Регулировка напряжения и ограничение силы тока генератора

Карягин А. В. Соловьев Г. М.

Напряжение на щетках генератора зависит от числа оборотов якоря. Поэтому при большом числе оборотов коленчатого вала двигателя напряжение генератора может превысить расчетную величину, что вызовет перегорание ламп и тонких обмоток приборов, а также сильное увеличение зарядного тока аккумуляторной батареи. Постоянное напряжение генератора поддерживают электромагнитные регуляторы напряжения.

Кроме регулятора напряжения, необходим также ограничитель тока, так как даже при постоянном напряжении ток, отдаваемый генератором во внешнюю цепь, меняется в зависимости от сопротивления этой цепи. Чем больше включено потребителей (нагрузка генератора), тем меньше сопротивление этой цепи (цепь параллельная) и тем больше, следовательно, ток, отдаваемый генератором (ток нагрузки). При чрезмерном же токе сильно нагретые обмотки генератора могут быть повреждены.

Действие электромагнитных регуляторов и ограничителей основано на уменьшении магнитного потока обмотки возбуждения, в котором вращается якорь генератора. Поэтому уменьшать магнитный поток необходимо в момент превышения якорем генератора оборотов, при которых генератор дает нормальное напряжение, или когда ток во внешней цепи станет больше расчетной величины. Уменьшение магнитного потока достигается автоматическим включением в цепь обмотки возбуждения добавочного сопротивления.

Значительно реже применяются генераторы, у которых зарядный ток регулируется третьей добавочной щеткой. Сравнительно постоянное напряжение поддерживается благодаря параллельной работе генератора и аккумуляторной батареи.

Регулятор напряжения – это электромагнитный прибор, состоящий из ярма с сердечником 8 (рис. 1) и обмоткой 7, включенной параллельно якорю Я генератора. Добавочное сопротивление 2 включено параллельно замкнутым контактам 3 и 4; при размыкании контактов сопротивление вводится в цепь обмотки возбуждения Ш (шунт).

Рисунок 1 – Схема регулятора напряжения

На рисунке 1 приведена схема регулятора напряжения:

  1. Провод;
  2. Добавочное сопротивление;
  3. Неподвижный контакт;
  4. Подвижный контакт;
  5. Якорек;
  6. Пружина;
  7. Обмотка регулятора;
  8. Ярмо с сердечником;
  9. Провод;
  10. Ш – шунт;
  11. Я – якорь генератора.

При замкнутых контактах 3 и 4 регулятора напряжения ток проходит по следующим проводникам:

а) через обмотку регулятора: положительная щетка – масса – обмотка 7 – провод 1 – отрицательная щетка;

б) через обмотку возбуждения генератора: положительная щетка — обмотка возбуждения Ш – провод 9 – ярмо 8 – контакты 4 и 3 – провод 1 – отрицательная щетка (путь тока показан на схеме стрелками).

Когда напряжение генератора повысится до расчетного предела, сердечник ярма 8, намагничиваемый током, проходящим по обмотке 7, притянет к себе якорек 5 и контакты 3 и 4 разомкнутся. При этом в цепь обмотки возбуждения включится сопротивление 2; поэтому напряжение генератора резко упадет, что повлечет уменьшение тока в обмотке 7 и ее магнитного потока, а следовательно, и снижение намагниченности сердечника. Контакты под действием пружины 6 снова соединятся и замкнут накоротко сопротивление 2, пока напряжение генератора опять не возрастет, и т. д. Контакты 3 и 4 размыкаются и замыкаются настолько быстро, что напряжение на щетках генератора практически остается постоянным при изменении числа оборотов якоря в широких пределах.

Ограничитель тока не позволяет току генератора превышать расчетную величину и работает по тому же принципу, что и регулятор напряжения, но отличается от него включением обмотки электромагнита. Обмотка 3, состоящая из небольшого числа витков толстой проволоки (рис. 2), включена последовательно между генератором и потребителями 1.

При замкнутых контактах 6 и 7 ограничителя тока и включенных потребителях пути тока будут следующие:

а) через обмотку ограничителя: положительная щетка – потребители 1 – провод 2 – обмотка 3 – ярмо 9 – отрицательная щетка;

б) через обмотку возбуждения генератора: положительная щетка – обмотка возбуждения Ш – провод 8 – контакты 7 и 6 – якорек 5 – ярмо 9 – отрицательная щетка (путь тока указан на схеме стрелками).

При достижении током расчетной силы во внешней цепи, а значит и в обмотке 3, контакты 6 и 7 размыкаются и в цепь обмотки возбуждения включается добавочное сопротивление 10. Вследствие уменьшения тока в обмотке возбуждения напряжение генератора, а следовательно, и ток, отдаваемый генератором во внешнюю цепь, снизятся, контакты снова замкнутся под действием пружины 4 и замкнут накоротко сопротивление; процесс протекает так же, как при работе регулятора напряжения.

При отключении потребителей (кроме аккумуляторной батареи) ограничитель тока поддерживает постоянную величину зарядного тока независимо от увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя; при включении же различных потребителей зарядный ток будет уменьшаться в зависимости от сопротивления внешней цепи (нагрузки). При этом, если ток внешней цепи превышает максимально допускаемый ограничителем, то, кроме тока генератора, во внешнюю цепь пойдет ток из аккумуляторной батареи, т.е. батарея будет разряжаться.

Читайте также:  Многополюсные генераторы переменного тока это

Ограничители тока и регуляторы напряжения работают не одновременно. Пока ток, отдаваемый генератором, не достигает допускаемой максимальной величины, работает только регулятор напряжения. Когда ток генератора достигает предельной величины, ограничитель тока включает добавочное сопротивление, а регулятор напряжения перестает работать.

Генераторы с третьей щеткой устанавливались на автомобилях «Москвич» (до 1953 г.), ГАЗ-ММ, ЗИС-5М. Схема генератора с третьей щеткой показана на рис. 3. Генератор, выполненный по этой схеме, имеет, кроме двух главных щеток (положительной 4 и отрицательной 3), третью (добавочную) щетку 1. К этой щетке присоединена одним концом обмотка 2 возбуждения. Вторым концом эта обмотка соединена с главной щеткой 4. При таком включении обмотки возбуждения ток ее зависит только от величины ЭДС, возникающей в витках обмотки, расположенных между главной 4 и третьей 1 щетками.

Рисунок 2 – Схема ограничителя тока

На рисунке 2 приведена схема ограничителя тока:

  1. Лампа накаливания (потребители);
  2. Провод;
  3. Обмотка ограничителя;
  4. Пружина;
  5. Якорек;
  6. Подвижный контакт;
  7. Неподвижный контакт;
  8. Провод;
  9. Ярмо с сердечником;
  10. Добавочное сопротивление;
  11. Ш – шунт;
  12. Я – якорь генератора.

При замкнутых контактах 6 и 7 ограничителя тока и включенных потребителях пути тока будут следующие:

а) через обмотку ограничителя: положительная щетка – потребители 1 – провод 2 – обмотка 3 – ярмо 9 – отрицательная щетка;

б) через обмотку возбуждения генератора: положительная щетка – обмотка возбуждения Ш – провод 8 – контакты 7 и 6 – якорек 5 – ярмо 9 – отрицательная щетка (путь тока указан на схеме стрелками).

При достижении током расчетной силы во внешней цепи, а значит и в обмотке 3, контакты 6 и 7 размыкаются и в цепь обмотки возбуждения включается добавочное сопротивление 10. Вследствие уменьшения тока в обмотке возбуждения напряжение генератора, а следовательно, и ток, отдаваемый генератором во внешнюю цепь, снизятся, контакты снова замкнутся под действием пружины 4 и замкнут накоротко сопротивление; процесс протекает так же, как при работе регулятора напряжения.

При отключении потребителей (кроме аккумуляторной батареи) ограничитель тока поддерживает постоянную величину зарядного тока независимо от увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя; при включении же различных потребителей зарядный ток будет уменьшаться в зависимости от сопротивления внешней цепи (нагрузки). При этом, если ток внешней цепи превышает максимально допускаемый ограничителем, то, кроме тока генератора, во внешнюю цепь пойдет ток из аккумуляторной батареи, т.е. батарея будет разряжаться.

Ограничители тока и регуляторы напряжения работают не одновременно. Пока ток, отдаваемый генератором, не достигает допускаемой максимальной величины, работает только регулятор напряжения. Когда ток генератора достигает предельной величины, ограничитель тока включает добавочное сопротивление, а регулятор напряжения перестает работать.

Генераторы с третьей щеткой устанавливались на автомобилях «Москвич» (до 1953 г.), ГАЗ-ММ, ЗИС-5М. Схема генератора с третьей щеткой показана на рис. 3. Генератор, выполненный по этой схеме, имеет, кроме двух главных щеток (положительной 4 и отрицательной 3), третью (добавочную) щетку 1. К этой щетке присоединена одним концом обмотка 2 возбуждения. Вторым концом эта обмотка соединена с главной щеткой 4. При таком включении обмотки возбуждения ток ее зависит только от величины ЭДС, возникающей в витках обмотки, расположенных между главной 4 и третьей 1 щетками.

Рисунок 3 – Схема генератора с третьей щеткой

На рисунке 3 приведена схема генератора с третьей щеткой:

  1. Третья (добавочная) щетка;
  2. Обмотка возбуждения;
  3. Отрицательная щетка;
  4. Положительная щетка.

Автоматическое ограничение тока в трехщеточных генераторах основано на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых током обмотки возбуждения и током якоря при нагрузке генератора.

Пока генератор не работает или работает вхолостую, когда ЭДС генератора равна электродвижущей силе аккумуляторной батареи, имеется только один магнитный поток, создаваемый током обмотки возбуждения (строго говоря, при работе вхолостую вокруг обмотки якоря возникает слабое магнитное поле, поскольку к щеткам присоединена обмотка возбуждения).

При работе же генератора под нагрузкой возникает второй магнитный поток обмотки якоря. В местах, где магнитные силовые линии потоков идут в одном направлении, магнитный поток обмотки возбуждения усиливается, а в местах, где они идут в противоположных направлениях, ослабляется; при этом происходит искажение магнитного потока, т.е. смещение магнитных силовых линии по направлению вращения якоря (рис. 3).

Читайте также:  Частота оборотов мощность генератор

С повышением числа оборотов якоря напряжение на главных щетках (3 и 4) генератора стремится возрасти. Но как только напряжение генератора превысит ЭДС аккумуляторной батареи, ток генератора резко возрастает. Вследствие же увеличения тока якоря произойдет дальнейшее смещение магнитного потока Поэтому количество силовых линий, пересекаемых обмоткой якоря на участке между положительной щеткой 4 и третьей щеткой 1, уменьшится. Напряжение между этими щетками упадет, что вызовет уменьшение тока в обмотке возбуждения, а следовательно, и величины магнитного потока, в котором вращается якорь. Отсюда напряжение на главных щетках генератора почти не изменится, несмотря на увеличение числа оборотов якоря генератора.

Третья щетка регулирует напряжение только при соединении генератора с аккумуляторной батареей, служащей «буфером», выравнивающим напряжение на щетках генератора.

Благодаря малой величине сопротивления цепи генератор – батарея напряжение генератора мало отличается от ЭДС батареи. При возрастании же сопротивления в цепи генератор – батарея (окисление зажимав штырей или ослабление крепления проводов, сульфатация пластин батареи и др.), а тем более при разрыве этой цепи напряжение генератора резко увеличивается.

При работе генератора без батареи напряжение его, рассчитанное на рабочее напряжение 6 в, даже при средних оборотах возрастает с 7,0-7,5 в до 30-40 в, что приводит к перегоранию нитей включенных ламп и тонких обмоток приборов, находящихся под током, а также к сильному нагреву обмотки возбуждения.

Кроме автоматического регулирования тока в обмотке возбуждения и зависящего от него напряжения генератора, третья щетка позволяет изменять зарядный ток генератора при данном числе оборотов якоря.

Если передвинуть (вручную) третью щетку в направлении вращения якоря, зарядный ток возрастет; при смещении третьей щетки против направления вращения якоря зарядный ток уменьшится.

Это объясняется тем, что изменяется количество силовых линий, пересекаемых витками обмотки якоря, находящимся между главной и третьей щетками.

К положительным качествам генераторов с электромагнитными регуляторами напряжения и ограничителями тока относятся:

1) сохранение постоянства напряжения при всех режимах работы двигателя;

2) автоматическая регулировка зарядного тока в зависимости от состояния аккумуляторной батареи (чем больше напряжение на зажимах батареи, тем меньше зарядный ток), что способствует увеличению срока службы батареи;

3) возможность использования генератора без аккумуляторной батареи даже при средних и больших оборотах коленчатого вала двигателя.

Недостатки этих генераторов – сложное устройство регуляторов напряжения и ограничителей тока, трудность их регулировки.

Трехщеточные генераторы отличаются простым устройством, позволяют регулировать зарядный ток простым смещением третьей щетки. Однако они имеют крупные недостатки:

1) неустойчивость напряжения при изменении степени зараженности и внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи; при этом, чем больше напряжение на зажимах батареи, тем выше напряжение на щетках генератора, а также и зарядный ток; для предохранения же батареи от перезарядки требуется при данном условии не увеличивать, а уменьшать зарядный ток;

2) невозможно использовать генератор без аккумуляторной батареи вследствие резкого повышения напряжения генератора;

3) резкое колебание зарядного тока в зависимости от мощности включенных потребителей.

Источник

Возбуждаем генератор (LADA Samara и подобные)

Если отвечать на вопрос коротко, можно ли подвести возбуждение от аккумулятора, то да, можно, но через диод.

Более подробно. Если вдруг пропало возбуждение генератора, то можно подвести напряжение от аккумулятора ко входу D генератора во время или сразу после запуска двигателя. Вскоре исправный генератор должен перейти в режим самовозбуждения от вырабатываемого им самим напряжения. Подключать нужно через диод, но не напрямую, иначе рискуете спалить допдиоды генератора. И естественно, только при включенном зажигании, иначе посадите аккумулятор во время стоянки.

Теперь совсем подробно. Сам по себе, просто посредством вращения ротора, генератор не станет вырабатывать напряжение. Чтобы он начал это делать, его нужно возбудить — «дать пинка», и для этого в нём есть обмотка возбуждения, которая потребляет некоторый ток. Напряжение на неё подводится через контакт D генератора и регулятор напряжения. Регулятор также отключает обмотку при превышении вырабатываемого напряжения, собственно в этом и вся его функция.
Есть 2 режима питания обмотки возбуждения. Стартовый, когда двигатель запускается; и рабочий, когда генератор уже работает. В первом случае питание на обмотку подается от аккумулятора через лампу контроля заряда и последовательно включенный с ней диод. Во втором случае, когда генератор начал вырабатывать напряжение, питание обмотки идёт через его 3 дополнительных диода — автономно.

Читайте также:  Генератор 220 вольт из асинхронного двигателя сделать как

Бывает, что генератор не хочет возбуждаться.
Самый первый и простой возможный вариант здесь — проверить клемму контакте D генератора, там может быть плохой контакт, всё очень просто: поджимаем, зачищаем, радуемся.
Другой вариант: перегорела контрольная лампа заряда. Естественно, её можно заменить. Но если менять сейчас ну никак, в дороге например, есть следующие варианты:
— «газануть», и вполне вероятно, что генератор возбудится, благодаря остаточной намагниченности;
— подать напряжение на обмотку возбуждения искусственно, т.е. отдельным проводом с аккумулятора.
Вот о последнем способе и поговорим.

Берём провод, последовательно с ним диод и подключаем от плюса аккумулятора к D-контакту генератора. Если генератор исправен, он перейдет в автономный режим, и провод можно будет отключить.
Теперь главное: нахрена козе баян зачем нужен диод. А нужен он для того, чтобы не убить дополнительные диоды. Посмотрим схему:

Обмотка возбуждения ВАЗ-2108 и подобных автомобилей питается не от основных диодов, а от дополнительных, специально для неё предназначенных (на схеме — слева горизонтально). Эти диоды рассчитаны на небольшой ток. Если пробежаться по схеме, то видно, что никуда более, чем на обмотку возбуждения, ток с них попасть не может.
Если же мы подключим «+» аккумулятора прямо к D-контакту (он же 61), и генератор возбудится и начнёт вырабатывать напряжение, то ток потечёт как через 3 основных диода, так и через 3 дополнительных — параллельно. И потечёт он на всю нагрузку автомобиля! А допдиоды слаботочные, и они элементарно могут сгореть, что повлечёт полную потерю возбуждения и замену диодного моста или по крайней мере этих диодов.

Если же мы запитываем обмотку через диод, то он допускает ток только от аккумулятора, но не наоборот.

Возвращаясь к моему спору с тем человеком, который утверждал, что «похрен через диод, через лампу или предохранитель». Да, похрен, но только если это касается генераторов без допдиодов обмотки возбуждения, а это генераторы ВАЗ-2101, некоторой «классики», «камазовские» и возможно какие-то ещё. Да, в таких генераторах обмотка запитана прямо от основных диодов, а им в свою очередь откровенно пофиг, какой ток через них идёт — они же и служат для основного питания. Но такое не прокатит на «переднем приводе»!

И ещё, если обратить внимание на первую схему, то там зелёным выделены 2 резистора и диод. Эта группа также может давать стартовое возбуждение, даже если перегорела лампа контроля заряда — фактически это обход. А диод в ней предотвращает запитывание всей нагрузки в обратном направлении: от допдиодов на остальную схему автомобиля.
Кстати, эта группа есть не на всех схемах LADA Samara. В частности здесь приведена схема ВАЗ-2114, но на схеме ВАЗ-2108 (первые выпуски) есть только резисторы, а на схеме ВАЗ-2115 этой группы нет вообще. На ВАЗ-2110 также такого обхода уже, увы, нет, так что если лампа контроля заряда перегорела (что можно и не заметить), то всё — только внешнее возбуждение или «прогазовка».
Отсюда, кстати, мораль: следите за исправностью этой лампы, а то можно в дороге остаться с севшим аккумулятором, не заметив, что генератор не даёт зарядку.
И мораль номер два: при замене этой лампы на светодиод, питание на обмотку возбуждения также не пойдёт!

Ну и разумеется, если видны явные симптомы неисправности генератора, не нужно делать костыли, заводить «левые» провода, да ещё не зная, как всё это устроено — риск может быть велик. Лучше займитесь ремонтом генератора и цепей заряда.

Надеюсь, объяснил понятно. Если есть вопросы, буду рад ответить.

Источник