Характеристики генераторных установок

 

Дмитриева В.Ф., Физика. - М.: Издательский центр «Академия», 2013,

гл. 10, §10.4

 

Характеристики генераторных установок

Способность генераторной установки обеспечивать электропитанием по­требителей электроэнергии на автомобиле во всех режимах его работы ха­рактеризует токоскоростная харак­теристика (ТСХ), т.е. зависимость силы тока, отдаваемого генератором в нагрузку, от частоты вращения его ротора при постоянной величине на­пряжения на силовых выводах гене­ратора. Вид токоскоростной харак­теристики генераторных установок легковых автомобилей, построенной в относительных единицах по отно­шению к номинальной величине силы отдаваемого тока, представлен на рис. 3.7. Характеристика демонстри­рует существенное достоинство вен­тильных генераторов - их самозащиту и самоограничение отдаваемого ими тока. Достигнув определенной величины, ток практически не увеличи­вается с ростом частоты вращения ротора.

Методика определения ТСХ имеет международный стандарт.

Характеристика эта определяется при работе генераторной установки в комплекте с полностью заряженной аккумуляторной батареей с номинальной емкостью, выраженной в А·ч, составляющей не менее 50% номинальной силы тока генератора. Характеристика может определяться в холодном и нагретом состоянии генератора.

Токоскоростная характеристика имеет характерные точки, к которым отно­сятся:

n₀ - начальная частота вращения ротора без нагрузки. Поскольку обычно снятие характеристики начинают с тока нагрузки около 2 А, то эта точка полу­чается экстрополяцией снятой характеристики до пересечения с осью абсцисс.

n_rg - минимальная рабочая частота вращения ротора, т.е. частота вращения, примерно соответствующая оборотам холостого хода двигателя. Условно при­нимается n_rg =1500 мин^-1 (для высокоскоростных генераторов - 1800 мин^-1). Сила тока 1_dg при этой частоте обычно составляет 40-50% номинального тока и во всяком случае должна быть достаточна для обеспечения питанием тех по­требителей энергии на автомобиле, от которых зависит безопасность.

n_н - номинальная частота вращения ротора, при которой вырабатывается номинальный ток I_dH, т.е. ток, сила которого не должна быть меньше номиналь­ной величины.

n_max – максимальная частота вращения ротора. При этой частоте генера­тор вырабатывает максимальный ток l_max, сила которого мало отличается от силы номинального тока. Отечественные изготовители ранее обычно указы­вали номинальный ток генератора при частоте вращения ротора 5000 мин-¹, а также указывали частоту вращения ротора генератора в расчетном режиме n_р, соответствующему расчетному току генератора I_dP, обычно составляюще­му две трети номинального тока. В расчетном режиме нагрев узлов генерато­ра наибольший. Характеристики определялись при напряжении 13 или 14 В.

 

Генераторная установка должна самовозбуждаться при частоте вращения ротора ниже числа оборотов холостого хода коленчатого вала двигателя. Конечно, проверка на самовозбуждение должна производится при работе генераторной установки в комплекте с аккумуляторной батареей при включении контрольной 1ампы. Энергетическую способность генератора характеризует его коэффициент полезного действия (КПД). Чем выше КПД, тем меньшую мощность отнимает генератор у двигателя при той же полезной отдаче.

Величина КПД зависит от конструкции генератора - толщины пластины паке-га статора и способа изоляции их друг от друга, величины сопротивления обмоток, диаметра контактных колец, марки щеток и подшипников и т.п., но, глав­ным образом, от мощности генератора: чем генератор мощнее, тем КПД выше. Значения КПД по точкам токоскоростной характеристики представлены на рис. 3.7 для ориентировки. Обычно максимальное значение КПД вентильных авто­мобильных генераторов не превышает 50 - 60%.

Регуляторную часть генераторной установки характеризует диапазон изме­нения выходного напряжения при изменении частоты вращения ротора, нагрузки и температуры. Зарубежные фирмы обычно указывают напряжение настройки регулятора напряжения при холодном состоянии генераторной установки, при частоте вращения ротора 6000 мин-¹, нагрузке силой тока в 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также коэффициент термокомпенсации, т.е. вели­чину изменения напряжения при изменении температуры окружающей среды на 1°с. С ростом температуры напряжение уменьшается. Для легковых авто­мобилей, в основном, предлагаются напряжения настройки регулятора (14,1+0,1) В при термокомпенсации (7±1,5) мВ/°С и (14,5±0,1) В при термоком­пенсации (10+20) мВ/°С.