Характеристики генераторів змінного струму.

ОРГАНІЗАЦІЯ ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Перед початком курсового проектування проводиться ввідне заняття, на якому роз'яснюється задачі курсового проектування, наводиться зразковий план пояснювальної записки. Кожний студент отримує індивідуальне завдання і розписується в журналі про терміни виконання курсового проекту. Викладач пояснює порядок виконання індивідуального завдання, вимоги до оформлення пояснювальної записки та графічної частини проекту.

Робота студентів над виконанням курсового проекту проводиться за графіком, який вказаний в завданні. Додержання строків графіка контролюється керівником курсового проекту.

Закінчені курсові проекти здають керівнику. Він перевіряє якість роботи і її відповідність об'єму, вказаному в завданні, правильність виконання креслень і пояснювальної записки. Після цього проект підписується, віддається студенту для ознайомлення з виправленнями і вказівками викладача і студент допускається до захисту КП.

При захисті студенту відводиться 5-7 хвилин для доповіді і час для відповідей на питання членів комісії по захисту КП. Питання комісії можуть відноситись до суті проекту, а також по теоретичним питанням курсу. Оцінюється КП за 100 – бальною системою, з урахуванням оцінок на проміжному контролі.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Вступ

У вступі викладається ціль виконання курсового проекту, а також значення якісною енергозбереження споживачів електроенергії на сучасних автомобілях і тракторах.

Загальні відомості

У даному розділі студент повинен описати призначення, загальну будову, принцип дії та підключення генераторів змінного струму, що використовуються на сучасних автомобілях і тракторах. Навести графіки, що краще пояснюють принцип роботи генераторів змінного струму. Провести порівняльний аналіз вітчизняних та зарубіжних генераторів, перспективи та удосконалення їх конструкції, зменшення витрат на виготовлення, обслуговування, власну вагу генератора та інше.

Характеристики генераторів змінного струму.

Автотракторний вентильний генератор являє собою синхронну електричну машину з вбудованим напівпровідниковим випрямлячем. Принцип дії таких машин засновано на явищі електромагнітної індукції. Відмінними особливостями генераторів, що розглядаються є: мала осева довжина, багатополюсовість та збільшений діаметр; при такому співвідношенні розмірів ефективність використання матеріалів висока; ротор-клювообразного типу; обмотка збудження, яка складається з однієї котушки, розташована всередині ротора; мале число пазів на полюс та фазу (звичайно q≤ 1, рідше q=2)

Рисунок 5.1- Конструктивна схема автотракторного синхронного генератора з клювообразним ротором.

На рисунку 5.1 зображенно: 1-втулка; 2-обмотка збудження; 3-Клювообразні полоси; 4-пакет статора; 5-обмотка якоря; 6-щітки; 7-контактні кільця.

На рисунку 5.2 приведена принципіальна схема вентильного трьохфазного генератора з випрямлячем, який зібраний за схемою трьохфазного двохполуперіодного випрямляча. У генераторі, який розглядається обмотки статора з'єднані у зірку. Для цього з'єднаня

Рисунок5.2-Принципова схема вентильного генератора.

та

У трьохфазній мостовій схемі випрямлення є шість вентилів: у верхній групі вентилів позитивної полярності (1, 3, 5) катоди з'єднані між собою, у нижній групі вентилів негативної полярності (2, 4, 6) з'єднані між собою аноди. У провідному напрямку працює з верхньої групи-вентиль, у якого катод має найбільш низький потенціал. Отже, в будь-який момент часу працюють два вентилі: один позитивної полярності (верхній), інший негативної полярності (нижній). Кожний вентиль пропускає струм впродовж одної третьої періоду (Т/3).

До випрямляча подається лінійна напруга генератора. Випрямлена напруга визначається ординатами, укладеними між верхньою та нижньою огинаючими фазних напруг U_A, U_B, U_C (рисунок 5.3). Тому випрямлена напруга U_d пульсуюча, і частота пульсації в 6 раз більше частоти змінної напруги, тобто

Мінімальне значення випрямленої напруги дорівнює 1, 5 U_m, а максимальне-1, 73 U_m, де Um- максимальне значення фазної напруги. Пульсація випрямленої напруги

(5.1)

Середнє значення випрямленої напруги (період пульсації Т/6)

(5.2)

Рисунок 5.3 - Тимчасові діаграми напруги та струму вентильного генератора..

Отже, для трьохфазної мостової схеми випрямлення середнє значення випрямленої напруги в 2, 34 рази більше діючого фазного та в 1, 35 рази більше діючої лінійної напруги.

Пульсацію випрямленої напруги можна виразити через середнє значення випрямленої напруги.

Так, наприклад, при середньому значенні випрямленої напруги 14В пульсація дорівнює 1, 95В. при цьому максимальне значення випрямленої напруги дорівнює 14, 65В, а мінімальне 12, 7 В.

Необхідно відзначити, що комутація у вентильних генераторах не є ідеальною. Накопичена електромагнітна енергія в індуктивностях генератора призводить до того, що струм згасаючого діода зникає не миттєво, а струм діода, який вступає у роботу наростає поступово. Пряме падіння напруги ∆ U_пр (середнє значення) пов'язано з пороговою напругою U_o та динамічним опором R_д наступним виразом:

(5.3)

де І_пр- граничний або номінальний струм діода.

Для діодів, які застосовуються в автотракторному електрообладнанні, порогова напруга U_o=0, 8÷ 1, 0 В.

Внаслідок з підвищенням навантаження змінюється співвідношення між напругою на вході та виході випрямляча, а також співвідношення між випрямленим та фазним струмом. В режимах, близьких до холостого ходу, форма фазної напруги близька до синусоїди, а криві фазного струму мають значні спотворення. По мірі збільшення навантаження картина змінюється. Форма фазної напруги спотворюється, а форма фазного струму приближується до синусоїди.

З урахуванням перерахованих факторів (опір діода в прямому напрямку та реальній комутації) значення фазної напруги може бути визначено за формулою:

(5.4)

де ∆ U_пр - пряме падіння напруги на діоді

k_cx- коефіцієнт схеми випрямлення (для однополуперіодних схем випрямлення та для з'єднання обмоток)

k_B – коефіцієнт випрямлення (при m =3, k_B= 1, 35)

-коефіцієнт, який враховує комутацію

ν - кут комутації

m- число фаз генератора