Лабораторная работа 2

Конструкция и характеристики автомобильного генератора

Переменного тока

Цель работы: изучение конструкции генератора переменного тока, снятие характеристик, ознакомление с методами определения его технического состояния. Работа рассчитана на 2 часа.

Теоретические сведения

Генератор является основным источником электрической энергии на автомобиле, обеспечивающим питание потребителей и заряд аккумуляторной батареи при работающем двигателе.

Современные автомобильные генераторы являются в основном синхронными машинами переменного тока с контактными кольцами, кремниевыми выпрямителями, встроенными в корпус генератора, и с интегральными регуляторами напряжения. Поскольку генератор работает параллельно с аккумуляторной батареей, то число витков в обмотке статора увеличивают и скоростная характеристика получается более пологой за счет явления самоограничения. При этом начало самоотдачи происходит при меньшей частоте вращения ротора, что улучшает условия заряда батареи.

Свойство самоограничения максимальной силы тока, отдаваемого генератором, проявляется в двух случаях: при увеличении нагрузки генератора и при возрастании частоты вращения ротора.

При увеличении нагрузки возрастает сила тока в катушках обмотки статора. Возрастает в этом случае и магнитный поток статора, который противодействует магнитному потоку ротора. Вследствие этого величина результирующего магнитного потока, проходящего через сердечник статора и пересекающего витки его катушек, уменьшается. Следовательно, в катушках индуктируется меньшая ЭДС и величина максимальной силы тока, отдаваемого генератором, ограничивается.

Во втором случае с возрастанием частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока, индуктируемого в обмотке статора. Вследствие этого индуктивное сопротивление обмотки статора увеличивается и ограничивается максимальная сила тока, отдаваемая генератором.

Оборудование и приборы: генератор переменного тока; стенд для проверки автомобильного генератора и реле напряжения; инструкция по эксплуатации стенда для проверки генераторов и реле-регуляторов марки Э-532.

Порядок выполнения работы

Изучить по плакатам и макетам устройство автомобильного генератора переменного тока. Перед каждым включением стенда и после окончания проверки генератора все рукоятки управления устанавливаются в исходное положение: переключатели ВХ, В3, В4, В9 – «выключено»; В6 – 30 А, В6 – 50 А, В7 – 35 А. Рукоятки регулировочного и нагрузочного реостатов повернуть влево до упора.

Включение и выключение электродвигателя стенда производится при минимальной частоте вращения. Для этого перед его включением установить рукоятку управления частотой вращения привода от себя до упора.

Установку генератора на стенде произведите в зажимном устройстве, как показано на рис.3 в инструкции по эксплуатации стенда. Соедините шкив генератора с приводным шкивом стенда (первая ступень) клиновым ремнем из комплекта принадлежностей стенда. Натяжение ремня отрегулируйте поворотом рукоятки винтовой подачи зажима.

Подготовка тахометра производится следующим образом: установить переключатель В1 в положение для измерения частоты вращения; надеть на крепежную гайку генератора резиновую втулку из комплекта принадлежностей с нанесенными на ней белыми полосками; прижать корпус датчика тахометра к основанию стенда так, чтобы нижний край датчика находился на одном уровне с кромкой резиновой втулки на расстоянии 10 – 15 мм о нее; вставить вилку разъема шнура питания датчика тахометра в гнездо разъема Ш1.

Опробование стенда производится следующим образом: включить стенд и при этом должна загореться сигнальная лампочка. Нажать кнопку «пуск» двигатель должен включиться, а приводной шкив вращаться против часовой стрелки; плавно потянуть рукоятку управления частотой вращения привода в направлении на себя. Частота вращения приводного шкива должна увеличиваться, а при возвращении в исходное положение – уменьшаться до минимальной частоты; нажать кнопку «стоп», двигатель должен выключиться, следовательно, двигатель стенда исправен; установить переключатели В7 и В3 в положение 1, В4 – в положение 12 В, при этом предел измерения тахометра будет 20 В; повернуть рукоятку реостата на угол 70 – 90 градусов и установить реостатом нагрузки ток 10 А при этом вольтметр должен показывать напряжение не менее 10 В, а показания амперметра должны быть стабильными.

Следовательно, источник питания исправен. Установить все органы управления в исходное положение.

Проверка генератора переменного тока

Проверка проводится для определения способности генератора развить номинальное напряжение и мощность в соответствии с его техническими данными.

Согласно обозначениям на стенде генератор включается по схеме показанной на рис.14.1.

Рис.14.1. Схема подключения генератора на стенде

1 – зажимы генератора

Вначале производится проверка генератора на начало отдачи и отдачу.

Установите переключатели стенда в следующее положение: В4 – 12 В или 24 В в зависимости от номинального напряжения генератора; В7 – 5; В8 – 1. Поверните рукоятку регулировочного реостата вправо до упора. Включите стенд и его электродвигатель. Плавно увеличивайте частоту вращения ротора генератора и следите за показаниями вольтметра. По достижении генератором номинального напряжения сравните показания тахометра с данными таблицы 1 руководства по эксплуатации стенда.

Установите минимальные обороты стенда. Плавно увеличивая частоту вращения, одновременно увеличивайте ток нагрузки так, чтобы напряжение генератора не превышало номинального значения. Ток увеличивайте до значения, указанного в таблице 1 руководства по эксплуатации стенда. Результаты наблюдений занесите в таблицу отчета 14.4.

Таблица 14.4.

Зависимость тока нагрузки от частоты вращения ротора генератора

Частота вращения ротора, С
Ток нагрузки, А

Сравните показания тахометра с показаниями таблицы 14.4. Если имеются значительные расхождения, то необходимо проверить обмотку статора на симметричность фаз.

Для этого переключатель В8 установите в положение 5, контрольные провода из комплекта принадлежностей включите в розетку Ш6 и поочередно подключайте их к выводам обмотки статора. Сравните показания вольтметра. Если напряжение между фазами одинаково, то обмотка исправна. Сделайте заключение об исправности обмоток статора.

Обработка результатов наблюдений

По полученным данным следует сделать вывод о соответствии характеристик генератора номинальным параметрам; построить зависимость тока нагрузки генератора от частоты вращения ротора; дать объяснение характеру полученной зависимости; сделать вывод о симметричности обмоток фаз статора.

Содержание отчета

Отчет должен включать номер, наименование, цель работы; тип марку проверяемого генератора; результаты наблюдений и график зависимости нагрузки от частоты вращения ротора; заключение о техническом состоянии генератора.

Контрольные вопросы

1. Опишите принцип работы генератора переменного тока.

2. Как проявляется свойство самоограничения генератора при увеличении частоты вращения ротора?

3. Как проявляется свойство самоограничения генератора при увеличении нагрузки?