2. Бесконтактные индукторные генераторы
Генераторы, у которых магнитный поток в статорных обмотках изменяется только по значению за счет перемещения ферромагнитной массы ротора, называют индукторными.
Схема трехфазного бесконтактного индукторного генератора с неподвижной обмоткой возбуждения приведена на рисунке 1. Переменная ЭДС индуктируется в витках неподвижных катушек фазных обмоток 3, пересекаемых изменяющимся электромагнитным полем. Изменение магнитного поля создается вращением шестилучевой «звездочки» ротора 4, намагничиваемой одноименными полюсами обмоткой возбуждения 5. Обмотка возбуждения намотана на стальную втулку 7, закрепленную на крышке 6 генератора так, что лучи «звездочки» движутся у торца катушки возбуждения. Обмотка возбуждения питается постоянным током через клеммы Ш и М.
При вращении ротора магнитный поток изменяется от максимума (когда луч «звездочки» проходит против зубца статора) до минимума (когда против зубца статора находится выемка и «звездочки» ротора). Наиболее наглядно это видно на рисунке 1а. Катушки с одинаковой по фазе ЭДС соединены между собой последовательно. Фазы включены между собой в «треугольник» (рисунок 1б).
Выпрямление переменного тока в автотракторных генераторах осуществляется диодами, которые изготавливаются двух типов: прямой и обратной полярности.
В зависимости от числа фаз выпрямляемого переменного тока применяют одно-, трех- и пятифазные выпрямители. По форме выпрямляемого напряжения они бывают одно- и двухполупериодные.
Рисунок 1. Схема трехфазного индукторного генератора:
а – конструктивная схема: 1 – статор; 2 – зубцы статора; 3 – обмотка катушки статора; 4 – ротор; 5 – обмотка возбуждения; 6 – крышки генератора; 7 – втулка; 8 – вал ротора.
б – схема соединения генератора с выпрямителем, регуляторов напряжения, аккумуляторной батареей и потребителями;
в – кривые изменения фазных напряжений генератора за один период;
г – выпрямленное напряжение (Ur) двухполупериодным выпрямителем трехфазного тока;
д – принципиальная схема и условное изображение полупроводникового диода: 1 – пластинка полупроводника n–типа; 2 – область р-типа, созданная в полупроводнике в результате взаимодействия с примесным веществом; 3 – примесное вещество;
е – устройство полупроводникового диода серии ВА: 1 – корпус; 2 – пластинка кремния; 3 – диск; 4 – внутренний вывод; 5 – фланец изолятора; 6 – изолятор; 7 – штенгель, соединенный с внутренним выводом; 8 – лепестки наружного вывода; 9 – провод; 10 – наконечник; 11 – армирующее стальное кольцо.
3. Генераторы с вращаемой обмоткой возбуждения и контактными кольцами
На рисунке 2а приведена принципиальная схема генератора переменного тока с вращающейся обмоткой возбуждения, запитанной через щетки и контактные кольца. Трехфазное напряжение индуктируется в неподвижных обмотках 1 статора 2, пересекаемых при вращении ротора 3 его электромагнитным полем. Электромагнитное поле создает обмотка возбуждения 4, питаемая постоянным током через клеммы «Ш» и «М», щетки 5 и контактные кольца 6.
Ротор состоит из вала, на котором напрессована втулка с обмоткой возбуждения и двумя магнитопроводами с полюсными клювообразными наконечниками, образующими 12-полюсный магнит. Концы обмотки возбуждения припаяны к двум изолированно посаженным на вал контактным кольцам.
Рисунок 2. Схема генератора с вращаемой обмоткой возбуждения
а – принципиальная схема; б – электрическая схема; в – ротор;
1 – обмотка катушек статора; 2 – статор; 3 – полюсы ротора;
4 – обмотка возбуждения; 5 – щетки; 6 – контактные кольца
В пазах статора, набранного из пластин стали, закреплено 18 катушек фазных обмоток. В каждую фазу последовательно включено по шесть катушек. Фазы соединены в «звезду» (рисунок 2 б).
Во время работы генератора мимо каждого зубца статора проходят попеременно то северный, то южный полюса ротора (рисунок 2). При этом фазные обмотки статора пересекаются изменяющимся как по значению, так и по направлению магнитным потоком, и в витках фазных катушек индуктируется переменная ЭДС. Применение клювообразных полюсов ротора (рисунок 2 в) обеспечивает форму кривой ЭДС, близкую к синусоиде.
Генераторы такой конструкции устанавливают на автомобилях ЗИЛ; ГАЗ; УАЗ и др. Они представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением и встроенным двухполупериодным выпрямительным блоком.