Магнитоэлектрический бесконтактный генератор с импульсным регулятором напряжения

Тракторный генератор мощностью 1 кВт /10/.Алтайским заводом тракторного электрооборудования совместно с НИИ автоприборов разработан тракторный генератор переменного тока 15.3701 мощностью 1 кВт напряжением 14 В со встроенным кремниевым выпрямителем и регулятором напряжения Я112Б. Интегральный регулятор напряжения Я112Б обеспечивает высокую точность регулирования в рабочем диапазоне тока нагру

зки, частоты вращения генератора температуры окружающего воздуха. Недавно внедрен в производство генератор 2102.3707 индукторного типа, предназначенный для установки на автомобилях КамАЗ и "Урал"/6/.

Рис. I2. Принципиальная электрическая схема генераторной установки.

Генератор 15.3701 (рис.13) выполнен на базе и взамен выпускаемого в на заводе АЗТЭ генератора Г309.

1.3 Современные тенденции развития бесконтактных генераторных установок и регулирование напряжения в них

Анализ показывает, что требуемая мощность потребителей в автотранспортных средствах каждые 10 лет возрастает на 10-15 % /11/.

Определилось несколько основных направлений совершенствования. Это увеличение частот вращения роторов генератора и стартера; повышение напряжения бортовой сети; замена стартера и генератора одной электрической машиной (стартер- генератором).

На самых современных зарубежных легковых автомобилях по-прежнему устанавливаются генераторы с контактными кольцами. Рассмотрим некоторые технические характеристики этих электромашин:

Генератор КCI4 (фирма "Бош"): рабочий диапазон частот вращения вала - 1080-6000 мин'; расчетная мощность - 750 Вт при частоте вращения 2000 мин-'; максимальная мощность - 1127 Вт при 6000 мин'; расчетный ток - 51 А.

Генератор 100211-2550 (фирма "Дэнсо"): диапазон рабочих частот вращения вала - 1025-6000 мин'; расчетная мощность - 560 Вт при 2000 мин''; максимальная мощность - 1000 Вт. Генератор имеет дополнительное плечо выпрямителя, подключенное к нулевой точке обмотки статора, благодаря чему ток отдачи при 6000 мин' возрос, по сравнению с обычным исполнением почти на 8 А.

На зарубежных легковых автомобилях в последнее время стали применять и чехословацкие генераторы на 14 В, 55 А. Расчетная их мощность-505 Вт при 2000 мин', максимальная - 800 Вт.

Диапазон частот вращения вала - 1000-6000 мин'.Максимальный ток - 57 А. Коэффициент использования генератора при расчетном токе нагрузки -57 мВт/(кг/мин'), т.е. он занимает середину диапазона коэффициентов генераторов западно-европейских и японских фирм (52-60 мВт/(кгмин').

Как видно, зарубежные фирмы серийно выпускают генераторы для легковых автомобилей, имеющие примерно одинаковые характеристики: рабочий диапазон частот вращения вала - 1100-6000 мин'; номинальная частота его вращения - 2000 мин'; расчетный ток- 50-60 А.

Таким образом, генераторы, выпускаемые зарубежными фирмами, особым разнообразием характеристик не отличаются. Хотя применение постоянных магнитов может снизить массогабаритные показатели на 30-40%. Постоянные магниты повышают удельную мощность генераторов до 0,5 кВт/кг.

В нашем отечественном автомобилестроении основной генератор для легковых автомобилей - это генератор 37.3701 с контактными кольцами. Его напряжение - 14 В, расчетная мощность - 750 Вт, расчетный ток - 55 А, масса - 4,4 кг; удельный коэффициент использования - 58 мВт/(кгмин'), что соответствует уровню западных образцов /11/.

Дальнейшее совершенствование электрических машин, применяемых на автомобилях, будет идти, как показывает анализ, по нескольким направлениям. Одно из них - применение постоянных магнитов высоких энергий (например, сплава "железо-неодим- бор", называемого "Магнаквенч", у которого магнитная энергия выше, чем у обычных магнитов, в 5-10 раз). Второе направление - переход на асинхронные машины. Благодаря этому снимаются проблемы, связанные с работой коллекторно-щеточного узла, а также появляется возможность увеличить частоту вращения якоря электрической машины. Хорошими регулировочными свойствами и токоскоростной характеристикой обладают и асинхронные генераторы с вентильным возбуждением.

Третье направление - это применение асинхронных стартер-генераторов.

1.3.1 Система управления бесконтактного магнитоэлектрического генератора

Магнитоэлектрические генераторы обладают такими достоинствами, которые делают их весьма перспективными для автомобилей. Однако здесь они распространения пока не получили. (В крайнем случае, распространения массового.) Главная причина этого - трудности, связанные с поддержанием постоянства выходного напряжения генератора /3/.

Наконец, в последнее время специалисты все больше склоняются к способу регулирования - с помощью управляемого выпрямителя, устанавливаемого на выходе генератора: такой выпрямитель реагирует на отклонения средней величины выходного напряжения генератора от требуемого уровня.

Данный способ не связан с дополнительными потерями энергии в генераторе малоинерционная система управления выпрямителем исключает выбросы напряжения, связанные с отклонением мощных потребителей тока. То есть система управления решает даже ту проблему, для осуществления которой на генераторах с электромагнитным возбуждением приходилось применять специальные технические средства (динамические стабилизаторы-фильтры). Однако получалась система довольно сложной, с не очень стабильными характеристиками. Чтобы устранить эти недостатки, специалисты кафедры "Автотракторное электрооборудование" МГААТМ /3/ применили тиристорный управляемый выпрямитель с системой управления, реализованной на современной элементной базе. Такой подход позволил свести к минимуму размеры печатной платы устройства и, главное, повысить стабильность характеристик системы управления.

Новый выпрямитель выполнен по трехфазной мостовой схеме, в которую входят три обычных "автомобильных" полупроводниковых диода (в анодной группе) и три малогабаритных силовых тиристора (в катодной группе).

Система управления выпрямителем (см. Рис 14) представляет собой три (по числу силовых тиристоров) идентичных канала. Силовыми тиристорами управляют маломощные тиристоры, которые, в свою очередь, включает и выключает система импульсно-фазового управления (СИФУ).

Управляющий вход СИФУ подключен к измерительному органу девиации выходного напряжения выпрямителя. Измерительный орган выполнен на базе дифференциального усилителя, который сравнивает опорное напряжение параметрического стабилизатора с напряжением на выходе настроечного резистивного делителя. чей вход подсоединен к выходу выпрямителя.

Уровень точности поддержания регулируемого напряжения настраивается изменением величины коэффициента усиления дифференциального усилителя. К синхронизирующему входу каждого канала СИФУ подается линейное входное напряжение выпрямителя, с которым связан силовой тиристор соответствующего канала.

Каждый из каналов СИФУ работает следующим образом: в момент перехода линейного напряжения, вырабатываемого генератором 4, через нулевое значение уровень выходного сигнала формирователя 6 импульсов первого канала управления изменяется. По этому сигналу интегратор 7 формирует пилообразное напряжение, синхронизированное с линейным напряжением на входе выпрямителя 5, и подает его на элемент 8 сравнения. Сюда же подается (через фильтр 1 и дифференциальный усилитель 3) выходное напряжение с выпрямителя 5, элемент 8 сравнивает девиацию выходного напряжения выпрямителя с пилообразным напряжением и в момент равенства данных напряжений формирует сигнал управления тиристором. Этот сигнал через усилитель 9 тока подается на маломощный, тиристор (для работы микросхем применяется стабилизатор 2 напряжения). Сигнал управления силовым тиристором оказывается синхронизированным с соответствующим линейным напряжением на входе выпрямителя и подается с задержкой, определяемой величиной отклонения регулируемого напряжения.

 Скачать реферат