Описание элементов, входящих в состав ЭМС

Страница 1

Генераторная установка (ГУ) состоит из ДВС и генератора.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – привод генератора, вырабатывает механическую энергию вращения вала. Частота вращения может быть переменной, в данной системе она никак не стабилизируется.

Генератор с электромагнитным возбуждение от регулятора напряжения на выходе даёт переменное электрическое напряжение, зависящее от частоты вращения вала двигателя и тока в обмотке возбуждения. Конструкция генератора представлена на рис.2.

Рис. 2. Конструкция генератора.

Принцип действия генератора: обмотка возбуждения, создаёт постоянный однонаправленный магнитный поток, изменяющий свою величину по мере необходимости. Благодаря когтеобразной (клювообразной) конструкции ротора, на нём возникает неподвижное магнитное поле переменной полярности (см. рис. 1). Когда ДВС приводит во вращение ротор генератора, магнитное поле начинает вращаться относительно неподвижной обмотки статора и наводить в ней переменную ЭДС (). Если на статоре уложена симметричная трёхфазная обмотка (магнитные оси фаз сдвинуты в пространстве на 120 электрических градусов, а электрические сопротивления и числа витков фаз одинаковы), то в этой обмотке индуцируется симметричная система ЭДС. Если к трёхфазной обмотке якоря подключить симметричное внешнее сопротивление, то по этой обмотке будет протекать симметричная система токов.

Характеристики генератора.

– внешняя характеристика n, IОВ=const:

Уменьшение напряжения U генератора с ростом нагрузки вызвано размагничивающим действием реакции якоря и возрастанием падения напряжения в фазах обмотки якоря.

– скоростная характеристика IН, IОВ=const:

– токоскоростная харктеристика:

– регулировочная характеристика:

Достоинства такого генератора:

– простота конструкции;

– высокая удельная мощность;

– простота технического обслуживания;

– малый уровень шума;

– незначительные радиопомехи;

– значительный ресурс.

Недостатки:

– наличие щёточного узла;

– невозможно самовозбуждение, необходим первичный источник напря-жения (АКБ).

Выпрямитель

В данной ЭМС используется трёхфазный мостовой выпрямитель, так как именно такая конструкция позволяет обеспечить минимальный уровень пульсаций выходного напряжения. Схема реализуется на диодах.

Назначение выпрямителя – преобразовать трёхфазное переменное напряжение в постоянное. В современных генераторах уже имеется встроенный выпрямитель.

Схема выпрямителя представлена на рис. 3.

Принцип действия.

Рассмотрим работу схемы рис. 4 на активную нагрузку. С момента времени q1 ток проводят диоды VD1 и VD6, а остальные диоды находятся в непроводящем состоянии. Тогда к нагрузке приложено линейное напряжение uab, и выпрямленный ток Id протекает по контуру: обмотка фазы А – диод VD1 – нагрузка Rd – диод VD6 – обмотка фазы В. Этот процесс продолжается до момента времени q2. Начиная с этого момента времени напряжение ubc становится положительным, т.е. прямым для диода VD2 – он начинает проводить ток, а диод VD6 закроется. В момент времени q3 в работу вступает диод VD3, а диод VD1 закрывается, т.к. напряжение фазы В становится выше напряжения фазы А.

Далее через интервалы времени, равные p/3, происходят включения следующих пар диодов: VD2-VD4, VD3-VD5, VD5-VD1. Таким образом, длительность прохождения тока через каждый диод составляет 2p/3, а остальное время он закрыт.

Поочерёдная работа пар диодов в схеме приводит к появлению на сопротивлении нагрузки Rd выпрямленного напряжения, состоящего из частей линейных напряжений, приходящих на вход выпрямителя.

Рис.3.

Диаграммы токов и напряжение рассматриваемой трёхфазной мостовой схемы выпрямления приведены на рис. 4.

Рис. 4. Диаграммы напряжений и токов выпрямителя

Регулятор напряжения

В данной системе используется регулятор на основе микроконтроллера, управляющего силовым транзистором по принципу ШИМ. Принципиальная схема управления показана на рис. 5.

Рис. 5. Принципиальная схема управления током обмотки возбуждения.