Недостатком генератора с независимым возбуждением является необходимость иметь отдельный источник питания. Но при определенных условиях обмотку возбуждения можно питать током якоря генератора.
Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем: с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. На рис. 10 изображен генератор с параллельным возбуждением.
Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной обмотке. В цепь возбуждения включен реостат R в. Генератор работает в режиме холостого хода.
Чтобы генератор самовозбудился, необходимо выполнение определенных условий.
Первым из этих условий является наличие остаточного магнитного потока между полюсами. При вращении якоря остаточный магнитный поток индуцирует в якорной обмотке небольшую остаточную ЭДС.
Рис. 10
Вторым условием является согласное включение обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения и якоря должны быть соединены таким образом, чтобы ЭДС якоря создавала ток, усиливающий остаточный магнитный поток. Усиление магнитного потока приведет к увеличению ЭДС. Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с каким-то током возбуждения I в = const и ЭДС Е = const, зависящими от сопротивления R в в цепи возбуждения.
Третьим условием является то, что сопротивление цепи возбуждения при данной частоте вращения должно быть меньше критического. Изобразим на рис. 11 характеристику холостого хода генератора E = f (I в) (кривая 1) и вольт - амперную характеристику сопротивления цепи возбуждения U в = R в ·I в, где U в - падение напряжения в цепи возбуждения. Эта характеристика представляет собой прямую линию 2, наклоненную к оси абсцисс под углом γ (tg γ ~ R в).
Ток обмотки возбуждения увеличивает магнитный поток полюсов при согласном включении обмотки возбуждения. ЭДС, индуцированная в якоре, возрастает, что приводит к дальнейшему увеличению тока обмотки возбуждения, магнитного потока и ЭДС. Рост ЭДС от тока возбуждения замедляется при насыщении магнитной цепи машины.
Рис. 11
Падение напряжения в цепи возбуждения пропорционально росту тока. В точке пересечения характеристики холостого хода машины 1 с прямой 2 процесс самовозбуждения заканчивается. Машина работает в устойчивом режиме.
Если увеличим сопротивление цепи обмотки возбуждения, угол наклона прямой 2 к оси тока возрастает. Точка пересечения прямой с характеристикой холостого хода смещается к началу координат. При некотором значении сопротивления цепи возбуждения R кр, когда
γ = γ кр, самовозбуждение становится невозможным. При критическом сопротивлении вольт - амперная характеристика цепи возбуждения становится касательной к прямолинейной части характеристики холостого хода, а в якоре появляется небольшая ЭДС.
Автомобильный генератор самый доступный генератор, и если планируется делать ветрогенератор, то сразу невольно при поиске генератора вспоминается именно автомобильный генератор. Но без переделки на магниты и перемотки статора он не подходит для ветряка так-как рабочие обороты автомобильных генераторов 1200-6000 об/м.
По-этому чтобы избавится от катушки возбуждения ротор переделывают на неодимовые магниты, и чтобы поднять напряжение перематывают статор более тонким проводом. В итоге получается генератор мощностью при 10 м/с 150-300 ватт без использования мультипликатора (редуктора). Винт ставят на такой переделанный генератор диаметром 1.2-1.8 метра.
Сам автомобильный генератор очень доступен и его можно легко купить Б/У или новый в магазине, стоят они не дорого. Но вот чтобы переделать генератор нужны неодимовые магниты, провод для перемотки, а это ещё дополнительные траты денег. Так-же конечно надо уметь это делать, иначе можно всё испортить и выкинуть в мусор. Без переделки генератор можно использовать если сделать мультипликатор, к примеру если передаточное соотношение сделать 1:10, то при 120 об/м начнётся зарядка аккумулятора 12 вольт. При этом катушка возбуждения (ротор) будет потреблять около 30-40 ватт, а всё что останется пойдёт в аккумулятор.
Но если делать с мультипликатором, то конечно получится мощный и большой ветрогенератор, но при малом ветре катушка возбуждения будет потреблять свои 30-40 ватт и аккумулятору мало что достанется. Нормальная работа будет наверно на ветре от 5 м/с. При этом винт для такого ветряка должен быть диаметром около 3 метра. Получится сложная и тяжёлая конструкция. А самое сложное это найти готовый мультипликатор, подходящий с минимальными переделками, или изготовление самодельного. Мне кажется сделать мультипликатор сложнее и дороже чем переделать генератор на магниты и перемотать статор.
Если авто-генератор использовать без переделки, то он начнёт заряжать АКБ 12 вольт при 1200 об/м. Сам я не проверял при каких оборотах начинается зарядка, но в интернете после долгих поисков нашёл некоторую информацию, которая указывает что при 1200 об/м начинается зарядка АКБ. Есть упоминания что генератор заряжает при 700-800 об/м, но проверить это не представляется возможным. Я по фотографиям статора определил что обмотка статора современных генераторов ВАЗ состоит из 18 катушек, а каждая катушка имеет по 5 витков. Посчитал какое должно получится напряжение по формуле из вот этой статьи Расчёт генератора. В результате у меня как-раз получилось что 14 вольт при 1200 об/м. Конечно генераторы не все одинаковые и я где-то читал про 7 витков в катушках вместо пяти, но в основном 5 витков в катушке, а значит всё-таки 14 вольт достигается при 1200 об/м, от этого будем исходить далее.
В принципе если на генератор поставить скоростной двух-лопастной винт диаметром 1-1.2 метра, то такие обороты легко достигаются при ветре 7-8м/с. Значит можно сделать ветряк и не переделывая генератор, только работать он будет на ветре от 7м/с. Ниже скриншот с данными двух-лопастного винта. Как видно обороты такого винта при ветре 8м/с составляют 1339 об/м.
>
Так-как обороты винта растут линейно в зависимости от скорости ветра, то (1339:8*7=1171 об/м) при 7м/с начнётся зарядка АКБ. При 8 м/с ожидаемая мощность опять-же по расчёту должна быть (14:1200*1339=15.6 вольт) (15.6-13=2.6:0.4=6.5 ампер*13=84.5 ватт). Полезная мощность винта судя по скриншоту 100 ватт, по-этому он свободно потянет генератор и должен недогруженный выдать даже больше оборотов чем указано. В итоге 84 .5 ватт должно быть с генератора при 8 м/с, но катушка возбуждения потребляет около 30-40 ватт, значит в аккумулятор пойдёт всего 40-50 ватт энергии. Совсем мало конечно так-как переделанный на магниты генератор и перемотанный при этом-же ветре на оборотах 500-600 об/м выдаст в три раза больше мощности.
При ветре 10 м/с обороты будут (1339:8*10=1673 об/м), напряжение в холостую (14:1200*1673=19.5 вольт), а под нагрузкой АКБ (19.5-13=6.5:0.4=16.2 ампер*13=210 ватт). В итоге получится 210 ватт мощности минус 40 ватт на катушку и полезной мощности останется 170 ватт. При 12 м/с будет примерно так 2008 об/м, напряжение без нагрузки 23.4 вольта, ток 26 ампер, минус 3 ампер на возбуждение, и того 23 ампер ток зарядки аккумулятора, мощность 300 ватт.
Если сделать винт меньшего диаметра, то обороты ещё возрастут, но тогда винт не потянет генератор когда достигнет порог зарядки акб. Я посчитал разные варианты во время написания этой статьи и дву-лопастной винт оказался самым оптимальным для генератора без переделки.
В принципе если рассчитывать на ветра от 7м/с и выше, то такой ветрогенератор будет хорошо работать и выдавать 300 ватт при 12 м/с.
При этом стоимость ветряка будет совсем небольшой, по сути только цена генератора, а винт и остальное можно сделать из того что есть. Только винт нужно делать обязательно по расчётам.
Переделанный правильно генератор начинает давать заряду уже с 4 м/с, при 5 м/с ток зарядки уже 2 ампера, при этом так-как ротор на магнитах, то весь ток идет в АКБ. При 7 м/с ток зарядки 4-5 ампер, а при 10 м/с уже 8-10 ампер. Получается что только при сильном ветре 10-12 м/с генератор без переделки может сравнится с переделанным, но он ничего не даст на ветре меньше 8 м/с.
Чтобы генератор самовозбуждался без аккумулятора в ротор нужно поставить пару маленьких магнитиков. Если катушку возбуждения запитать от аккумулятора, то она постоянно и не зависимо от того вырабатывает энергию или нет ветрогенератор, будет потреблять свои 3 ампера и заряжать аккумулятор. Чтобы этого не происходило нужно поставить блокирующий диод, чтобы ток шол только в акб, а обратно не уходил.
Катушку возбуждения можно запитать от самого генератора, минус на от корпуса, а плюс от плюсового болтика. А в зубы ротора нужно поставить пару маленьких магнитиков для самовозбуждения. Для этого можно просверлить сверлом дырочки и на клей посадить маленькие неодимовые магнитики. Если нет неодимовых магнитов то можно вставить обычные ферритовые от динамиков, если маленькие, то просверлится и вставить, или проложить между когтей и залить эпоксидной смолой.
Так-же можно использовать так-называемую таблетку, то-есть реле-регулятор как в автомобиле, который будет отключать возбуждение если напряжение АКБ достигло14.2 вольта, чтобы не перезарядить.
Ниже на рисунке схема самовозбуждения генератора. Вообще генератор сам возбуждается так-как ротор имеет остаточную намагниченность, но это происходит на высоких оборотах, лучше для надёжности добавить магниты. В схему включен реле-регулятор, но его можно исключить. Развязывающий диод нужен чтобы аккумулятор не разряжался так-как без диода ток будет течь в обмотку возбуждения (ротор).
>
Так-как ветрогенератор будет очень маленький с винтом диаметром всего 1 метр, то никакие защиты от сильного ветра не нужны и с ним ничего не случится если будет крепкая мачта и крепкий винт.
Есть генераторы на 28 вольт, но если их использовать для зарядки 12 вольт АКБ, то оборотов нужно в два раза меньше, около 600 об/м. Но так-как напряжение будет не 28 вольт, а 14, то катушка возбуждения будет давать только половину мощности и напряжение генератора будет меньше, по-этому ничего не получится из этого. Можно конечно попробовать в генератор, статор которого намотан на 28 вольт, поставить ротор на 12 вольт, тогда должно быть получше и зарядка начнётся раньше, но тогда нужны два одинаковых генератора чтобы заменить ротор, или искать отдельно ротор или статор.
§ 35. Аккумуляторная батарея
§ 36. Генератор
§ 37. Стартер
§ 38. Приборы освещения и сигнализации
§ 39. Магнето и запальная свеча
§ 40. Техническое обслуживание электрооборудования
§ 36. Генератор
Генератор служит для питания током электроприборов при работе двигателя при средней и большой частоте вращения, а также для подзарядки аккумуляторной батареи.
Он превращает механическую энергию в электрическую на основе принципа электромагнитной индукции, т. е. возбуждении электрического тока в проводнике при пересечении его магнитными силовыми линиями.
На тракторах ЮМЗ-6Л/М и МТЗ-50 новых выпусков устанавливают генератор переменного тока Г-306А (62). Он представляет собой закрытую бесконтактную трехфазную динамомашину с встроенным выпрямителем. Характерная особенность этого генератора - отсутствие щеточных контактов и вращающихся обмоток. Мощность генератора 400 Вт, номинальный выпрямленный ток 32 А.
Генератор состоит из статора 3, ротора 4 и выпрямителя 5. Статор собран из электротехнической стали. Он имеет 9 зубцов, на которые надеты катушки обмотки 2. Каждая фаза обмотки состоит из трех катушек. В каждой из трех фаз катушки соединены последовательно, а фазы соединены в треугольник.
С обеих сторон к статору закреплены крышки. На изоляционной колодке задней крышки 11 помещены зажимы 1 переменного тока, к которым выведены концы фаз обмотки статора. К этим же болтам присоединены выводы выпрямителя ВЛ. На задней крышке расположены также выводные зажимы М, В.
62. Генератор:
1-зажимы переменного тока, 2 - обмотка возбуждения, 3 - статор, 4 - ротор, 5 - выпрямитель, 6 - шкив привода генератора с крыльчаткой вентилятора, 7 - диод, 8 - передняя крышка, 9 - катушка обмотки возбуждения, 10- выводной зажим постоянного тока, 11 -задняя крышка
Ш постоянного тока. С внутренней стороны передней крышки.V прикреплена катушка 9 обмотки возбуждения, начало обмотки соединено с массой генератора, а конец подведен к зажиму Ш.
Ротор 4 генератора в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды, которая изготовлена из листов электротехнической стали и жестко посажена на вал. Последний вращается на двух шарикоподшипниках, не требующих замены смазки, закрытой конструкции, установленных в крышках.
Задняя крышка и прикрепленная к ней лапа отлиты из алюминиевого сплава. К передней стальной крышке приварены две лапы для крепления генератора и регулировки натяжения приводного ремня.
Выпрямитель 5 закреплен на передней крышке. Он состоит из оребренного алюминиевого корпуса, теплопровода и шести полупроводниковых диодов «прямой» и «обратной» полярности. Теплопровод изолирован от корпуса тонкой изоляционной прокладкой. В корпус вмонтированы три диода «обратной» полярности, а в теплопровод - диоды «прямой» полярности. Выводы диодов соединены попарно с фазами генератора. Между корпусом выпрямителя и крышкой генератора установлено резиновое уплотнительное кольцо, которое предотвращает попадание пыли и грязи в выпрямитель.
Для лучшего охлаждения корпус выпрямителя оребрен. Выпрямитель собран по трех-
фазной мостовой схеме.
Положительный полюс выпрямителя присоединен к зажиму В на колодке задней крышки генератора гибким проводом.
Привод генератора осуществляется ремнем через шкив б, закрепленный на валу шпонкой и гайкой. К шкиву со стороны генератора прикреплен вентилятор, который служит для охлаждения генератора и выпрямителя.
Принцип действия генератора известен из физики. При вращении ротора магнитное поле системы возбуждения пересекает трехфазную обмотку статора и индуктирует в ней переменную по величине и направлению электродвижущую силу (э. д. с). Под действием э. д. с. в цепи появляется переменный ток, который преобразуется выпрямителем в постоянный и подается к потребителям.
Нормальная работа генератора возможна при условии соблюдения правил эксплуатации.
Генератор нельзя мыть топливом и струей воды под давлением. Для возбуждения генератора необходимо включить включатель «массы», иначе он не будет вырабатывать электроэнергию. Если после пуска двигателя выключить «массу», то при исправном генераторе контрольная лампа «Включения массы» продолжает гореть. При остановке двигателя «массу» выключают во избежание разряда аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения генератора.
63. Реле-регулятор:
а - устройство, б - включение в цепь; / - регулятор напряжения, 2 - реле защиты, 3 - крышка, 4 - транзистор, 5 - корпус, 6 - винт сезонной регулировки напряжения, 7 - включатель массы; Г - генератор, Р - реле-регул я тор, 6 - аккумуляторная батарея, М - масса, Ш - зажим, соединяющийся с обмоткой возбуждения регулятора (шунтом), 6 - зажим, соединяющийся с зажимом выпрямителя
Генератор описанного типа работает в комплекте с контактно-транзисторным реле-регулятором РР-362Б (63). Реле-регулятор установлен под щитком приборов и включает в себя два элемента: регулятор напряжения / и реле 2 защиты.
Регулятор напряжения поддерживает напряжение генератора в пределах 13,0-14,2 В. Он состоит из транзистора 4 и вибрационного реле, которое управляет транзистором, включенным в цепь обмотки возбуждения генератора.
Реле 2 защиты служит для защиты транзистора от токов коротких замыканий цепи обмотки возбуждения на «массу».
На панели реле-регулятора имеются три зажима: М - для присоединения «массы» генератора, Ш - для присоединения обмотки возбуждения генератора, В-для присоединения выпрямителя, нагрузки и аккумуляторной батареи. С внешней стороны реле-регулятора находится устройство ППР (переключатель посезонной регулировки напряжения), позволяющее посезонно регулировать разницу напряжения в пределах 0,8-1,0 В. Вскрывать и регулировать реле-регулятора может только мастер-наладчик в мастерской, располагающей необходимыми измерительными приборами. Запрещается даже кратковременное соединение (проверка «на искру») зажимов Ш и В генератора и реле-регулятора с «массой».
Генератор Г-304А, устанавливаемый ранее на изучаемые тракторы, по принципу работы не отличается от генератора Г-306А,
однако их схемы, конструкция и материалы не одинаковы.
Генератор Г-306А более мощный, чем генератор Г-304А, имеет меньшую массу и габаритные размеры. Он одностороннего возбуждения, а Г-304А - двустороннего так как имеет две катушки обмотки возбуждения, помещенные каждая в одну из крышек и соединенные между собой параллельно. Оба генератора работают в паре с реле-регулятором РР-362Б.
К атегория:
Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102
Унифицированный тракторный генератор 46.3701
Общие сведения. Генератор 46.3701 предназначен для тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. Его мощность 0,7 кВт, и выполнен он со встроенным регулятором напряжения.
Наличие мощного источника электропитания на тракторе позволяет решить ряд задач по улучшению условий работы тракториста и повышения производительности ei о труда.
Генератор 46.3701 имеет несколько модификаций, отличающихся размерами приводного шкива. Так, например, генератор модификации 54.3701 устанавливают взамен генератора Г306.
На унифицированном генераторе, помимо основного выпрямителя, имеется дополнительный (вывод Д), с помощью которого предотвращается разряд батареи на обмотку возбуждения генератора при стоянках, а также подсоединяется реле блокировки стартера.
Генератор 46.3701 обладает надежным самовозбуждением благодаря применению постоянных ма1нитов. Потеря остаточной намагниченности исключена. Обеспечено самовозбуждение с подключенной номинальной нагрузкой, что позволяет проводить сельхозработы и при отсутствии аккумуляторной батареи на тракторе.
Уменьшение удельной металлоемкости или повышение удельной мощности в 1,75 раза получено в результате применения циркуляционного охлаждения по типу автомобильных генераторов. От попадания крупных частиц внутренняя полость генератора защищена сетчатой пластмассовой крышкой со стороны забора воздуха. Крышка легкосъемная, и ее нужно периодически (один раз в сезон) снимать для удаления скопившихся под ней частиц.
Эффективное охлаждение подшипниковых узлов значительно повышает ресурс генератора.
Устройство генератора показано на рисунке 1. Он представляет собой однополюсную индукторную трехфазную машину.
Ротор состоит из вала с расположенными на нем шестилучевым пакетом-звездочкой из листовой стали, втулкой-магнитопроводом, шкивом и центробежным вентилятором. В специальном алюминиевом каркасе с шестью клювообразными выступами, размещенными между зубцами пакетов ротора, залиты магниты.
Статор представляет собой пакет с девятью зубцами, на которых расположены катушки (по три в фазе). Крышка со стороны привода - стальная с приваренным фланцем со стороны вентилятора. На фланце имеются крепежная и натяжная лапы. В этой крышке находится втул-ка-магнитопровод с обмоткой возбуждения. В алюминиевой крышке со стороны, противоположной приводу, установлен выпрямительный блок с тремя дополнительными диодами. Пластмассовая сетчатая крышка с отверстиями под электрические выводы прикрывает торец алюминиевой крышки.
Рис. 1. Генератор 46.3701:
1- задняя крышка; 2 - втулка poropa; 3 - крышка регулирующего устройства; 4 - подшипник; 5 - блок; 6 - стяжной болг; 7 - ротор; 8 - статор; 9 - катушка возбуждения, 10 - вентилятор; 11 - крышка подшипника; 12 - шкив; 13 - подшипник; 14 - передняя крышка.
В обеих крышках подшипника имеются окна для забора и выброса охлаждающего воздуха. В крышке со стороны привода установлен подшипник 6-180603, а с противоположной стороны - подшипник 6-180502. В полости между алюминиевой и пластмассовыми крышками расположен блок интегрального регулятора.
Генератор стянут тремя болтами. В отличие от генератора 13.3701 (Г306) все электрические соединения находятся внутри. На рисунке 110 показана электрическая схема соединений генератора 46.3701, она практически не отличается от схемы генератора 13.3701.
Установка генератора. Присоединительный размер между лапами-90 ±0,4 мм, что позволяет в случае необходимости устанавливать генератор вместо генератора 13.3701. Остальные габаритные и присоединительные размеры такие же, как у 13.3701 и Г306. Генератор 46:3701 при поставке в запчасти имеет размер между лапами 130 мм. Лапы задней крышки генератора закрепляют болтом большей длины с установкой на него гаек либо специальной разрезной втулки в отверстии задней лапы, которая может перемешаться в осевом направлении.
На рисунке 3 показаны варианты креплений генератора на кронштейнах размером 90 и 130 мм.
На литом кронштейне дизеля Д-245 генератор не устанавливают,
так как боковая стенка кронштейна мешает повороту генератора при надевании ремня. Требуется либо доработка кронштейна, либо его замена на кронштейн другого размера.
При техническом обслуживании генератора необходимо следить за надежностью всех креплений, натяжением приводного ремня, общей его исправностью и чистотой. Пыль и грязь удаляют щеткой или влажной тряпкой.
Исправность генератора проверяют до начала работы с помощью контрольной лампы, установленной на щитке приборов. Если генератор исправен, лампа загорается при замыкании включателя «массы» перед пуском дизеля. После пуска контрольная лампа гаснет. Остановив дизель, нужно разомкнуть выключатель «массы» (контрольная лампа при этом гаснет).
На тракторе исправность генератора проверяют только при неработающем дизеле, отъединив от всех клемм генератора провода.
Проверку выполняют с помощью лампы напряжением 12 В и аккумуляторной батареи.
Проверяя обмотку возбуждения, отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с клеммой М генератора, ее положительный вывод-через контрольную лампу с клеммой Ш генератора.
Если обмотка возбуждения исправна, то лампа горит вполнакала (сила тока 3,0…3,5 А). Полный накал лампы (сила тока более 3,5 А) указывает на короткое замыкание _между обмоткой возбуждения и корпусом генератора. Если лампа не горит, имеется обрыв в обмотке возбуждения.
Исправность выпрямителя и обмоток статора проверяют, соблюдая следующий порядок.
Рис. 2. Электрическая схема генератора 46.3701.
3. Схемы установки генератора. 54.3701:
1 - генератор; 2 - регулировочные шайбы; 3 - болт М10 X 55; 4 - кронштейн; 5 - болт; 6 - гайка № 110.
1. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с клеммой М генератора, а ее положительный вывод -через контрольную лампу с клеммой В. В этом случае лампа не должна гореть. Если же лампа горит, это свидетельствует о следующих неисправностях выпрямителя: короткое замыкание в одном или нескольких диодах обеих полярностей; пробой изоляции между теплоотводом и корпусом выпрямителя; замыкание положительного вывода на корпус генератора.
2. Отрицательный вывод аккумуляторной батареи соединяют с одной из клемм переменного тока генератора, а ее положительный вывод - через контрольную лампу с клеммой В генератора. При этом лампа не должна гореть. В противном случае пробит один или несколько диодов прямой полярности.
3. Положительный вывод аккумуляторной батареи через контрольную лампу соединяют с одной из клемм переменного тока генератора, а ее отрицательный вывод -с клеммой М генератора. Лампа также не должна гореть. Если же лампа загорается, значит, пробит один или несколько диодов обратной полярности или произошло короткое замыкание обмотки статора на корпус генератора.
К атегория: — Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102
Как быть, если вы обнаружили, что при номинальной частоте вращения коленвала двигателя амперметр отображает разрядный ток? Проверяем натяжение ремня генератора. Если натяжение нормально, ищем обрыв проводов в цепи питания обмотки возбуждения. Если они в порядке, наверное закислились контакты подсоединительных проводов.
Кстати, при межвитковом замыкании или обрыве витков в обмотке возбуждения, замыкания обмотки статора на корпус, при пробое диодов обратной или прямой полярности выпрямителя возникает такая же ситуация.
Почему может появится большой зарядный ток? Вполне вероятно короткое замыкание пластин аккумуляторной батареи, а это ведет к уменьшению внутреннего сопротивления аккумулятора и увеличению тока.
Шум и стуки в генераторе могут возникнуть из-за ослабления крепления шкива привода генератора, разрушения подшипников или выработку их посадочных мест. Вот и получается шум из-за задевания ротора за статор.
Как проверить работу генератора 464.3701 на тракторе? Подключаем потребителей электроэнергии, частоту вращения коленвала двигателя доводим до номинальной, вольтамперметром КИ-1093 замеряем между «+» и незакрашенным местом корпуса генератора (рис.
2.2.1) и, плавно прибавляя ток нагрузки до 30 А, измеряем напряжение. Оно должно быть не менее 12,5 В.
Рис. 2.2.1. Схема проверки напряжения отдачи генератора под нагрузкой на тракторе МТЗ-80, МТЗ-82:
1 - генератор; 2 - вольтамперметр КИ-1003
Что делать, если напряжение генератора сильно отличается от номинального или вообще его нет при отключении аккумуляторной батареи? Генератор нужно снять для проверки и, возможно, последующей замены. Как проверить генератор МТЗ-80, МТЗ-82? Вначале нужно проверить исправность основных элементов генератора с помощью контрольной лампы на 12 В.
Последовательность действий следующая: снимаем заднюю пластмассовую крышку и интегральное устройство (ИУ); далее высвобождаем выводы катушки возбуждения и дополнительного выпрямителя с болтов панели выводов. Проверяем отсутствие короткого замыкания в диодах или между обмотками и корпусом генератора (см. рис. 2.2.2).
Рис. 2.2.2. Схемы проверки генератора на отсутствие короткого замыкания МТЗ-80, МТЗ-82
а - как проверить диоды выпрямительного блока; б - как проверить обмотки статора и диоды обратной полярности; в - как проверить диоды прямой полярности; г - как проверить диоды дополнительного выпрямителя; д - как проверить обмотки возбуждения на корпус генератора;
1 - корпус генератора; 2 - клемма « + »; 3 - клемма « Ш »; 4 - выводы фаз выпрямительного блока; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - клемма « Д »; 7 - клемма вывода конца обмотки возбуждения; 8 - клемма вывода начала обмотки возбуждения; 9 - контрольная лампа
При коротком замыкании диодов, обмотки или пробоя на корпус контрольная лампа загорается. Так должно быть. При нарушении изоляции обмоток и неисправностях диодов генератор нужно менять. Выверку генератора осуществляют на контрольно-испытательных стендах КИ-968 или 532М.
В первую очередь проверяют напряжение генератора без нагрузки. Оно должно быть не менее 12,5 В при частоте вращения ротора не более 1400 об/мин. Далее сверяют напряжение генератора под нагрузкой, при токе нагрузки 36 А и частоте вращения ротора 3000 об/мин. Оно также должно быть не менее 12,5 В.
Для проверки интегрального устройства ток нагрузки снижают до 5 А, а частоту вращения ротора стараются держать в пределах 3000 об/мин. При «летнем режиме» (переключатель посезонной регулировки в положении «Л») напряжение на генераторе должно быть 13,2-14,1 В. В «зимнем режиме» (переключатель посезонной регулировки в положении «З») напряжение чуть больше, в пределах 14,3-15,2 В. При несоответствии этим параметрам, интегральное устройство нужно сменить.
В генераторах с самовозбуждением питание обмотки главных полюсов осуществляется напряжением самого генератора. При этом отпадает необходимость в отдельном источнике энергии.
В зависимости от схемы включения обмотки возбуждения различают генераторы параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
Генератор параллельного возбуждения. Схема генератора параллельного возбуждения, или шунтового генератора, изображена на рис. 7.21.
Ток якоря генератора разветвляется на ток нагрузки и ток возбуждения:
причем ток возбуждения составляет 1-3% от номинального тока нагрузки.
Характеристика холостого хода генератора параллельного возбуждения аналогична характеристике генератора независимого возбуждения. Поскольку ток возбуждения невелик, генератор можно считать ненагруженным. При необходимости получить более точную характеристику обмотку возбуждения генератора параллельного возбуждения питают от отдельного источника.
Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (рис. 7.22) показывает, что напряжение на его зажимах с увеличением тока нагрузки падает быстрее (кривая 1), чем при независимом возбуждении (кривая 2).
Падение напряжения на зажимах генератора объясняется тремя причинами:
Ток нагрузки генератора может быть определен по закону Ома:
где U - напряжение на зажимах генератора, равное напряжению на обмотке возбуждения; R lt - сопротивление нагрузки.
При снятии внешней характеристики увеличение тока I осуществляется за счет уменьшения сопротивления R H . Как указывалось, с увеличением тока I уменьшается напряжение U на зажимах генератора. Следовательно, при уменьшении R H одновременно уменьшается и U. При некотором значении тока нагрузки скорость уменьшения U сравнивается со скоростью уменьшения Д„ и, как очевидно из формулы закона Ома, увеличение тока прекращается. Эго максимально возможное значение тока называют критическим током 1 К . При дальнейшем уменьшении сопротивления R H напряжение U падает относительно быстрее и ток нагрузки гоже начинает уменьшаться. Поэтому для генераторов параллельного возбуждения не опасны короткие замыкания. Ток короткого замыкания / ю такого генератора обычно меньше номинального тока и создается только за счет остаточного намагничивания, поскольку напряжение на зажимах генератора, а следовательно, и напряжение, подводимое к цепи возбуждения, при коротком замыкании равно нулю.
Регулировочная характеристика генератора параллельного возбуждения в пределах рабочих токов нагрузки имеет такой же вид, как и у генератора независимого возбуждения. Для поддержания неизменного напряжения на зажимах генератора с возрастанием тока нагрузки необходимо увеличивать ток возбуждения, что достигается уменьшением сопротивления R B цепи возбуждения машины.
Генераторы постоянного тока параллельного возбуждения находят широкое применение, особенно в качестве бортовых источников питания на подвижных объектах: кораблях, самолетах, автомобилях и т.д.
Карточка № 7.9 (177) Генераторы параллельного возбуждения
|
У какого генератора об- мотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря? |
Независимого возбуждения |
|
|
Параллельного возбуждения |
||
|
Последовательного возбуждения |
||
|
Смешанного возбуждения |
||
|
Как изменяются при па- раллельном возбуждении с увеличением нагрузки: |
|
|
|
||
|
||
|
||
|
Покажите внешнюю характеристику генератора параллельного возбуждения. |
Кривая 1 |
|
|
Кривая 2 |
||
|
Какой ток опасен для генератора параллельного возбуждения? |
Ток короткого замыкания |
|
|
Критический ток |
||
|
Как зависит от скоро- сти вращения якоря ток короткого замыкания генератора параллельного возбуждения? |
Не зависит |
|
|
С увеличением скорости вращения якоря ток короткого замыкания генератора увеличивается |
Генератор последовательного возбуждения. Генератор последовательного возбуждения, или сериесный генератор, назван так потому, что обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (схема на рис. 7.23, а). Для этого генератора / = / я = / в.
Характеристика холостого хода, характеризующая магнитные свойства системы возбуждения, может быть снята только при независимом возбуждении.
Внешняя характеристика изображена на рис. 7.23, 6. Пока магнитная система не насыщена, с увеличением тока нагрузки возрастает магнитный поток и ЭДС генератора. Однако по мере насыщения магнито про вода рост ЭДС замедляется, а размагничивающее действие реакции якоря проявляется все сильнее. Поэтому напряжение, достигнув максимального значения, начинает снижаться.
Генераторы последовательного возбуждения используются сравнительно редко.
Генераторы смешанного возбуждения. Более широкое применение находят генераторы постоянного тока, у которых магнитный поток возбуждения создается двумя обмотками: шунтовой и сериесной. Это генераторы смешанного возбуждения, или компаундные генераторы (рис. 7.24), которые могут иметь согласно или встречно включенные обмотки возбуждения.
У генераторов с согласным включением обмоток напряжение почти не изменяется при изменении нагрузки. Это объясняется тем, что магнитный поток сериесной обмотки создается током нагрузки и при увеличении нагрузки возрастает, компенсируя влияние реакции якоря и увеличение падения напряжения внутри машины. Генераторы с согласным включением обмоток применяются в тех случаях, когда требуется высокая стабильность напряжения питания при изменении нагрузки в широких пределах.
Генераторы со встречным включением обмоток имеют крутопадающую внешнюю характеристику. При увеличении тока нагрузки встречный поток сериесной обмотки размагничивает машину, и напряжение генератора резко снижается. Такие машины используются в качестве сварочных генераторов, где требуется относительное постоянство сварочного тока при изменении напряжения в широких пределах вплоть до значений, близких к нулю (когда электрод касается свариваемых деталей).
Внешние характеристики генератора смешанного возбуждения изображены на рис. 7.25, при согласном (кривая 1) и встречном (кривая 2) включении обмоток возбуждения.
Карточка № 7.10(208)
Генераторы последовательного и смешанного возбуждения
|
Как изменяются с увеличени- ем нагрузки при последовательном возбуждении:
|
|
|
|
||
|
||
|
Чем определяется величина ЭДС при холостом ходе генератора последовательного возбуждения? |
Остаточным намагничиванием полюсов |
|
|
Скоростью вращения якоря |
||
|
Остаточным намагничиванием полюсов и скоростью вращения якоря |
||
|
Какова основная причина, ограничивающая рост напряжения на зажимах генератора последовательного возбуждения при увеличении нагрузки? |
Реакция якоря |
|
|
Падение напряжения на активном сопротивлении цепи якоря |
||
|
Насыщение магнитопро- вода |
||
|
По приведенной внешней характеристике генератора смешанного возбуждения (рис. 7.25 кривая 2) опреде- лите, как включены обмотки возбуждения. |
Согласно |
|
|
Встречно |
||
|
Как надо включить обмотки возбуждения компаундного генератора, чтобы уменьшить влияние тока нагрузки на напряжение генератора? |
Согласно |
|
|
Встречно |
Имя изобретателя:
Филиппов А.Н.; Ермилов Н.Г.
Имя патентообладателя:
Филиппов Алексей Николаевич
Адрес для переписки:
450078 Башкорстостан Уфа, ул.Алтайская 64-16, Филиппову А.Н.
Дата начала действия патента:
1996.07.23
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к электромашиностроению и может быть применено в производстве машин постоянного тока.
Существующие машины постоянного тока в своем устройстве имеют коллекторные узлы с щетками, как средство коммуникации, с преобразованием переменного тока в постоянный.
Наличие скользящих контактов во вращающейся обмотке выходного напряжения существенно снижает их надежность и усложняет эксплуатацию .
Одно из возможных исполнений содержит неподвижный индуктор, щеточно-контактный аппарат и вращающийся якорь с валом, снабженный обмоткой и коллекторным узлом.
К недостаткам описанных аналогов следует отнести:
- подвижность рабочей обмотки выходного напряжения с наличием в ней коллекторного узла с токосъемными щетками, что снижает надежность работы устройства,
- отсутствия системы самовозбуждения.
Униполярный генератор, выбранный в качестве прототипа /3/, содержит статор с зубчатым магнитопроводом, якорь с обмоткой выходного напряжения, соединенной в последовательную цепочку и индуктор.
Последовательное соединение медных стержней вращающейся обмотки выходного напряжения в устройстве прототипа выполнено посредством многочисленных щеток, установленных на каждой коллекторной пластине.
Недостатками устройства прототипа являются:
- подвижность, размещенной на валу якоря рабочей обмотки выходного напряжения с наличием в ней множественных коллекторных узлов с коммутационными пластинами и щетками токосъема,
- отсутствие устройства самовозбуждения генератора.
С целью повышения надежности и обеспечения самовозбуждения генератора предлагается новое устройство с превращением подвижной рабочей обмотки в неподвижную и с исключением на ее цепи множественных скользящих контактов. Это достигается тем, что в известном униполярном генераторе - прототипе, содержащем статор с зубчатым магнитопроводом, якорь с обмоткой выходного напряжения, соединенной в последовательную цепочку и индуктор, внесены следующие изменения:
- в устройстве установлено два индуктора, закрепленных на одном валу,
- постоянные магниты обоих индукторов установлены встречно одноименными полюсами,
- в межполюсном пространстве стационарно установлен сдвоенный зубчатый статор с кольцеобразным полым магнитопроводом,
- обмотка выходного напряжения и кольцевой пустотелый магнитопровод имеют вид тороидальной катушки с прямоугольным поперечным сечением сердечника,
- пустотелость магнитопровода выполнена для образования воздушной изоляции между магнитными потоками,
- в устройстве отсутствуют щеточно-контактные узлы как в цепи возбуждения, а также и в схеме выходного напряжения,
- устройство представляет из себя спаренные два генератора.
На фиг. 1 представлен в продольном разрезе общий вид предлагаемого устройства.
На фиг. 2 изображен магнитопровод статора с обмоткой выходного напряжения, вид сбоку.
На фиг. 3 представлен узел крепления магнитопровода статора к корпусу генератора и являющейся частью магнитопровода.
На фиг. 4 приводится электрическая схема рабочей обмотки выходного напряжения.
На фиг. 5 изображена та же электрическая схема в сечении машины.
На фиг. 6 приводится магнитопровод статора и одновитковая схема рабочей обмотки выходного напряжения.
На фиг. 7 показан индуктор генератора.
На продольном разрезе (фиг. 1) представлена конструктивная схема предлагаемого устройства, содержащего корпус генератора 1, съемные боковые щиты корпуса 2, вентиляционные прорези в щитах 3, прокладки регулирования воздушного зазора 4, вал генератора 5, вентилятор охлаждения 6, магнитопровод индуктора 7, путь магнитного потока в индукторе и статоре 8, постоянные магниты индуктора 9, воздушный зазор 10, узел крепления магнитопроводов инжекторов 11, сдвоенный сборно-разборный магнитопровод статора 12, узел крепления магнитопровода статора к корпусу 1 и являющегося его частью 13, воздушная изоляция между магнитопроводами 14, элементы активных аксиальных проводников обмотки выходного напряжения 15, выводные концы обмоток 16, болты крепления статора к корпусу генератора 17, соединительные проводники активных элементов обмотки выходного напряжения, установленные горизонтально 18, узел крепления и разъема сборно-разборного магнитопровода статора 19.
На фиг. 2 изображен магнитопровод статора 12 с обмоткой выходного напряжения 15 и выводными концами 16, пазы для укладки активных элементов обмотки выходного напряжения 20, их горизонтальные соединительные проводники 18 не видны, но их видно на чертеже по малому диаметру статора, где они расположены коаксиально валу 5. Цифрой 21 указаны отверстия для крепления магнитопровода.
На фиг. 3 показан чертеж узла крепления корпуса генератора и магнитопровода статора 13, цифрой 22 указана резьба для болтового крепления к корпусу, а цифрой 23 отверстия крепления с магнитопроводом статора 12.
На фиг. 4 показана электрическая схема последовательного соединения обмотки выходного напряжения, где цифрой 15 обозначены ее активные проводники, 16 выводные концы, соединительные проводники 18.
На фиг. 5 приводится электрическая схема последовательного соединения обмотки выходного напряжения 15 для дополнительного пояснения к фиг. 1. Скрешивание соединительных проводников 18 по малому диаметру магнитопровода показано условно, т.к. в разрезе генератора невозможно полностью изобразить схему, а фактически его не будет. Это видна по фиг. 4. На фиг. 5 под цифрой 7 указаны магнитопроводы, 8 - путь магнитного потока, 9 - постоянные магниты, 12 - магнитопровод статора, цифрой 19 указан узел крепления и разъема двух частей магнитопровода.
На фиг. 6 изображена схема обмотки выходного напряжения 15 совместно с магнитопроводом 12. Как видно, мы имеем дело с тороидальной катушкой, но с той лишь разницей, что она имеет пустотелый сердечник в виде кругового кольца и не круглого сечения, а прямоугольного. Цифрой 24 указан путь магнитного потока в магнитопроводе 12 от обмотки выходного напряжения.
На фиг. 7 изображен индуктор генератора. Цифрой 7 обозначен кольцевой магнитопровод, а 9 - дискретно рассредоточенные постоянные магниты.
Поверхности соединительных проводников 18 (фиг. 5). уложенных горизонтально в пазах 20 под прямым углом к магнитному потоку являются поверхностями равного электрического потенциала, определяемого уравнением:
U(X, Y, Z)=const,
(см. Л.Р.Нейман и П.Л.Калантаров, ТОЭ. ч. 1 ГЭИ, М.Л. 1959 г. стр. 90). Вдоль любой линии на этой поверхности имеем:
Следовательно разность потенциалов любых двух точек на участках А-С и В-G, лежащих на этой поверхности, будет равна нулю. (см. Л.Р.Нейман и П.Л. Калантаров, ТОЭ, ч. 1. ГЭИ. 1959 г., стр. 40). В отличие от поверхности проводников 15 активной части обмотки на участке A-D, которые пересекаются магнитным потоком с разной линейной скоростью в точках А и D, т.е. изменяемым магнитным потоком, поверхности соединительных проводников 18 в точках А и С, а также B-G пересекаются не изменяемым магнитным потоком и при равной линейной скорости в этих точках, т.е. в этих точках не может быть разности потенциалов, а следовательно не будет возникать и ЭДС. Потенциалы в точках А-С и B-G будут равными.
В изотропной, в отношении проводимости, среде линии тока совпадают с линиями напряженности поля, т.к. в любой точке такой среды векторы плотности тока и напряженности электрического поля, связанные соотношением d = UE имеют одно направление. Поэтому в изотропной среде линии тока пересекают поверхности равного потенциала под прямым углом (см. там же стр. 90).
Поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью (см. "Справочник по элементарной физике", Наука, 1988 г. , Н.И.Кошкин и М.Г. Ширкевич, стр. 119). Работа электрических сил при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю, перемещение зарядов не будет.
В замкнутом контуре выходной обмотки предлагаемого генератора будет действовать ЭДС, т. к. линейный интеграл напряженности электрического поля вдоль замкнутого контура не будет равен нулю по причине наличия разности потенциалов, причем этот линейный интеграл и равен ЭДС, действующий в контуре.
Разность потенциалов в предложенном устройстве обеспечивается за счет разности линейных скоростей пересечения проводников активной части обмотки, что вызовет изменение потокосцепления, т.к. точки проводников, удаленные от оси ротора будут пересекаться с большей линейной скоростью, нежели точки проводников, находящихся ближе к оси ротора. Встречное направление магнитных потоков в магнитопроводах 12, разделенных воздушным промежутком 14 не имеет отрицательных последствий, т. к. магнитные цепи индуктора разделены. В предложенном устройстве генератора наведение встречной ЭДС исключается, а на выходных зажимах 16 образуется постоянная по величине и однонаправленная ЭДС.
Обмотка статора, образуя тороидальную катушку, имеет не только магнитный поток в теле магнитопроводящего сердечника, но и магнитное поле во внешней среде, которое и будет взаимодействовать с однополосным магнитным потоком индуктора, что подтверждает обратимость генератора (см. рис. 34,4 и 34,6 на стр. 471 и 473, Л. Эллиот и У.Уилкокс, перевод с английского, издание 2, "Физика", издательство "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1967 г.).
Используя правило правой руки, мы убедимся, что направление ЭДС от правостороннего индуктора будет во всех элементах от центральной оси, а от левостороннего индуктора, наоборот, в сторону оси. Это дает возможность создать последовательную цепочку из всех элементов обмотки выходного напряжения. Скрещивание соединительных проводников 18 по малому диаметру магнитопровода показано условно, т.к. в разрезе генератора невозможно полностью изобразить схему, а фактически его не будет. Это видно по фиг. 4.
Магнитное поле, создаваемое одноименнополюсными постоянными магнитами, будет вращающимся, т. к. каждый из них имеет свою ось намагничивания и совершает круговое движение во времени и пространстве, что подтверждается а.с. N 118302 (4).
Устройство фактически состоит их двух, совмещенных в одном изделии генераторов, работающих на одну обмотку выходного напряжения. Постоянный электрический ток образуется без средств коммутации и при отсутствии скользящих контактов, как в выходной цепи, а также и в цепи возбуждения.
Генератор выполнен с однонаправленным магнитным потоком, не изменяемым по величине и по направлению. ЭДС в активных элементах обмотки возникает по закону электромагнитной индукции в трактовке М.Фарадея, т.е. в зависимости от разности скоростей пересечения проводника по его длине магнитным потоком согласно формулы:
Все величины в этой формуле, как магнитная индукция - В, длина проводника - l и скорость - V являются постоянными величинами. Работа встречных одноименных магнитных потоков, магнитопроводы которых разделены воздушным промежутком, в практике применяется и вполне возможна (4).
Предлагаемый генератор может быть изготовлен мощностью до 10 кВт, напряжением до 500 В. Получаемое постоянное напряжение будет тем больше, чем больше последовательно соединенных активных элементов обмотки. Замена подвижных обмоток выходного напряжения на неподвижные с исключением из них множественных контактных колец с щетками токосъема существенно повышает надежность работы устройства, а замене кольцевых катушек возбуждения на постоянные магниты обеспечивает самовозбуждение генератора и создает лучшие условия для увеличения МДС с обеспечением равномерности магнитной индукции. В качестве первичного двигателя может быть использована энергия ветра, воды, двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель.
Устройство может быть использовано в промышленности для электросварки, электролиза, зарядки аккумуляторных батарей, питания электродвигателей, для целей электротяги и на другие цели. Изложенные выше примеры не исчерпывают всех случаев применения предлагаемого генератора, а являются лишь иллюстрацией.
Устройство работает следующим образом: при вращении вала 5 генератора постоянные магниты 9 создают ЭДС в рабочей обмотке выходного напряжения. Таким образом, происходит самовозбуждение генератора. С набором оборотов генератор переходит из пускового режима в нормальный рабочий режим.
Предложенное устройство имеет существенное преимущество как перед традиционными коллекторными, а так же и перед униполярными машинами, т.к. не имеет контактов и коллекторных узлов в выходной цепи и в схеме возбуждения. Является простым, более удобным для разборки и сборки. Изменение устройства прототипа согласно принятому техническому решению обеспечивает возможность осуществления изобретения с получением положительного эффекта, а именно: повысить надежность работы генератора за счет устранения скользящих контактов с щетками как из выходной электрической цепи, а так же и из схемы возбуждения и выполнить самовозбуждение генератора. Дополнительным положительным эффектом является улучшение эксплуатации, т.к. не требуются профилактические мероприятия по контролю за щеточно-контактными узлами.
Самовозбуждающийся бесколлекторный , содержащий статор с зубчатым магнитопроводом, якорь с обмоткой выходного напряжения, соединенной в последовательную цепочку, и индуктор, отличающийся тем, что обмотка выходного напряжения выполнена неподвижной, а ее активные элементы размещены аксиально в пазах кольцевого магнитопровода статора, выполненного полым, а индуктор выполнен сдвоенным и снабжен обращенными встречно одноименнополюсными постоянными магнитами.
Генератор с самовозбуждением
Генератор качающейся частоты – это генератор, который вырабатывает электрические колебания. Генератор в переводе с латинского языка означает «производитель», т. е. это устройство, которое производит определенный продукт. Колебания в нем не затухают при подаче части переменного напряжения с выхода на вход генератора. В радиотехнике его называют осциллятором – системой, возбуждающей колебания относительно какого-нибудь положения равновесия.
Генератор с самовозбуждением представляет собой устройство, благодаря которому энергия постоянного тока преобразуется в энергию электромагнитных колебаний, возникающих без внешнего воздействия.
Структура такого генератора содержит два основных звена. Это звено обратной связи с коэффициентом передачи и усилительное звено.
К самовозбуждению генератор подталкивает положительная обратная связь, которая позволяет генератору перейти в режим установившихся колебаний.
При включении напряжения питания в генераторе возникают малые колебания. На них влияет положительная обратная связь, действие которой увеличивается за счет усилительного каскада. Колебания передаются по цепи положительной обратной связи на выход усилителя. Сигнал постоянно возрастает при обходе усилителя и обратной связи, пока не устанавливается режим колебаний. Переход к такому режиму возможен за счет уменьшения наклона амплитуды сигнала. Усилитель должен быть нелинейным, потому что линейное звено способствовало бы возрастанию амплитуды самовозбужденных колебаний.
Генератор производит, как правило, одночастотное колебание, а нагрузкой является параллельный колебательный контур. Сопротивление контура активно, на резонансной частоте максимально.
В усилительном звене генератора применяются операционные усилители и транзисторы, биполярные и полевые. Частоту производящихся колебаний определяет баланс амплитуд на определенной частоте, в связи с соответствием усилителя с резонансной нагрузкой резонансной же частоте контура.
От выбранного рабочего режима для генератора с самовозбуждением зависит процесс генерации колебаний. Режим определяется коэффициентом обратной связи и питающим напряжением. При выборе режима важно обращать внимание на положение рабочей точки на усилительном элементе, зависящей от напряжения смещения. Самовозбуждение легко возникает при расположении рабочей точки в области большой крутизны. Обратное положение рабочей точки приостанавливает, затрудняет самовозбуждение генератора. Существует два режима возбуждения: жесткий и мягкий. При жестком режиме рабочая точка смещается в левую сторону, напряжение смещения отсутствует. В результате этого небольшие колебания контура не могут вызвать самовозбуждение. Мягкий режим возникает тогда, когда рабочая точка лежит на прямолинейном участке усилительного элемента.
Процесс самовозбуждения проходит беспрепятственно, увеличивается амплитуда тока базы и в то же время возрастает амплитуда выходного напряжения.
Для эксплуатации генератора с самовозбуждением необходимо использовать оба перечисленных режима возбуждения, т. е. комбинированную схему смещения. В момент включения удобен мягкий режим, но в дальнейшем он приводит к большим потерям в схеме генератора, поэтому после установления мягкого надо перейти к жесткому режиму.
Одним из главнейших параметров генератора с самовозбуждением считается стабильность частоты. Ее количественной оценкой выступает обратная величина. Эта обратная величина представляет собой относительную нестабильность частоты. Под влиянием дестабилизирующих факторов параметры генератора меняются, в результате чего изменяются и фазовые углы. Любопытно, что после этой операции в генераторе устанавливается другой стационарный режим колебаний и сумма фазовых углов снова соответствует соотношению.
Повысить стабильность, так необходимую генератору с самовозбуждением, можно с помощью нескольких приемов. Путем параметрической стабилизации – при поддержке постоянства колебательной системы и нужных параметров генератора. Для осуществления такой стабилизации необходимо поддерживать постоянство питающих напряжений и защищать колебательную систему от влияния внешних воздействий. Повысить стабильность можно и другим путем. Для этого необходимо выбрать такие схему и режим работы генератора, при которых фазовые углы изменялись бы незначительно. Еще один вариант повышения стабильности заключается в компенсации изменений температуры элементов генератора, причем они должны быть противоположными другим изменениям по своему характеру. Этим элементом может быть колебательный контур, который увеличивается с повышением температуры. И, наконец, последний способ добиться стабилизации – с использованием кварцевых резонаторов, которые обладают высокой стабильностью как колебательные системы.
Существуют синхронные генераторы с самовозбуждением серии SJ, которые предназначаются для долгого режима работы как источник переменного тока. Они работают в составе передвижных и стационарных агрегатов. Такие генераторы могут работать автономно, параллельно с другими генераторами, а также с жесткой сетью.
Двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели и различные турбины используются в качестве привода такого генератора.
Генератор с самовозбуждением применяется в радиопередающих устройствах, где он генерирует энергию постоянного и переменного тока в энергию радиочастотных колебаний.
