Autogenerator.
Der Generator des Automobils ist die Hauptstromversorgung des Fahrzeugs. Seine Funktion besteht darin, bei normalem Motorlauf alle elektrischen Geräte (außer dem Anlasser) mit Strom zu versorgen und gleichzeitig die Batterie zu laden.
Ausgehend von der üblichen Drehstrom-Statorwicklung eines Generators wird die Windungszahl erhöht, die Anschlussklemmen werden herausgeführt und ein Drehstrom-Brückengleichrichter hinzugefügt. Bei niedriger Drehzahl werden die Primärwicklung und die Statorwicklung in Reihe geschaltet, bei hoher Drehzahl wird nur die primäre Drehstromwicklung abgeführt.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip des gesamten Generators
Wenn der externe Stromkreis die Feldwicklung über die Bürste mit Strom versorgt, entsteht ein Magnetfeld, das die Klauenpole in Nord- und Südpol magnetisiert. Bei Rotation des Rotors ändert sich der magnetische Fluss in der Statorwicklung alternierend. Gemäß dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion erzeugt die dreiphasige Statorwicklung eine wechselnde elektromotorische Kraft. So erzeugt ein Generator Strom.
Die Antriebsmaschine (d. h. der Motor) versetzt den gleichstromerregten Synchrongeneratorrotor in Rotation, der mit der Drehzahl n (U/min) rotiert. Dadurch wird in der dreiphasigen Statorwicklung eine Wechselspannung induziert. Ist die Statorwicklung an eine elektrische Last angeschlossen, liefert der Motor Wechselstrom. Dieser Wechselstrom wird über die Gleichrichterbrücke im Generator in Gleichstrom umgewandelt und am Ausgangsanschluss wieder ausgeschaltet.
Der Generator besteht aus Stator- und Rotorwicklung. Die dreiphasige Statorwicklung ist im Gehäuse so angeordnet, dass die einzelnen Wicklungen einen elektrischen Winkel von jeweils 120° zueinander bilden. Die Rotorwicklung besteht aus zwei Polklauen. Wird die Rotorwicklung an Gleichstrom angeschlossen, wird sie erregt, und die beiden Polklauen bilden den Nord- und den Südpol. Die Magnetfeldlinien verlaufen vom Nordpol durch den Luftspalt in den Statorkern und kehren zum benachbarten Südpol zurück. Sobald der Rotor rotiert, schneidet die Rotorwicklung die Magnetfeldlinien und erzeugt in der Statorwicklung eine sinusförmige elektromotorische Kraft mit einem elektrischen Winkel von 120°, also einen dreiphasigen Wechselstrom. Dieser wird anschließend über einen Diodengleichrichter in Gleichstrom umgewandelt.
Wenn der Schalter geschlossen ist, liefert zunächst die Batterie Strom. Der Schaltkreis ist:
Batterieplus → Ladeanzeige → Reglerkontakt → Erregerwicklung → Lötkolben → Batterieminus. Die Ladeanzeige leuchtet nun aufgrund des fließenden Stroms auf.
Nach dem Motorstart steigt mit zunehmender Generatordrehzahl auch die Generatorspannung. Sobald die Generatorausgangsspannung der Batteriespannung entspricht, ist das Potenzial an den Anschlüssen „B“ und „D“ gleich. Die Ladekontrollleuchte erlischt, da die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen null beträgt. Dies signalisiert den ordnungsgemäßen Betrieb des Generators und die Eigenversorgung mit Erregerstrom. Die von der Drehstromwicklung des Generators erzeugte dreiphasige Wechselspannung wird durch die Diode gleichgerichtet und als Gleichstrom zur Versorgung der Last und zum Laden der Batterie ausgegeben.
Der Generator besteht im Allgemeinen aus vier Teilen: Rotor, Stator, Gleichrichter und Endkappe.
(1) Rotor
Die Funktion des Rotors besteht darin, ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.
Der Rotor besteht aus einem Klauenpol, einem Joch, einer Magnetfeldwicklung, einem Kollektorring und einer Rotorwelle.
Zwei Klauenpole sind auf die Rotorwelle gepresst, und jeder der beiden Klauenpole besitzt sechs vogelschnabelförmige Magnetpole. Eine Magnetfeldwicklung (Rotorspule) und ein Magnetjoch sind im Hohlraum des Klauenpols angeordnet.
Der Kollektorring besteht aus zwei voneinander isolierten Kupferringen. Er ist auf die Rotorwelle gepresst und mit dieser isoliert. Die beiden Kollektorringe sind mit den Enden der Magnetfeldwicklung verbunden.
Wenn die beiden Kollektorringe (über die Bürste) an den Gleichstrom angeschlossen werden, fließt Strom durch die Magnetfeldwicklung und erzeugt einen axialen magnetischen Fluss. Dadurch wird ein Klauenpol zum Nordpol und der andere zum Südpol magnetisiert, wodurch sechs Paare ineinandergreifender Magnetpole entstehen. Mit der Rotation des Rotors wird ein Drehfeld erzeugt [1].
Der magnetische Kreis des Generators ist: Joch →N-Pol → Luftspalt zwischen Rotor und Stator → Stator → Luftspalt zwischen Stator und Rotor →S-Pol → Joch.
(2) Der Stator
Die Funktion des Stators besteht darin, Wechselstrom zu erzeugen.
Der Stator besteht aus einem Statorkern und einer Statorspule.
Der Statorkern besteht aus Siliziumstahlblechen mit Nuten im Innenring, und der Leiter der Statorwicklung ist in die Nut des Kerns eingebettet.
Die Statorwicklung hat drei Phasen, und die dreiphasige Wicklung ist in Stern- oder Dreiecksschaltung (Hochleistung) ausgeführt, wodurch dreiphasiger Wechselstrom erzeugt werden kann.
Die Dreiphasenwicklung muss nach bestimmten Anforderungen gewickelt werden, um die gleiche Frequenz, gleiche Amplitude und Phasenverschiebung von 120° bei der dreiphasigen elektromotorischen Kraft zu erreichen.
1. Der Abstand zwischen den beiden Wirkseiten jeder Spule sollte gleich dem Raum sein, der von einem Magnetpol eingenommen wird.
2. Der Abstand zwischen den Anfangskanten der benachbarten Spulen jeder Phasenwicklung sollte gleich oder ein Vielfaches des Abstands zwischen zwei Magnetpolen sein.
3. Die Anfangskante der Dreiphasenwicklung sollte um einen elektrischen Winkel von 2π+120° versetzt sein (der von einem Paar magnetischer Pole eingenommene Raum beträgt einen elektrischen Winkel von 360°).
Beim inländischen Generator der Serie JF13 entspricht ein Magnetpolpaar der räumlichen Position von 6 Nuten (60° elektrischer Winkel pro Nut), ein Magnetpol entspricht der räumlichen Position von 3 Nuten. Der Abstand zwischen den beiden Wirkseiten jeder Spule beträgt somit 3 Nuten. Der Abstand zwischen dem Anfangsrand jeder Phasenwicklung und der Spule beträgt 6 Nuten. Der Anfangsrand der Dreiphasenwicklung kann 2, 8, 3, 14 usw. Nuten betragen.
(3) Gleichrichter
Die Aufgabe des Gleichrichters im Generator besteht darin, den dreiphasigen Wechselstrom der Statorwicklung in Gleichstrom umzuwandeln. Der Gleichrichter des 6-Röhren-Generators ist eine dreiphasige Vollwegbrückengleichrichterschaltung, bestehend aus sechs Silizium-Gleichrichterdioden. Die sechs Gleichrichterröhren sind jeweils auf zwei Platten gepresst (oder geschweißt).
1. Eigenschaften von Silizium-Gleichrichterdioden für Kraftfahrzeuge
(1) Hoher Betriebsstrom, Vorwärtsmittelstrom 50A, Stoßstrom 600A;
(2) Hohe Rückwärtsspannung, Rückwärts-Wiederholungsspitzenspannung 270 V, Rückwärts-Nichtwiederholungsspitzenspannung 300 V;
(3) Es gibt nur einen Anschluss. Einige Diodenanschlüsse sind positiv, andere negativ. Die Diode mit einem positiven Anschluss wird als positive Diode bezeichnet, die mit einem negativen Anschluss als negative Diode. Daher besitzt die Gleichrichterdiode eine positive und eine negative Diode.
(4) Enddeckel
Der Enddeckel ist in der Regel zweigeteilt (vorderer und hinterer Enddeckel) und dient der Befestigung von Rotor, Stator, Gleichrichter und Bürstenbaugruppe. Er wird üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung gegossen, die magnetische Leckströme wirksam verhindert und eine gute Wärmeableitung gewährleistet.
Die hintere Abdeckung ist mit einer Bürstenanordnung versehen, die aus einer Bürste, einem Bürstenhalter und einer Bürstenfeder besteht. Die Bürste dient dazu, die Stromversorgung über den Kollektorring in die Feldwicklung einzuleiten.
Die Verbindung zwischen der Magnetfeldwicklung (zwei Bürsten) und dem Generator ist unterschiedlich, daher wird der Generator in Innen- und Außengeneratoren unterteilt.
1. Innenliegender Schleifeisengenerator: Ein Generator mit magnetischer Feldwicklung und direkt mit dem Gehäuse verbundenen Schleifeisenbürsten.
2. Außengekapselter Generator: Ein Generator, bei dem beide Bürsten der Feldwicklung vom Gehäuse isoliert sind.
Die negative Elektrode (negative Bürste) der Magnetfeldwicklung des externen Eisengenerators wird mit dem Regler verbunden, und dann wird das Eisen angeschlossen, nachdem es durchgeschaltet wurde.
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