Автомобильная генераторная установка Советский патент 1980 года по МПК H02P9/00 H02J7/14 

Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано для генераторов, работающих с широким диа пазоном изменения частоты вращения и нагрузки, преимущественно для автомобильных генераторов. Известны автомобильные генераторы якорная обмотка которых через выпря митель подключена к системе электроснабжения. Регулирование выходного напряжения производится отдельным ре гулятором 1 . Недостатком таких генераторов является высокая частота вращения рото ра, при которой Генератор начинает отдавать . Известны другие генераторы, содер жащие на статоре две независимых с разным числом витков и выполненные проводом разного диаметра. Каждая из обмоток подключается к свое му выпрямителю, которые соединены параллельно по цепи постоянного тока 2. Недостатком таких электрических машин является технологическая сложность намотки двух обмоток проводом разного диаметра и необходимость дву комплексов выпрямителей, что увеличи вает стоимость. Другие из известных генераторовсодержат якорную обмотку, подключенную к переключателю, обеспечивающему в зависимости от тока нагрузки переключение обмоток со звезды на треугольник 3. Наличие трехфазного переключения усложняет конструкцию генератора и снижает надежность. Наиболее близким техническим решением к изобретению является 1енератор, содержащий трехфазную якорную обмотку и переключатель с двумя парами переключающих контактов , причс к переключающим контактам подключены соответственно начало и конец одной из фаз, а к замыкающему контакту переключателя, соединенному с началом указанной фазы, подсоединен конец фазы, сдвинутой по отношению к первой на 120 эл.град., начало этой фазы соединено с концом следующей Фазы начало которой подключено к замыкающему контакту переключателя, соединенному с концом первой .фазы .41 . Недостатком этого устройсАва является недостаточная мощность, отдаваемая генератором на низких оборотах. Это объясняется тем, что при соеди-.ч нении обмоток генератора по схемезигзаг генератор имеет больиое индуктивное сопротивление, ограничивающее- выходной ток. Это приводит к низкому испсльзованию активных гиатериалов, увеличению массо-габгрит ных показателей и ухудшеник КПД. Целью изоберетения является умен шение массо-габаритнкх псказателей и увеличение КПГ. Поставленная цель достигается тем что в генераторную установку введен дополнительно конденсатор, включенный между размыкающим контактом переключателя, соединенного с началом первой фазы, и замыкающим контактом переключателя, подключенного к конц первой фазы. На фиг.1 приведена принципиальна электрическая схема .соединений юбмоток установки; на , 2 - токоскоростные характеристики при работе с конденсатором и без него. Генераторная установка состоит из генератора с якорными обмотками 1,2 и 3, обмотки возбуядцения 4, вып рямительного моста 5, соединенного с якорными обмотками, переключающего устройства б, в состав которого входят две пары переключающих конта тов 7 и 8, конденсатор 7а и 8а перек лючателя. Диоды - 10-13 входят в состав выпрямительного моста 5. Токоскоростнке характеристики, приведенные на фиг.2, показывают вид характеристик при работе генератора с соединением обмоток в зигзаг без конденсатора,треугольник и зигзаг с конденсатором. На фиг. -соответствует начальнойчас тоте вращения ротора генератора при включении статорных обмоток по схеме зигзаг; Ij соответствует начальной частоте вращения ротора генератора при включении статорных об моток по схеме треугольник ; соответствует оптимальной; частоте врашения ротора генератора, при кот рой происходит переключениестаторных обмоток, со схемь зигзаг на треугольник . На характеристиках стрелками показаны схемы включения статорных обмоток генератора. Работа по предложенной схеме осу ществляется следующим образом. При запуске двигателя на малой частоте вращения ротора генератора контакты 7 и 8 переключающего устройства 6 включают статорные обмотк по схеме зигзаг, как показано на фиг.1 (клеммы 86 и 76 разомкнуты Во время положительной полуволны тока в фазе 1 ток протекает от фазы 1 через, положительный диод 12 выпрямительного места 5 на нагрузку и далее цепь замыкается через отригйтельный диод 13 выпрямительного мос 5, через фазу 3, через разомкнутый контакт За,, через конденсатор 9, за рлжая его, через фазу 2 и снова фаза 1 , Во время обратной полуволны тока в фазе 1 ток протекает от фазы 1 через фазу 2, :через конденсатор 9 {емкость разряжается согласно ЭДС), далее через фазу 3, на выпрямительный мост 5 через положительный диод 10 на нагрузку и цеп.ь замыкается через отрицательный диод 11. в период когда токи, фаз 1 и 2 не равны, разностный ток добавляется к току нагрузки и улучшает токоскоростную характеристику. Как видно из сказанного выше, конденсатор 9, включенный в переключающее устройство 6, во время обратной полуволны, оказывается включенным согласно с ЭДС, наводимой в статорных обмотках, что обеспечивает увеличение выпрямленного тока. Процесс заряд-разряд емкости.про-, исходит непрерывно с чередованием, при этом индуктивное сопротивление обмоток статора компенсируется емкостным сопротивлением конденсатора . Поэтому полное : нутреннее сопротивление генератора уменьшается, и, следовательно, ток нагрузки генератора возрастает, что позволяет обеспечить наибольшее использование активных материалов. Как видно на фиг.2, предло)енная схема включения позволяет значительно повысить отдаваемую мощность генератора (заштрихованная площадь) на частотах, незначительно превышающих частоту начала отдачи п , т.е. при этих оборотах практически отдается полная мощность генератора, что является очень важным фактором. При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора генератора (до Лр ) контакты 86 и 76 переключающего устройства б включаются, схема включения .статорных обмоток переключается на треугольник и работа генератора происходит обычным образом. Технико-экономический эффект предложенной схемы определяется улучшением токоскоростной характеристики повьшением отдаваемой мощности при равной отдаче генератора и повышением коэффициента использ.ования активных материалов, т.е. практически ари прежних габаритах и весе генераторной установки увеличивается отдаваемая мощность, Лабораторные испытания макетных , образцов, проведенные в НИИавтоприборов, показали эффективность предложенной схемы, в результате чего кратность отдаваемой мощности серийных генераторов на малых частотах вращения ротора генератора повысилась в 3 раза. . Формула изобретения Автомобильная генераторная установка, содержащая генератор с трехфазной

flKOpHofl обмоткой и переключатель с двумя парами переключающих кснтактов, причем к переключающим контактам подключены соответственно начало и конец одной из фаз, а к замыкающему контакту переключателя, соединенному с началом указанной фазы, подсоединен

конец фазы, сдвинутой по отношению к первой на 120 эл. град, начало этой фазы соединено с концом следующей фазы, начало которой подключено к замыкающему контакту переключателя, соединенному с концом первой фазы, о тличающаяся тем, что, с целью увеличения КПД и снижения масса-габаритных показателей, введен конденсатор, включенный между размыкающим ктактом переключателя, соединенного с началом первой фазы,и замыкающим контактом переключателя, подключеинго к концу первой фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Василевский В.И. и др. Автомобильные генераторы, М., Транспорт , 1978, с.51.

2.Патент Франции 2297513, кл. Н 02 К 19/16, 1976.

3.Патент ФРГ 1538351, кл. 21с 32, 1973.

4.Патент ФРГ 2108178, кл. Н 02 X 7/14, 1977.

f/cfspt/j,c/

г

л/1