Generatore per automobili.
Il generatore dell'automobile è l'alimentazione elettrica principale dell'automobile; la sua funzione è quella di fornire energia a tutte le apparecchiature elettriche (tranne il motorino di avviamento) quando il motore è in funzione normalmente e di caricare contemporaneamente la batteria.
Sulla base dell'avvolgimento dello statore trifase dell'alternatore comune, aumentare il numero di spire e, con un terminale, aggiungere un set di raddrizzatori a ponte trifase. A bassa velocità, l'avvolgimento primario e l'avvolgimento di estensione vengono emessi in serie, mentre ad alta velocità viene emesso solo l'avvolgimento primario trifase.
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento dell'intero alternatore
Quando il circuito esterno alimenta l'avvolgimento di campo attraverso la spazzola, viene generato un campo magnetico, in modo che il polo a pinza venga magnetizzato nel polo N e nel polo S. Quando il rotore ruota, il flusso magnetico cambia alternativamente nell'avvolgimento dello statore, secondo il principio dell'induzione elettromagnetica; l'avvolgimento trifase dello statore produrrà una forza elettromotrice indotta alternata. È così che un alternatore genera elettricità.
Il motore primario (ovvero il motore) trascina il rotore del generatore sincrono a corrente continua alla velocità n (giri/min), e l'avvolgimento statorico trifase a induzione genera un potenziale alternato. Se l'avvolgimento statorico è collegato al carico elettrico, il motore ha un'uscita in corrente alternata, che viene convertita in corrente continua dal terminale di uscita attraverso il ponte raddrizzatore all'interno del generatore.
L'alternatore è diviso in due parti: avvolgimento statorico e avvolgimento rotorico. L'avvolgimento statorico trifase è distribuito sul guscio in base a un angolo elettrico di 120 gradi tra loro, mentre l'avvolgimento rotorico è composto da due morsetti polari. Quando l'avvolgimento rotorico è collegato a corrente continua, viene eccitato e i due morsetti polari formano il polo N e il polo S. La linea del campo magnetico parte dal polo N, entra nel nucleo dello statore attraverso il traferro e ritorna al polo S adiacente. Una volta che il rotore ruota, l'avvolgimento rotorico interseca la linea di forza magnetica e genera una forza elettromotrice sinusoidale con una differenza di 120 gradi di angolo elettrico nell'avvolgimento statorico, ovvero corrente alternata trifase, che poi, attraverso l'elemento raddrizzatore composto da diodi, viene convertita in corrente continua.
Quando l'interruttore è chiuso, la batteria fornisce corrente per prima. Il circuito è:
Positivo batteria → spia di carica → contatto del regolatore → avvolgimento di eccitazione → saldatrice → negativo batteria. A questo punto, la spia di carica si accenderà a causa della corrente che la attraversa.
Tuttavia, dopo l'avvio del motore, all'aumentare della velocità del generatore, aumenta anche la tensione ai terminali del generatore. Quando la tensione di uscita del generatore è uguale alla tensione della batteria, il potenziale dei terminali "B" e "D" del generatore è uguale; in questo momento, la spia di carica si spegne perché la differenza di potenziale tra i due terminali è zero. Ciò indica che il generatore funziona normalmente e che la corrente di eccitazione è fornita dal generatore stesso. La forza elettromotrice CA trifase generata dall'avvolgimento trifase del generatore viene raddrizzata dal diodo e genera corrente continua per alimentare il carico e caricare la batteria.
L'alternatore è generalmente composto da quattro parti: rotore, statore, raddrizzatore e fondello.
(1) Rotore
La funzione del rotore è quella di generare un campo magnetico rotante.
Il rotore è costituito da un polo a pinza, un giogo, un avvolgimento del campo magnetico, un anello collettore e un albero del rotore.
Due poli a pinza sono premuti sull'albero del rotore e ciascuno di essi presenta sei poli magnetici a becco d'uccello. Un avvolgimento di campo magnetico (bobina del rotore) e un giogo magnetico sono disposti nella cavità del polo a pinza.
L'anello collettore è costituito da due anelli di rame isolati tra loro. L'anello collettore è pressato sull'albero del rotore e isolato con esso. I due anelli collettori sono collegati a entrambe le estremità dell'avvolgimento del campo magnetico.
Quando i due anelli collettori vengono fatti passare nella corrente continua (attraverso la spazzola), si genera corrente attraverso l'avvolgimento del campo magnetico e viene generato il flusso magnetico assiale, in modo che un polo dell'artiglio sia magnetizzato al polo N e l'altro al polo S, formando così sei coppie di poli magnetici interlacciati. Quando il rotore ruota, viene creato un campo magnetico rotante [1].
Il circuito magnetico dell'alternatore è: giogo → polo N → traferro tra rotore e statore → statore → traferro tra statore e rotore → polo S → giogo.
(2) Lo statore
La funzione dello statore è quella di generare corrente alternata.
Lo statore è costituito da un nucleo statorico e da una bobina statorica.
Il nucleo dello statore è composto da lamiere di acciaio al silicio con scanalature nell'anello interno, e il conduttore dell'avvolgimento dello statore è incorporato nella scanalatura del nucleo.
L'avvolgimento dello statore ha tre fasi e l'avvolgimento trifase adotta un collegamento a stella o a triangolo (alta potenza), che può generare corrente alternata trifase.
L'avvolgimento trifase deve essere avvolto secondo determinati requisiti per ottenere la stessa frequenza, uguale ampiezza, differenza di fase della forza elettromotrice trifase di 120°.
1. La distanza tra i due lati effettivi di ciascuna bobina deve essere uguale allo spazio occupato da un polo magnetico.
2. La distanza tra i bordi iniziali delle bobine adiacenti di ciascun avvolgimento di fase deve essere uguale o multipla della distanza occupata da una coppia di poli magnetici.
3. Il fronte di partenza dell'avvolgimento trifase deve essere separato da un angolo elettrico di 2π+120o (lo spazio occupato da una coppia di poli magnetici è pari a 360o di angolo elettrico).
Nell'alternatore domestico della serie JF13, una coppia di poli magnetici rappresenta la posizione spaziale di 6 slot (angolo elettrico di 60o per slot), un polo magnetico rappresenta la posizione spaziale di 3 slot, quindi l'intervallo di posizione dei due lati effettivi di ciascuna bobina è di 3 slot, la distanza tra il bordo iniziale di ciascun avvolgimento di fase adiacente alla bobina è di 6 slot, il bordo iniziale dell'avvolgimento trifase può essere separato da 2 slot, 8 slot, 3 slot, 14 slot, ecc.
(3) Raddrizzatore
Il ruolo del raddrizzatore dell'alternatore è quello di convertire la corrente alternata trifase dell'avvolgimento dello statore in corrente continua. Il raddrizzatore dell'alternatore a 6 tubi è un circuito raddrizzatore a ponte trifase a onda intera composto da 6 diodi raddrizzatori al silicio, e i 6 tubi raddrizzatori sono rispettivamente pressati (o saldati) su due piastre.
1. Caratteristiche dei diodi raddrizzatori al silicio per autoveicoli
(1) Grande corrente di lavoro, corrente media diretta 50 A, corrente di picco 600 A;
(2) Alta tensione inversa, tensione di picco ripetuta inversa 270 V, tensione di picco non ripetuta inversa 300 V;
(3) C'è un solo terminale. E alcuni terminali del diodo sono positivi, alcuni terminali del diodo sono negativi, il tubo con una linea terminale positiva è chiamato tubo positivo, e il tubo con una linea terminale negativa è chiamato tubo negativo, quindi il diodo raddrizzatore ha un diodo positivo e un diodo negativo.
(4) Coperchio terminale
Il coperchio terminale è generalmente diviso in due parti (coperchio anteriore e coperchio posteriore), che svolgono la funzione di fissare il rotore, lo statore, il raddrizzatore e il gruppo spazzole. Il coperchio terminale è generalmente realizzato in lega di alluminio fuso, che può prevenire efficacemente le perdite magnetiche e offre buone prestazioni di dissipazione del calore.
Il coperchio posteriore è dotato di un gruppo spazzole composto da una spazzola, un portaspazzole e una molla. Il ruolo della spazzola è quello di introdurre l'alimentazione attraverso l'anello collettore nell'avvolgimento di campo.
La connessione tra l'avvolgimento del campo magnetico (due spazzole) e il generatore è diversa, quindi il generatore è diviso in tipi interni ed esterni
1. Generatore a sovrapposizione interna: un generatore con avvolgimento del campo magnetico a spazzola negativa direttamente sulla sovrapposizione (collegato direttamente all'alloggiamento).
2. Generatore rivestito esternamente: un generatore in cui entrambe le spazzole dell'avvolgimento di campo sono isolate dall'alloggiamento.
L'elettrodo negativo (spazzola negativa) dell'avvolgimento del campo magnetico del generatore di tipo ferro esterno è collegato al regolatore, quindi il ferro viene collegato dopo il passaggio.
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