В схемах электрооборудования двигателей внутреннего сгорания
применяют в основном двух- и четырехполюсные шунтовые (с
параллельным возбуждением) генераторы (рис. 7).
Генератор состоит из корпуса 1, к которому винтами прикреплены
сердечники 10 полюсов возбуждения. Корпус и сердечники генератора
изготовлены из электротехнической стали. Такая сталь обладает
значительным остаточным магнетизмом, обеспечивающим самовозбуждение
генератора, и позволяет в широких пределах изменять магнитный поток
возбуждения при различных режимах работы генератора.
Рис. 7. Генератор постоянного тока: а - общий вид и устройство; б
- электрическая схема; 1 - корпус; 2-якорь; 3 - зажимы; 4 - защитная
лента; 5 - коллектор; 6 - пружина щеточного аппарата; 7 - щетки; 8 -
щеткодержатели; 9 - обмотка возбуждения; 10 - сердечник; 11 - крышка
На полюсах возбуждения устанавливают обмотку возбуждения 9,
которая изготовляется из медного провода в эмалевой или лаковой
изоляции. Катушки обмотки возбуждения оплетают тафтяной лентой и
пропитывают изоляционным лаком.
Для подключения обмотки возбуждения параллельно нагрузке один ее
конец соединен с корпусом (массой) генератора и минусовой щеткой, а
другой - с изолированным от корпуса генератора зажимом 3,
обозначенным буквой 111 (шунт).
Якорь генератора состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора.
Сердечник набирают из пластин электротехнической стали толщиной
0,8-1,2 мм. Эти пластины покрывают изоляционным лаком для уменьшения
действия вихревых токов (токов Фуко).
Сердечник напрессован на вал, имеющий мелкие продольные шлицы
(накатку), которые удерживают сердечник от проворачивания. На вал
надевается приводной шкив с ребрами для создания охлаждающего
воздушного потока, проходящего через специальные вентиляционные
отверстия в крышке 11.
Обмотку якоря выполняют из медного провода диаметром 0,8-1,5 мм,
ее укладывают в пазы сердечника, в которые вставлены прокладки из
электрокартона (прессшпана), согнутые по форме паза и предохраняющие
провода от замыкания на массу якоря.
Обмотку закрепляют в пазах якоря клиньями, запрессованными поверх ее
проводников. Клинья изготовляют из электрокартона, дерева (сухая
береза, бук) или фибры.
Обмотка якоря состоит из секций, концы которых припаиваются к
пластинам коллектора.
Обмотки якоря в зависимости от способа намотки и соединения секций
могут быть петлевыми или волновыми.
В генераторах постоянного тока двигателей внутреннего сгорания
применяют обычно петлевую обмотку и только в некоторых
четырехполюсных генераторах (Г 107, Г 8-В) - волновую.
После намотки якоря генератора его обмотку пропитывают
водоэмульсионными лаками и подвергают горячей сушке. Пропитанный и
просушенный якорь покрывается прочной лаковой пленкой,
обеспечивающей сопротивление изоляции обмоток не менее 5 мом.
Коллектор генератора выпрямляет переменный ток, протекающий в
секциях обмоток якоря, который через щетки передается во внешнюю
цепь.
Коллектор состоит из медных коллекторных пластин ламелей 1 (рис. 8,
а), изолированных одна от другой прокладками из миканита.
Коллекторные пластины и миканитовые прокладки зажаты на стальной
втулке 2 и изолированы от последней фасонными шайбами 3 и прокладкой
4.
После сборки коллектора стальную втулку развальцовывают или
стягивают гайкой 5 (рис. 8, б). Концы секций обмоток припаивают к
петушкам 6 коллекторных пластин.
Коллектор может быть собранна пластмассовой втулке 7 (рис. 8, в),
внутрь которой запрессована цинковая гильза 8.
Щетки снимают и отводят ток от коллектора; они представляют собой
графитовые или медно-графитовые пластины. Для обеспечения надежного
контакта щетки должны плотно прилегать к пластинам коллектора,
поэтому их помещают в щеткодержатели.
Щеткодержатели у генераторов двигателей внутреннего сгорания чаще
применяют реактивного типа (рис. 9). Продольная ось щетки 2 образует
с радиусом окружности коллектора угол 26-28°.
Щетка прижата пружиной 8 к передней стенке 5, противоположной
направлению движения коллектора 1. Щеткодержатель имеет три стенки;
четвертой стенкой служит упор 9, предохраняющий щетку от выпадания.
Если щетка плотно прижата к передней стенке, то между щеткой и
упором устанавливается зазор 0,5-0,6 мм, обеспечивающий свободное
перемещение щетки в щеткодержателе.
При вращении якоря сила трения между коллектором и щеткой стремится
оторвать последнюю от передней стенки, вследствие чего трение щетки
о стенку щеткодержателя незначительно и она легко перемещается вдоль
своей оси в случае неровностей коллектора. Это снижает вибрацию
щеткодержателей и искрообразование на коллекторе.
Сила давления рычага 6 на щетку зависит от натяжения пружины 8.
Рычаг 6 поворачивается на оси 7. Для соединения с внешней цепью
щетка имеет медный канатик 5 и зажим 4.
Ниже приведены технические характеристики генераторов постоянного
тока. Э. д. с. генератора постоянного тока зависит от числа оборотов
якоря и нагрузки генератора: с увеличением числа оборотов и
уменьшением нагрузки увеличивается э. д. с. генератора. Для изучения
работы генератора снимаются различные характеристики.
Нагрузочная характеристика показывает зависимость тока нагрузки / от
числа оборотов при постоянном напряжении на зажимах генератора. Для
этого изменяют число оборотов якоря до достижения значения,
соответствующему номинальному напряжению, и загружают генератор,
увеличивая число оборотов для поддержания номинального напряжения.
При этом замеряют число оборотов якоря и ток нагрузки.
Характеристику к. п. д. генератора определяют, измеряя мощность,
необходимую для его привода при различных числах оборотов. Испытания
проводят при отдаче генератором номинальной мощности. Во всех
случаях к. п. д. генератора падает с увеличением числа оборотов
якоря.
С увеличением числа оборотов якоря напряжение генератора возрастает.
Для поддержания неизменного напряжения при увеличении числа оборотов
якоря необходимо уменьшать магнитный поток возбуждения, т. е. ток
возбуждения.
Сопротивление обмотки возбуждения можно изменять с помощью реостата,
однако практически это представляет большие трудности. Наибольшее
распространение получил автоматический электромагнитный регулятор
напряжения, который регулирует ток возбуждения путем периодического
включения и выключения сопротивления в цепи возбуждения.
