Тема1. Система электроснабжения

Система электроснабжения предназначена для питания элек­трической энергией всех потребителей. Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная ба­тарея, включенные параллельно.

При работающем двигателе генератор является основным ис­точником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потре­бителей и заряд аккумуляторной батареи. При неработающем дви­гателе функции источника электроэнергии переходят к аккумуля­торной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Для приведенной на рис. 1.1(где I_в – ток возбуждения) структурной схемы справедлива следующая взаимосвязь токов при различных соотношениях на­пряжений генератора и аккумуляторной батареи:

I_г = I_бз + I_н при U_г > E_б ;

I_г = I_н при U_г = E_б ;

I_г + I_бр = I_н при U_г < E_б ;

I_бр = I_н при U_г = 0,

где I_г – ток генератора; I_бз - ток, потребляемый батареей при заряде; I_н - ток, потребляемый потребителями; U_г - напряжение генератора; E_б - ЭДС аккумуляторной батареи; I_бр - ток, отдаваемый батареей при разряде.

Рис. 1.1.

При вращении ротора 3 под каждым зубцом статора 10 проходит попеременно то положительный, то отрицательный полюс, т. е. маг­нитный поток, пересекающий обмотку статора 11, изменяется по величине и направлению (рис. 1.3). При этом в обмотках фазы бу­дет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС, действующее значение которой

(1.1)

где f - частота; w - число витков обмотки одной фазы; Ф - магнитный поток.

где р - число пар полюсов; n - частота вращения.

где z - число пазов; m - число фаз.

Рис. 1.3

Для отечественных генераторов характерны следующие пара­метры:

В фазах обмотки статора синхронного генератора индуцируется ЭДС, описываемая зависимостью (1.1), которую можно переписать в более простом виде:

(1.2)

где С_е = 4,44 pwk_об /60 – постоянный коэффициент.

В автомобильных генераторах наибольшее применение нашли трехфазные мостовые двухполупериодные схемы выпрямления. В этих схемах наиболее благоприятные соотношение между выпрямленной мощностью P_d и мощностью генератора P_г (теоретически P_г =1,045 P_d). Трехфазная мостовая схема выпрямления обес­печивает относительно небольшие пульсации выпрямленного на­пряжения, что является одним из важных требований к автомо­бильным генераторам в связи с широким применением электроники на автомобиле.

Рис. 1.4.

Для соединения фазных обмоток по схеме «звезда» справедли­вы следующие соотношения:

где U_л и U_ф – соответственно линейное и фазное напряжение; I_л, I_ф – соответственно линейная и фазная сила тока.

К выпрямителю подается линейное напряжение генератора. Выпрямленное напряжение U_d пульсирует с частотой f_n в 6 раз большей частоты переменного напряжения генератора, т. е.

Минимальное значение выпрямленного напряжения равно 1,5U_фmax, а максимальное 1,73 U_фmax. Пульсация выпрямленного напряжения при соединении обмоток генератора по схеме «звезда»

где U_фmax – амплитудное значение фазного напряжения (рис. 1.4.б.)

Среднее значение выпрямленного напряжения (период пульса­ции Т/6)

где Т - период времени; ω- угловая частота.

Следовательно, пульсация выпрямленного напряжения

Например, при среднем значении выпрямленного напряжения 14 В пульсация равна 1,95 В. При этом максимальное значение выпрямленного напряжения 14,65 В, а минимальное 12,7 В.

Ток при подключении к выпрямителю активной нагрузки

где R_н - сопротивление нагрузки.

Форма выпрямленного тока имеет такой же вид, как и выпрямленного напряжения, т. е. выпрямленный ток будет пульсирующим с амплитудой

Среднее значение выпрямленного тока

Действующее значение фазного тока