АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА Г-273 В1 С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена анализу эксплуатационных характеристик автомобильного синхронного генератора Г-273 В1 с возбуждением от солнечной панели. Известно, что по теории электрических машин основные характеристики определяют свойства машины. Токоскоростная характеристика  автомобильного генератора определяет все режимы работ. U-образная кривая определяет эксплуатационную характеристику синхронных генераторов.

ABSTRACT

This article is devoted to the analysis of the operational characteristics of the automobile synchronous generator G-273 V1 with excitation from a solar panel. It is known that according to the theory of electrical machines, the main characteristics determine the properties of the machine. The current-speed characteristic of the automobile generator determines all modes of operation. The U-curve defines the operating characteristic of synchronous generators.

Ключевые слова: генератор, характеристика, возбуждение, ток, напряжение, частота вращения, мощность, солнечная панель.

Keywords: generator, characteristic, excitation, current, voltage, speed, power, solar panel.

Для исследования динамических режимов работы автомобильного синхронного генератора Г-273В1 с возбуждением от солнечной панели в Алмалыкском филиале Ташкентского государственного технического университета был разработан экспериментальный лабораторный стенд.

Возбуждение – это термин, употребляемый инженерами-электриками, означающий создание магнитного поля. Простой магнит, используемый для иллюстрации работы генератора, конечно, способен создать ток в обмотках генератора, но постоянный магнит перестает быть постоянным под действием вибраций и нагрева. Обычно ротор выполняется в виде электромагнита, изготовленного из мягкой стали или железа, на который намотана катушка. Через катушку пропускается постоянный ток, индуцирующий в роторе магнитное поле [1].

У автомобильных генераторов существует следующие способы возбуждения: постоянным магнитом, самовозбуждением, диодным мостом и от аккумуляторной батареи. Особенностью синхронных машин с возбуждением от постоянных магнитов является то, что для создания магнитного поля возбуждения у них используются постоянные магниты, которые размещаются на роторе. Постоянные магниты чаще всего размещаются на роторе, благодаря чему машина становится бесконтактной. Недостатком такой системы является отсутствие регулирования тока возбуждения. Синхронные машины с постоянными магнитами широко используются в качестве генераторов небольшой мощности и микродвигателей [4]. Основным способом синхронных машин является электромагнитное возбуждения, сущность которого состоит в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения [3]. Электромагнитная система возбуждения в автомобильных генераторах осуществляется от диодного моста или от аккумуляторной батареи. В электромагнитных системах возбуждения можно регулировать ток возбуждения, который даёт возможность регулировать выходное напряжение генератора [2]. В современных автомобильных генераторах используются транзисторные регуляторы напряжения ТРН [1].

Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки [1].

В таблице 1 приведены паспортные данные автомобильного генератора Г-273 В1.

Таблица 1.

Параметры синхронного генератора Г-273 В1 [1]

Для определения основных свойств генератора Г-273В1 был проведен эксперимент на разработанной лабораторной установке с возбуждением генератора от солнечной панели. Параметры экспериментальных данных приведены в таблице 2.

В таблице 2 приведены параметры экспериментальных замеров генератора Г-273 В1 с возбуждением от солнечной панели.

Таблица 2.

Параметры экспериментальных замеров

На рис.1(а) приведены принципиальные электрические схемы автомобильного генератора, с самовозбуждением  рис.1(а), и с возбуждением от аккумуляторной батареи, заряженной от солнечной панели.

На рис.1(а) обмотка возбуждения получает питание от диодов и ротор вращается с определённой скоростью созданное магнитное поле постоянным током диодного моста срезая обмотки статора наводит в них ЭДС при подключении обмотки статора к нагрузке по обмотке статора будет протекать ток [2]. На рис.1 (б) приведена принципиальная электрическая схема, разработанной экспериментальной лабораторной установки. Схема работает следующим образом, обмотка возбуждения генератора получает питание постоянным током от предварительно заряженного аккумулятора от солнечной панели СП, микроконтроллер МК контролирует заряженность и разрежённость аккумулятора. При включении ключа зажигания постоянный ток через регулировочный реостат поступает к обмотке возбуждения ротор вращается магнитное поле, созданное постоянным током аккумуляторной батареи, срезая обмотки статора, наводит в них ЭДС, при подключении обмотки статора к нагрузке по обмотке статора будет протекать ток.

Рисунок 1. Принципиальная электрическая схема генератора с самовозбуждением (а) [1] и схема с возбуждением от солнечной панели (б)

Экспериментальный лабораторный стенд состоит из следующих элементов: синхронного генератора Г-273 В1, приводного двигателя постоянного тока на 1.5 кВт, солнечной батареи Perlight Solar 50 Вт 12 В (монокристаллическая Grade A PLM-050M-36) , аккумуляторной батареи 30 Ач (30Ah 12v), реостата ТЕТРОН РСК-4-14 (30 Ом 4 А), транзисторного регулятора напряжения ТРН (U_d = 27 ± 0.2 В), измерительных приборов и коммутационных аппаратов.

Для изучения свойств автомобильного генератора с возбуждением от солнечной панели на основании экспериментальных параметров была построена кривая токоскоростной характеристики. Токоскоростная характеристика определяется при работе генераторной установки в комплекте с полностью заряженной аккумуляторной батареи с номинальной емкостью, выраженной в А∙ч, составляющей не менее 50 % от номинальной силы тока генератора. Характеристика может определяться в холодном и нагретом состоянии генератора. Токоскоростная характеристика определена при номинальном напряжении для исследуемого генератора Г-273 В1 28 В. Использован регулятор напряжения специально перестроенный на высокий уровень поддержания напряжения (U_d =27±0,2 В и с минимальной скоростью n=1000 об/мин) [1].

Таблица 3.

Параметры эксперимента для тока скоростной характеристики генератора Г-273 В1

Рисунок 2. Токоскоростная характеристика генератора Г-273 В1 при минимальной скорости n = 1000 об/мин

Выводы

По анализу характеристик автомобильного генератора можно сделать выводы, что при возбуждении генератора от аккумуляторной батареи или солнечной панели характеристики, определяющие основные свойства генератора не отличаются от характеристик генератора при самовозбуждении от полупроводникового диодного моста.

Авторы рекомендуют использовать такие генераторы в гибридной системе малой ветроэнергетики в местах с малым диапазоном изменения скорости ветра, так как транзисторный регулятор напряжения ТРН дает возможность регулировать напряжения в различных значениях частоты вращения генератора.

Список литературы:

1. Акимов С.В., Чижиков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. - Москва: ЗАО КЖИ "За рулем", 2004. - 384 с.
2. Вольдек А. Электрические машины, машины переменного тока / А. - СПб.: Питер, 2009. - 320 c.
3. Кацман М.М. Электрические машины: Учебник /.М.: издательство Высшая школа, 1990. - 461 c.
4. Муминов М.У., Сотиболдиев А.Ю. РАЗРАБОТКА БЕСЩЁТОЧНОГО МИНИ ГИДРО-СОЛНЕЧНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2022.1 (94).