Générateur automobile.
Le générateur automobile est l'alimentation électrique principale de l'automobile, sa fonction est d'alimenter tous les équipements électriques (à l'exception du démarreur) lorsque le moteur fonctionne normalement et de charger la batterie en même temps.
Sur la base de l'enroulement statorique triphasé d'un alternateur commun, augmentez le nombre de spires et la borne, puis ajoutez un pont redresseur triphasé. À basse vitesse, l'enroulement primaire et l'enroulement d'extension sont en série, tandis qu'à haute vitesse, seul l'enroulement primaire triphasé est en sortie.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de l'ensemble de l'alternateur
Lorsque le circuit externe alimente l'enroulement de champ via le balai, un champ magnétique est généré, magnétisant le pôle à griffes en pôles N et S. Lorsque le rotor tourne, le flux magnétique varie alternativement dans l'enroulement du stator. Selon le principe de l'induction électromagnétique, l'enroulement triphasé du stator produit une force électromotrice induite alternative. C'est ainsi qu'un alternateur produit de l'électricité.
Le moteur principal (c'est-à-dire le moteur thermique) entraîne le rotor du générateur synchrone à excitation CC pour le faire tourner à la vitesse n (tr/min), et le potentiel alternatif d'induction de l'enroulement du stator triphasé. Si l'enroulement du stator est connecté à la charge électrique, le moteur produit un courant alternatif, lequel est converti en courant continu depuis la borne de sortie via le pont redresseur à l'intérieur du générateur.
L'alternateur est divisé en deux parties : l'enroulement statorique et l'enroulement rotorique. L'enroulement statorique triphasé est réparti sur la coque selon un angle électrique de 120 degrés. L'enroulement rotorique est composé de deux griffes polaires. Connecté au courant continu, l'enroulement rotorique est excité et les deux griffes polaires forment les pôles N et S. La ligne de champ magnétique part du pôle N, pénètre dans le noyau statorique par l'entrefer et revient au pôle S adjacent. Une fois le rotor en rotation, l'enroulement rotorique coupe la ligne de force magnétique et génère une force électromotrice sinusoïdale avec un angle électrique de 120 degrés dans l'enroulement statorique, c'est-à-dire un courant alternatif triphasé, puis passe par un redresseur composé de diodes pour produire un courant continu.
Lorsque l'interrupteur est fermé, la batterie fournit d'abord du courant. Le circuit est le suivant :
Positif de la batterie → voyant de charge → contact du régulateur → enroulement d'excitation → fer à repasser → négatif de la batterie. À ce moment, le voyant de charge s'allume en raison du passage du courant.
Cependant, après le démarrage du moteur, la vitesse du générateur augmente, entraînant une augmentation de la tension aux bornes du générateur. Lorsque la tension de sortie du générateur est égale à la tension de la batterie, les potentiels des bornes B et D du générateur sont identiques. À ce moment, le voyant de charge s'éteint car la différence de potentiel entre les deux bornes est nulle. Cela indique que le générateur fonctionne normalement et que le courant d'excitation est fourni par lui-même. La force électromotrice alternative triphasée générée par l'enroulement triphasé du générateur est redressée par la diode et produit du courant continu pour alimenter la charge et charger la batterie.
L'alternateur est généralement composé de quatre parties : rotor, stator, redresseur et embout.
(1) Rotor
La fonction du rotor est de générer un champ magnétique rotatif.
Le rotor est constitué d'un pôle à griffes, d'une culasse, d'un enroulement de champ magnétique, d'une bague collectrice et d'un arbre de rotor.
Deux pôles à griffes sont pressés sur l'arbre du rotor, chacun doté de six pôles magnétiques en bec d'oiseau. Un enroulement de champ magnétique (bobine rotorique) et une culasse magnétique sont disposés dans la cavité du pôle à griffes.
La bague collectrice est constituée de deux anneaux en cuivre isolés l'un de l'autre. Elle est pressée contre l'arbre du rotor et isolée de celui-ci. Les deux anneaux collecteurs sont reliés aux deux extrémités de l'enroulement du champ magnétique.
Lorsque les deux anneaux collecteurs sont soumis au courant continu (via le balai), un courant traverse l'enroulement de champ magnétique et génère un flux magnétique axial, de sorte qu'un pôle à griffes est magnétisé au pôle N et l'autre au pôle S, formant ainsi six paires de pôles magnétiques imbriqués. La rotation du rotor crée un champ magnétique tournant [1].
Le circuit magnétique de l'alternateur est : culasse → pôle N → entrefer entre rotor et stator → stator → Entrefer entre stator et rotor → pôle S → culasse.
(2) Le stator
La fonction du stator est de générer du courant alternatif.
Le stator est constitué d'un noyau de stator et d'une bobine de stator.
Le noyau du stator est composé de tôles d'acier au silicium avec des rainures dans la bague intérieure, et le conducteur de l'enroulement du stator est intégré dans la rainure du noyau.
L'enroulement du stator comporte trois phases et l'enroulement triphasé adopte une connexion en étoile ou une connexion en triangle (haute puissance), qui peut générer un courant alternatif triphasé.
L'enroulement triphasé doit être enroulé selon certaines exigences afin d'obtenir la même fréquence, la même amplitude, la même différence de phase de 120° de force électromotrice triphasée.
1. La distance entre les deux côtés efficaces de chaque bobine doit être égale à l'espace occupé par un pôle magnétique.
2. La distance entre les bords de départ des bobines adjacentes de chaque enroulement de phase doit être égale ou multiple de la distance occupée par une paire de pôles magnétiques.
3. Le bord de départ de l'enroulement triphasé doit être séparé par un angle électrique de 2π+120o (l'espace occupé par une paire de pôles magnétiques est un angle électrique de 360o).
Dans l'alternateur domestique de la série JF13, une paire de pôles magnétiques représente la position spatiale de 6 fentes (angle électrique de 60° par fente), un pôle magnétique représente la position spatiale de 3 fentes, donc l'intervalle de position des deux côtés efficaces de chaque bobine est de 3 fentes, la distance entre le bord de début de chaque enroulement de phase adjacent à la bobine 6 fentes, le bord de début de l'enroulement triphasé peut être séparé par 2 fentes, 8 fentes, 3 fentes. 14 fentes, etc.
(3) Redresseur
Le rôle du redresseur d'alternateur est de transformer le courant alternatif triphasé du stator en courant continu. Le redresseur d'un alternateur à 6 tubes est un pont redresseur triphasé à double alternance composé de 6 diodes redresseuses au silicium, pressées (ou soudées) sur deux plaques.
1. Caractéristiques des diodes de redressement au silicium pour automobiles
(1) Grand courant de travail, courant moyen direct 50A, courant de surtension 600A ;
(2) Tension inverse élevée, tension de crête de répétition inverse 270 V, tension de crête de non-répétition inverse 300 V ;
(3) Il n'y a qu'un seul fil. Certains fils de diode sont positifs, d'autres négatifs. Le tube avec un fil positif est appelé tube positif, et celui avec un fil négatif est appelé tube négatif. La diode de redressement comporte donc une diode positive et une diode négative.
(4) Couvercle d'extrémité
Le couvercle d'extrémité est généralement divisé en deux parties (avant et arrière), qui assurent la fixation du rotor, du stator, du redresseur et des balais. Il est généralement moulé en alliage d'aluminium, ce qui permet d'éviter efficacement les fuites magnétiques et offre une excellente dissipation thermique.
Le couvercle arrière est équipé d'un ensemble balais composé d'un balai, d'un porte-balais et d'un ressort. Le rôle du balai est d'introduire l'alimentation électrique dans l'enroulement d'excitation via la bague collectrice.
La connexion entre l'enroulement du champ magnétique (deux balais) et le générateur est différente, de sorte que le générateur est divisé en types interne et externe
1. Générateur de fer à repasser interne : Un générateur avec un enroulement de champ magnétique à balais négatifs directement sur le fer à repasser (directement connecté au boîtier).
2. Générateur à gaine externe : Générateur dans lequel les deux balais de l'enroulement de champ sont isolés du boîtier.
L'électrode négative (balai négatif) de l'enroulement du champ magnétique du générateur de type fer externe est connectée au régulateur, puis le fer est connecté après passage.
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