Изучаем принцип работы генератора переменного тока и устройство агрегата. Генератор состоит из
Устройство генератора переменного тока и его классификация. Генератор из чего состоит
Генератор тока. Устройство и прицип действия генератора.
Генератор тока преобразует механическую (кинетическую) энергию в электроэнергию. В энергетике пользуются только вращающимися электромашинными генераторами, основанными на возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, на который каким-либо образом действует изменяющееся магнитное поле. Ту часть генератора, которая предназначена для создания магнитного поля, называют индуктором, а часть, в которой индуцируется ЭДС – якорем.Вращающуюся часть машины называют ротором, а неподвижную часть – статором. В синхронных машинах переменного тока индуктором обычно является ротор, а в машинах постоянного тока – статор. В обоих случаях индуктор представляет собой обычно двух- или многополюсную электромагнитную систему, снабженную обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током (током возбуждения), но встречаются и индукторы, состоящие из системы постоянных магнитов. В индукционных (асинхронных) генераторах переменного тока индуктор и якорь не могут четко (конструктивно) различаться друг от друга (можно сказать, что статор и ротор одновременно являются и индуктором и якорем).
Более 95 % электроэнергии на электростанциях мира производится при помощи синхронных генераторов переменного тока. При помощи вращающегося индуктора в этих генераторах создается вращающееся магнитное поле, наводящее в статорной (обычно трехфазной) обмотке переменную ЭДС, частота которой точно соответствует частоте вращения ротора (находится в синхронизме с частотой вращения индуктора). Если индуктор, например, имеет два полюса и вращается с частотой 3000 r/min (50 r/s), то в каждой фазе статорной обмотки индуцируется переменная ЭДС частотой 50 Hz. Конструктивное исполнение такого генератора упрощенно изображено на рис. 1.
Рис. 1. Принцип устройства двухполюсного синхронного генератора. 1 статор (якорь), 2 ротор (индуктор), 3 вал, 4 корпус. U-X, V-Y, W-Z – размещенные в пазах статора части обмоток трех фаз
Магнитная система статора представляет собой спрессованный пакет тонких стальных листов, в пазах которого располагается статорная обмотка. Обмотка состоит из трех фаз, сдвинутых в случае двухполюсной машины друг относительно друга на 1/3 периметра статора; в фазных обмотках индуцируются, следовательно, ЭДС, сдвинутые друг относительно друга на 120o. Обмотка каждой фазы, в свою очередь, состоит из многовитковых катушек, соединенных между собой последовательно или параллельно. Один из наиболее простых вариантов конструктивного исполнения такой трехфазной обмотки двухполюсного генератора упрощенно представлен на рис. 2 (обычно число катушек в каждой фазе больше, чем показано на этом рисунке). Те части катушек, которые находятся вне пазов, на лобовой поверхности статора, называются лобовыми соединениями.
Рис. 2. Простейший принцип устройства статорной обмотки трехфазного двухполюсного синхронного генератора в случае двух катушек в каждой фазе. 1 развертка поверхности магнитной системы статора, 2 катушки обмотки, U, V, W начала фазных обмоток, X, Y, Z концы фазных обмоток
Полюсов индуктора и, в соответствии с этим, полюсных делений статора, может быть и больше двух. Чем медленнее вращается ротор, тем больше должно быть при заданной частоте тока число полюсов. Если, например, ротор вращается с частотой 300 r/min, то число полюсов генератора, для получения частоты переменного тока 50 Hz, должно быть 20. Например, на одной из крупнейших гидроэлектростанций мира, ГЭС Итайпу (Itaipu, см. рис. 4) генераторы, работающие на частоте 50 Hz, исполнены 66-полюсными, а генераторы, работающие на частоте 60 Hz – 78-полюсными.
Обмотка возбуждения двух- или четырехполюсного генератора размещается, как показано на рис. 1, в пазах массивного стального сердечника ротора. Такая конструкция ротора необходима в случае быстроходных генераторов, работающих при частоте вращения в 3000 или 1500 r/min (особенно для турбогенераторов, предназначенных для соединения с паровыми турбинами), так как при такой скорости на обмотку ротора действуют большие центробежные силы. При большем числе полюсов каждый полюс имеет отдельную обмотку возбуждения (рис. 3.12.3). Такой явнополюсный принцип устройства применяется, в частности, в случае тихоходных генераторов, предназначенных для соединения с гидротурбинами (гидрогенераторов), работающих обычно при частоте вращения от 60 r/min до 600 r/min.
Очень часто такие генераторы, в соответствии с конструктивным исполнением мощных гидротурбин, выполняются с вертикальным валом.
Рис. 3. Принцип устройства ротора тихоходного синхронного генератора. 1 полюс, 2 обмотка возбуждения, 3 колесо крепления, 4 вал
Обмотку возбуждения синхронного генератора обычно питают постоянным током от внешнего источника через контактные кольца на валу ротора. Раньше для этого предусматривался специальный генератор постоянного тока (возбудитель), жестко связанный с валом генератора, а в настоящее время используются более простые и дешевые полупроводниковые выпрямители. Встречаются и системы возбуждения, встроенные в ротор, в которых ЭДС индуцируется статорной обмоткой. Если для создания магнитного поля вместо электромагнитной системы использовать постоянные магниты, то источник тока возбуждения отпадает и генератор становится значительно проще и надежнее, но в то же время и дороже. Поэтому постоянные магниты применяются обычно в относительно маломощных генераторах (мощностью до нескольких сотен киловатт).
Конструкция турбогенераторов, благодаря цилиндрическому ротору относительно малого диаметра, очень компактна. Их удельная масса составляет обычно 0,5…1 kg/kW, и их номинальная мощность можеь достигать 1600 MW. Устройство гидрогенераторов несколько сложнее, диаметр ротора велик и удельная масса их поэтому обычно 3,5…6 kg/kW. До настоящего времени они изготовлялись номинальной мощностью до 800 MW.
При работе генератора в нем возникают потери энергии, вызванные активным сопротивлением обмоток (потери в меди), вихревыми токами и гистерезисом в активных частях магнитной системы (потери в стали) и трением в подшипниках вращающихся частей (потери на трение). Несмотря на то, что суммарные потери обычно не превышают 1…2 % мощности генератора, отвод тепла, освобождающегося в результате потерь, может оказаться затруднительным. Если упрощенно считать, что масса генератора пропорциональна его мощности, то его линейные размеры пропорциональны кубическому корню мощности, а поверхностные размеры – мощности в степени 2/3. С увеличением мощности, следовательно, поверхность теплоотвода растет медленнее, чем номинальная мощность генератора. Если при мощностях порядка нескольких сотен киловатт достаточно применять естественное охлаждение, то при бoльших мощностях необходимо перейти на принудительную венти
принцип работы и особенности устройства
Переменный ток – движущая сила многих производств и транспорта, в частности, автомобилей. Существуют как небольшие модели величиной с кулак, так и гигантские устройства несколько метров в высоту.
Генератор – та самая техническая система, которая преобразует механическую (кинетическую) энергию в электрическую. Как же действует генератор?
Какое явление используется при устройстве генератора переменного тока?
Как бы не был устроен генератор, в основе его действия лежит процесс электромагнитной индукции – появление в замкнутом контуре электрического тока под воздействием измененного магнитного потока.
Генератор условно делят на 2 части: индуктор и якорь.
Индуктором называют ту часть устройства, где создается магнитное поле, а якорем – ту половину, где образуется электродвижущая сила или ток.
Постоянным остается его техническое строение: проволочная обмотка и магнит.
В обмотке возникает электродвижущая сила под воздействием магнитного поля. Это основа для генератора. Но мощный переменный ток нельзя получить из такой примитивной конструкции. Для преобразования нужен сильный магнитный поток.
Перед тем, как проверить генератор на работоспособность, необходимо отсоединить статор, чтобы выводы обмотки не контактировали между собой. Измерение сопротивление производится с помощью мультиметра. Все нюансы подключения генератора к домашней электросети можно изучить из этой статьи.
Для этого в проволочную намотку добавляют 2 стальных сердечника, которые и определяют назначение и устройство генератора переменного тока. Это статор и ротор. Обмотка, которая создает магнитное поле, помещается в паз одного сердечника – это статор, или индуктор. Он остается неподвижен в отличие от ротора. Статор питается постоянным током. Бывают двухполюсным или многополюсным.
Ротор, или также — якорь, активно вращается с помощью подшипников и продуцирует электродвижущую силу или переменный ток. Представляет собой внутренний сердечник с медной проволочной намоткой.
Генератор имеет прочный металлический корпус с несколькими выходами, что зависит от целевого назначения устройства. Переменчиво количество катушек с проволочной намоткой.
Разбираемся в особенностях функционирования агрегата
Теперь выясним, на каком принципе основана работа генераторов переменного тока. Схема функционирования достаточно проста и понятна. При условии постоянной скорости ротора электрический ток будет производиться единым потоком.
Вращение ротора провоцирует изменение магнитного потока. В свою очередь электрическое поле порождает появление электрического тока. Через контакты с кольцами на конце ток от ротора проходит в электрическую цепь устройства. Кольца имеют хорошее скользящее свойство. Они прочно контактируют со щеточками, которые являются постоянными неподвижными проводниками между электрической цепью и медной проволочной обмоткой ротора.
Существуют релейная и полупроводниковая схемы управления люстрой по двум проводам. Причем вариант с использованием транзисторов имеет наибольшую популярность благодаря более долгим сроком эксплуатации и высокой частотой переключения. Как по световому потоку ламп узнать уровень освещенности помещения, можно узнать здесь. А о методах нахождения скрытой проводки в квартире или доме — читайте в отдельной статье.
При сборке генератора переменного тока очень важно выдерживать пропорции деталей, размер, величины зазоров, толщину проволочных жил.Собрать генератор переменного тока можно, если в вашем доме найдутся все необходимые детали и достаточное количество медной проволоки. Смастерить небольшой агрегат вполне реально. Или же для использования асинхронного двигателя как генератора существует подробная инструкция.
Устройство и принцип работы генератора переменного тока на видео
elektrik24.net
Электронные генераторы. Виды. Устройство. Работа. Особенности
Устройства, преобразующие электроэнергию источника постоянного тока в незатухающую энергию электрических колебаний расчетной частоты и формы, называются электронные генераторы.
Такие генераторы приобрели популярность в электронике, компьютерной технике, радиоприемниках. Генераторами может выдаваться сигнал частотой до нескольких мегагерц. Форма выходного напряжения имеет формы синусоиды, прямоугольника и пилы.
Контур колебаний получает возбуждение от наружного источника тока, появляются колебания, которые со временем затухают, так как сопротивление поглощает энергию. Чтобы колебания не затухали, в контуре нужно восполнять потерю энергии. Этот процесс восполнения выполняется положительной обратной связью. Эта связь подает в контур некоторую часть сигнала, который должен совпадать с сигналом обратной связи.
Электронные генераторы состоят из следующих частей:
• Контур колебаний, задающий частоту генератора.• Усилитель, повышающий амплитуду сигнала на выходе контура колебаний.• Обратная связь, подающая некоторое количество энергии в контур.
Электронные генераторы используют постоянный ток для образования колебаний переменного тока, и являются схемами с положительной связью.
Классификация
Электронные генераторы делятся на несколько классов по различным параметрам. Рассмотрим основные разновидности таких генераторов.
По форме сигнала
- В виде синусоиды.
- Прямоугольные.
- В форме пилы.
- Специальные.
По частоте
- Высокочастотные (более 100 килогерц).
- Низкочастотные (менее 100 килогерц).
По возбуждению
- С независимым возбуждением.
- Автогенераторы (самовозбуждение).
Автоматическим генератором называют устройство, которое самостоятельно возбуждается, без воздействия извне, преобразует поступающую энергию в колебания. Электронные генераторы выполняются по схемам, аналогичным усилителям, за исключением отсутствия питания сигнала входа. Вместо него используют обратную связь, которая является передачей некоторого количества сигнала выхода на вход.
Определенная форма сигнала создается обратной связью. Частота колебаний создается на цепях RС или LС, и зависит от времени зарядки емкости. Сигнал обратной связи приходит на вход усилителя, где повышается в несколько раз и выходит. Часть сигнала возвращается и ослабевает в несколько раз, что дает возможность поддерживать одинаковую амплитуду сигнала на выходе.
Генераторы с внешним видом возбуждения считаются усилителями мощности с определенным частотным интервалом. На его вход подается сигнал от автогенератора, усиливается определенный интервал частот.
Генераторы RС
Для образования низкочастотных генераторов применяют усилители. В них вместо обратной связи монтируют RС цепи для создания некоторой частоты колебаний. Эти цепи являются фильтрами частоты, которые пропускают сигналы в специальном интервале частот и не пропускают за его пределами. По обратной связи возвращается некоторая полоса частот.
Типы фильтров
• Низкочастотные фильтры.• Высокочастотные фильтры.• Полосовые фильтры.• Заграждающие фильтры.
Характеристикой фильтра является частота среза. Если взять положение ниже этой частоты, или выше, то сигнал значительно уменьшается. Заграждающие и полосовые фильтры имеют характеристику в виде ширины полосы.
На рисунке изображена цепь генератора с синусоидальным сигналом. Усиление определяется цепью обратной связи R1, R2. Для создания нулевого сдвига по фазе обратная связь подключена от выхода усилителя на неинвертирующий его вход. Цепь обратной связи выступает в качестве полосового фильтра.
Для стабилизации величины частоты пользуются кварцевыми резонаторами, которые состоят из минеральной тонкой пластины, закрепленной в держателе. Кварц славится своим пьезоэффектом. Это дает возможность применять его в качестве системы, аналогичной колебательному контуру со свойством резонанса. Частота резонанса пластин колеблется от единиц до тысяч мегагерц.
Мультивибраторы
Эти генераторы создают колебания формы прямоугольника, являются 2-х каскадным усилителем с обратной связью на основе резисторов. Выходы каскадов соединены со входами. Название этого генератора объясняет наличие значительного количества гармоник.
Мультивибратор способен действовать в нескольких режимах:
• Автоколебательный режим.• Синхронизация.• Ждущий режим.
В первом виде режима мультивибратор работает с самовозбуждением. При синхронизации на генератор оказывает воздействие внешнее напряжение с частотой импульсов. Ждущий режим подразумевает работу с внешним возбуждением.
Автоколебательный режим мультивибратора
Устройство мультивибратора включает в себя два каскада усилителя с резисторами. Выходы каскадов подключены ко входам других каскадов через емкости С1 и С2.
Мультивибраторы с аналогичными транзисторами и симметричными компонентами имеют название симметричных. В режиме автоколебаний мультивибратор может находиться в 2-х состояниях равновесия:
- Один транзистор в насыщении, второй в отсечке.
- Первый транзистор на отсечке, другой в насыщении.
Такие положения неустойчивы. Одна схема переходит в другую с эффектом лавины с помощью обратной связи. Для оптимизации формы импульсов на выходе генератора подключают разделительные диоды в схемы коллекторов. Через диоды подключают вспомогательные резисторы.
По такой схеме после закрытия одного транзистора и уменьшения потенциала коллектора диод тоже закрывается. При этом он отключает конденсатор от цепи. Конденсатор заряжается через вспомогательный резистор. Наибольшая длина импульсов определяется параметрами частоты транзисторов.
Такой тип схемы дает возможность создать импульсы практически прямоугольной формы. В качестве недостатков можно отметить малую скважность и невозможность плавного регулирования периода колебаний.
По такой схеме резисторы R2 и R5 включены параллельно емкостям С1 и С2. Резисторы R(1, 3, 4, 6) создают делители напряжения, которые стабилизируют потенциал базы транзистора. При коммутации мультивибратора ток базы резко меняется. Это уменьшает время снижения зарядов в базе и увеличивает скорость выхода транзистора из насыщения.
Ждущий мультивибратор (одиночный)
Если мультивибратор действует в режиме автоколебаний и не имеет устойчивости, то его можно преобразовать в генератор с одной устойчивой позицией и одной неустойчивой позицией. Такие цепи имеют название одновибраторов (релаксационных реле). Чтобы перевести схему из одного состояния в другое, необходимо воздействие внешнего импульса.
В неустойчивой позиции цепь находится некоторое время, зависящее от ее параметров. Далее она скачкообразно возвращается в устойчивую позицию. Чтобы получить ждущий режим генератора, необходимо собрать следующую схему:
В исходном положении транзистор VТ1 находится в закрытом виде. При поступлении на вход плюсового импульса по транзистору идет ток коллектора. При изменении разности потенциалов на транзисторе VТ1 оно подается через емкость С2 на базу VТ2. С помощью обратной связи повышается лавинный эффект, который приводит к закрытию VТ2 и открытию VТ1.
В такой неустойчивой позиции схема находится до полного разряда емкости С2. Далее транзистор VТ2 открывается, VТ1 закрывается. Положение схемы возвращается в первоначальную позицию.
Похожие темы:
electrosam.ru
Принцип работы генератора переменного тока, устройство, схема
Принципы работы генератора.
Генераторы переменного тока, которые еще часто называют альтернаторами, представляют собой электромеханические устройства, предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую. Принцип работы множества из них основывается на вращении магнитного поля. Современные генераторы имеют довольно простую конструкцию и способны производить электроэнергию высокого напряжения.
Большой востребованностью в современной энергетике стали пользоваться электромеханические генераторы вращающегося типа.
Принцип их работы основывается на возникновении электродвижущей силы в проводнике, который находится под воздействием переменного магнитного поля. Все генераторы состоят из двух основных частей: индуктора, в котором создается магнитное поле, и якоря, создающего электродвижущую силу. Неподвижный элемент генератора носит название статор, а вращающийся — ротор. В генераторах переменного тока ротор выполняет функции индуктора.
Конструктивно индуктор представляет собой электромагнитную систему, в состав которой входит 2 полюса или больше и обмотка возбуждения. Эту обмотку питает постоянный ток возбуждения. В некоторых случаях используются индукторы, основой которых являются постоянные магниты.
Во всем современном мире подавляющую часть электроэнергии получают с использованием синхронных альтернаторов.
(Альтернатор) Электрический генератор — это устройство, в котором не электрические виды энергии преобразуются в электрическую энергию.
Вращающийся индуктор в таких устройствах образует магнитное поле, индуцирующее в статоре (как правило, с трехфазной обмоткой) электродвижущую силу переменного типа. Численно частота такой силы совпадает с количеством оборотов ротора за определенный промежуток времени.
Трёхфазные генераторы переменного тока.
Трехфазное напряжение, которое производится трехфазным генератором, можно стабилизировать за счет применения трех однофазных стабилизаторов, подсоединенных по схеме «звезда».
Для современных потребителей, предъявляющих высокие требования к полнофазному питанию, это не самое лучшее решение, поскольку при отключении одного из стабилизаторов при аварийной ситуации отключается одна фаза.
Подобной ситуации можно избежать, используя синхронизатор, который в случае отсутствия одной фазы или двух просто отключает нагрузку. Существуют в настоящее время также трехфазные стабилизаторы напряжения, установка которых производится намного проще.
- Такие устройства внешне выглядят как напольные стойки, оборудованные блоками однофазных стабилизаторов.
Применение генератора переменного тока.
Генераторы переменного тока (альтернаторы) широко применяются в поликлиниках, детских садиках, морозильных складах, больницах и многих других местах и учреждениях, в которых требуется поддержание стабильного электроснабжения.
Такое оборудование можно использовать также на строительных объектах в случае невозможности подсоединения к централизованной электросети. Они позволяют снабжать электричеством домашние сети коттеджей и загородных домов.
lidol.ru
Что такое генератор
Чтобы понять, что такое генератор, прежде всего, следует разобраться, для чего он предназначен и по какому принципу работает.
Разновидности электрогенераторов для выработки электроэнергии
Наиболее распространён электрогенератор – устройство для выработки электрической энергии путём преобразования механической.
Действие заключается в наведении ЭДС в перемещающемся в магнитном поле проводнике. При этом на его концах появляется напряжение, а при их подключении к нагрузке появляется электрический ток.
Энергетика применяет генератор электрического тока, работающий по принципу вращения классической электропроводной рамки в магнитном поле с образованием в ней ЭДС.
Если замкнуть через контактные кольца внешнюю цепь с нагрузкой, через неё будет проходить электрический ток, что будет видно по показаниям электрического прибора.
Образование в проводнике электрического тока при его вращении в магнитном поле
Направление движения электрического тока определяется, если отогнуть в сторону большой палец правой руки. В ладонь будут входить магнитные силовые линии, большой палец показывает направление, куда движется проводник, а остальные пальцы – направление течения индукционного тока.
Рамка связана со щётками, которые скользят по коллектору из двух полуколец. Таким путём система через подвижные контакты преобразует переменный ток.
Когда рамка находится в горизонтальном положении, направление ЭДС меняется на противоположное. За счёт этого ток во внешней цепи поддерживается постоянным. Он является пульсирующим, достигая максимума в вертикальном положении рамки, и нулевым – в горизонтальном (показано на рисунке выше – а). Пульсация уменьшается, если установить 2 витка перпендикулярно друг к другу, а количество пластин коллектора увеличить до четырёх (показано на рисунке выше – б).
Генератор постоянного тока
Первый генератор был изготовлен на постоянном токе, довольно долго выработка электрической энергии производилась с его применением.
Особенности конструкции
Магнитное поле вырабатывается индуктором, а та часть, где наводится ЭДС, называется якорем. Индуктором является неподвижная часть, называемая статором. Он делается на постоянных магнитах или в виде электромагнита из двух и более полюсов.
Генератор на постоянных магнитах является маломощным и на практике применяется редко. При этом пространство между магнитами обладает большим сопротивлением. В большинстве конструкций генераторов применяются электромагниты.
Генератор с электромагнитным возбуждением
Якорь выполняется массивным, с пазами для обмотки. Его витки подключают последовательно друг с другом через коллекторные пластины. В результате образуются соединённые между собой источники ЭДС, работающие сообща. Есть также другие способы подключения.
При отсутствии нагрузки магнитное поле статора располагается симметрично относительно вертикальной оси. Когда в якорной цепи появляется электрический ток, образуется магнитный поток, который преобразует поле статора, поворачивая его в направлении вращения. Это негативно отражается на работе генератора, поскольку вызывает искрение контактной группы. Уменьшить его можно поворотом щёток в направлении вращения. Искажение поля зависит от силы тока и щётки требуется перемещать в разные положения. Кроме того, уменьшается индуктируемая ЭДС.
Ослабить реакцию якоря можно следующими способами:
- установка дополнительных полюсных пар;
- закладка обмоток компенсации в главные полюса.
В результате реакция якоря нейтрализуется. Установка обмоток компенсации делает конструкцию генератора сложней.
Если требуется увеличение энергии для генератора, оба способа применяются вместе. По возможности стараются обойтись одними дополнительными полюсами.
Как выглядит генератор с добавочными полюсами
Поскольку при разных нагрузках реакция якоря изменяется, его обмотку подключают к дополнительным полюсам статора последовательно, что уменьшает искажение основного магнитного поля.
Параметры генератора
Индуцируемая ЭДС определяется следующими параметрами:
E = CFω, где
- F – основной магнитный поток;
- ω – частота вращения;
- С – коэффициент, учитывающий особенности устройства.
Напряжение на выходе составляет:
Uг = E — IяRя, где
- Iя – ток якоря,
- Rя – сопротивление якорной цепи.
Первый основной параметр генератора – это его мощность:
Pг = IгUг, где
- Iг – ток нагрузки.
Важным показателем является способ возбуждения. Он может быть независимым, если обеспечивается дополнительным источником питания.
Способы подключения обмоток возбуждения: а) способ возбуждения, который обеспечивается дополнительным источником питания; б) параллельное самовозбуждение; в) последовательное самовозбуждение; г) смешанное самовозбуждение
Самовозбуждение обмотки создаётся за счёт наличия остаточного магнетизма в сердечнике якоря, индуцирующего в процессе вращения незначительную ЭДС.
Несмотря на то, что магнитный поток в начальный момент мал, он усиливает поток на полюсах, и ток начинает расти, пока не достигнет номинала.
Различают три типа генераторов с самовозбуждением:
- Параллельное – ток, вырабатываемый в якорной обмотке большей частью проходит в главную силовую цепь, и только незначительная часть – по обмотке возбуждения.
- Последовательное – по обмотке якорных полюсов и по силовой цепи проходит весь вырабатываемый генератором ток.
- Смешанное – две обмотки возбуждения подключены параллельно и последовательно.
Генератор переменного тока
Устройство служит для преобразования механической энергии в переменный ток. Большая часть моделей имеют вращающиеся электромагниты (роторы) внутри неподвижных обмоток (статоры).
Принцип действия
За один оборот электромагнита ЭДС два раза меняет своё направление.
На рисунке ниже изображена схема генератора на постоянном магните, вращающегося внутри контура из проволочной рамки. Активно здесь работают только вертикальные части, пересекаемые линиями магнитного поля.
Схема генератора переменного тока
Индуктируемые ЭДС каждой стороны складываются, и её значение определяется из соотношения:
e = 2Blv sin ωt = ωFm sin ωt, где
- В – индукция магнитного поля, Тл;
- l – длина вертикальной стороны рамки;
- v – линейная скорость;
- t – время;
- Fm – максимальный магнитный поток.
Индуктируемая ЭДС изменяется по синусоидальному закону, где
- ωFm – амплитуда ЭДС,
- ωt – фаза ЭДС.
Для выработки большей энергии применяется электромагнитный ротор, состоящий из стального сердечника, в пазах которого располагается обмотка.
Он является вращающимся электромагнитом, а в обмотке неподвижного статора наводится ЭДС.
Электромагнитное поле создаётся подводом небольшого тока к обмотке ротора. Для этого применяется скользящая контактная группа, подключённая к обмотке. Ток подводится от аккумулятора, другого источника или в результате самовозбуждения.
Потребление энергии со статора является максимальным, и отводить ток удобно с неподвижных обмоток.
Статор собран из листовой трансформаторной стали. Он имеет пазы, куда вкладывается обмотка.
Ротор делается сплошным, но его полюса собираются из листа. Они располагаются с минимальным зазором от статора, чтобы магнитная индукция была максимальной.
Трехфазный генератор
Количество фаз в генераторе может быть от одной до трёх. Однофазные модели применяются при небольшом потреблении энергии. Трехфазные обмотки соединяются в звезду или треугольник. Самой распространённой схемой является «Звезда» с нейтральным проводом.
Схема подключения нагрузки к генератору «Звезда»
Слева изображены обмотки генератора, где стрелками указаны направления ЭДС ЕА, ЕВ, ЕС. Справа находятся нагрузки ZA, ZB, ZC, также соединённые звездой.
Напряжение между фазами и нейтралью обозначены UA, UB, UC, а между двумя фазами – UAB, UBC, UCA.
С генератора токи IA, IB, IC текут на нагрузки и возвращаются через нейтраль назад.
Если не использовать нейтраль, то несимметричная нагрузка может вызвать перекос фаз, что снижает напряжение на одной фазе и увеличивает на другой.
Синхронный и асинхронный генераторы
Синхронный генератор содержит ротор с обмоткой возбуждения, на которую через коллектор подаётся напряжение постоянного тока.
При вращении ротора в статорной обмотке возбуждается однофазное или трёхфазное напряжение. По ней протекает электрический ток, при изменении которого может измениться нагрузка на валу ротора. При этом меняется частота с напряжением. Для поддержания их стабильными предусмотрено регулирование в виде обратной связи через обмотку ротора по напряжению и току.
Устройство генератора: а) синхронный; б) асинхронный
Ротор асинхронного генератора выполнен короткозамкнутым, в виде «беличьей клетки». На него не подаётся напряжение, а электрический ток в обмотке индуцируется за счёт влияния остаточного магнетизма. При этом образуется вращающееся магнитное поле, которое наводит в статорной обмотке напряжение.
В асинхронном генераторе отсутствует возможность управления параметрами через обмотку ротора. Управление производится изменением электрической нагрузки на обмотке статора.
Синхронный генератор обладает способностью поддерживать точные значения напряжения и частоты. У асинхронного генератора эти показатели изменяются в широких пределах. Он больше боится перегрузок в установившемся режиме и имеет склонность к перегреву обмотки статора.
Несмотря на недостатки, он более распространён из-за простоты конструкции, неприхотливости и относительной дешевизны.
Синхронному генератору отдаётся предпочтение при повышенных требованиях электрических приёмников к стабильности частоты и напряжения, а также при наличии реактивных нагрузок и перегрузок в переходных режимах.
Видео про линейный генератор
Про конструкцию, особенности и принцип работы линейного генератора можно узнать из данного видео.
Генератор является важным источником электрической энергии, от которого зависит работа всех электрических приборов. При отсутствии или сбоях в центральном электроснабжении целесообразно приобрести небольшой генератор для частного дома. Главным параметром устройства является мощность, которая не должна быть меньше потребляемой. Генератор требует качественного сервисного обслуживания, ухода и правильной эксплуатации.
Оцените статью:elquanta.ru
Что такое генератор? — журнал "Рутвет"
www.rutvet.ru
Что такое генератор - функции и устройство
Автомобилисты в своих разговорах довольно часто употребляют слово «генератор». Что же оно означает? Попробуем выяснить, что такое генератор.
Автомобильный генератор – это такой механизм, с помощью которого механическая энергия вращения коленвала преобразовывается в электрический ток.
Функции генератора
Генератор используют, чтобы зарядить автомобильный аккумулятор и обеспечить энергией электрическое оборудование: систему зажигания, автомобильную светотехнику, бортовой компьютер, систему диагностики и другие приспособления. Благодаря генератору обеспечивается бесперебойная работа всех механизмов автомобиля.
Автомобильный генератор представлен генератором переменного тока. Его местоположение – передняя часть двигателя. Генератор запускается в работу коленчатым валом.
Параметры генератора
Генератор характеризуется:
- номинальным напряжением;
- номинальным током;
- номинальной частотой вращения;
- частотой самовозбуждения;
- коэффициентом полезного действия.
Номинальное напряжение может составлять 12 или 24 Вольта. Его значение зависит от устройства электрического оборудования автомашины.
Устройство
Генератор автомобиля имеет традиционное или компактное устройство. Отличие этих двух видов – в геометрических размерах. К тому же у них по-разному устроены вентилятор, корпус, приводной шкив и выпрямительный узел.
Но, несмотря на различия, все генераторы имеют сходное строение. Они состоят из таких элементов:
- корпус;
- выпрямительный блок;
- ротор;
- регулятор напряжения;
- статор;
- щеточной узел.
Функции компонентов генератора
Ротор образовывает вращающееся магнитное поле, а статор создает переменный электрический ток.
Корпус является местом, в котором размещаются конструктивные элементы генератора.
С помощью щеточного узла передается ток возбуждения на контактные кольца.
Задача выпрямительного блока – преобразовывать синусоидальное напряжение, которое вырабатывает генератор, в постоянный ток.
Регулятор напряжения не позволяет напряжению выходить из заданных границ. На современных генераторах устанавливаются полупроводниковые электронные (интегральные) регуляторы напряжения.
Электронные регуляторы выпускаются в:
- гибридном исполнении;
- интегральном исполнении.
Как работает автомобильный генератор?
Когда водитель вставляет в замок зажигания ключ и поворачивает его, электрический ток, который образовывается в аккумуляторной батарее, с помощью щеточного узла и контактных колец передается на обмотку двигателя. В результате в обмотке наблюдается возникновение магнитного поля. Вращение коленвала вызывает вращение ротора. Магнитное поле, пронизывая обмотку статора, приводит к возникновению переменного напряжения. Когда достигается определенная частота вращения, генератор начинает работать в режиме самовозбуждения.
С помощью выпрямительного блока переменное напряжение преобразовывается в постоянный ток, который используется для того, чтобы зарядить аккумуляторную батарею и снабдить энергией все механизмы.
Когда частота вращения коленвала и нагрузка изменяются, то регулятор управления начинает руководить временем включения обмотки. Когда частота вращения возрастает, а нагрузка уменьшается, то обмотка включается реже. Если же частота уменьшается, а нагрузка увеличивается, то обмотка включается чаще.
Когда генератор не справляется с потребляемым током, то к работе приступает аккумулятор.
Работоспособность генератора контролируется с помощью контрольной лампы, расположенной на приборной панели.
"Лайки" в соц. сетях:
Читайте также:
tuningui.com
