Generator enosmerni tok Je električni stroj, ki proizvaja konstantno napetost.
Za to dokaj banalno definicijo se skriva zelo zapletena naprava, ki je praktično popolnost tehnične misli. Od izuma konec 19. stoletja se naprava DC generatorja ni bistveno spremenila.
Nobena energija ne nastane kar tako, od nikoder. Vedno je produkt druge sile. To velja tudi za električni tok. Da bi se pojavil, potrebujete magnetno polje, ki vam omogoča uporabo učinka elektromagnetne indukcije - vzbujanja EMR v vrtljivem vodniku.
Če je obremenitev priključena na konce zanke vodnika, znotraj katerih se vrti trajni magnet, bo v njem tekel izmenični tok. To se bo zgodilo, ker so polovi magneta obrnjeni. Na podlagi tega učinka sta brata dvojčka strojev s konstantno napetostjo.
Celoten trik, zahvaljujoč kateremu nastali tok ne spremeni smeri, je uspeti preklopiti točke priključka tovora z enako hitrostjo, ko se magnet vrti. To nalogo lahko opravi le zbiralnik - posebna naprava, sestavljena iz več prevodnih sektorjev, ločenih z dielektričnimi ploščami. Pritrjen je na sidro električnega stroja in se sinhrono vrti z njim.
Odvzem električne energije iz armature se izvaja s čopiči - koščki grafita z visoko električno prevodnostjo in nizkim koeficientom drsnega trenja. V trenutku, ko se prevodni sektorji kolektorja zamenjajo, inducirani EMF postane nič, vendar nima časa za spremembo predznaka, saj se krtača prenese v sektor zbiranja toka, ki je povezan z drugim koncem vodnika.
Posledično na izhodu naprave dobimo utripajočo napetost enake velikosti. Za glajenje napetostnega valovanja se uporablja več navitij armature. Več kot jih je, manj napetostnih napetosti na izhodu generatorja.
Število kolektorskih sektorjev na kolektorju je vedno dvakrat večje od navitij armature.
Odstranjevanje ustvarjene napetosti iz navitja armature in ne statorja je temeljna razlika med enosmernim in izmeničnim strojem. To je vnaprej določilo tudi njihovo pomembno pomanjkljivost: izgube zaradi trenja med ščetkami in kolektorjem, iskrenje in ogrevanje.
Ugotovite, kako deluje enota
Kot vsak električni stroj je tudi enosmerni generator sestavljen iz armature in statorja.
Armatura je sestavljena iz jeklenih plošč z vdolbinami, v katere se prilegajo navitja. Njihovi konci so povezani z zbiralnikom, sestavljenim iz bakrenih plošč, ločenih z dielektrikom. Kolektor, armatura z navitji in gred električnega stroja po montaži postanejo enotna celota.
Stator generatorja je hkrati njegovo ohišje, na notranji površini katerega je pritrjenih več parov trajnih ali električnih magnetov. Običajno se uporabljajo električne, katerih jedra lahko ulijemo skupaj s telesom (za stroje nizka moč) ali rekrutirani iz kovinskih plošč.
Tudi na ohišju je prostor za pritrditev ščetk za zbiranje toka.
Glede na število polov magnetov na statorju se spreminja tudi število grafitnih elementov. Koliko parov palic, toliko čopičev.
Vrste priključitve električnih statorskih magnetov
Generatorji enosmernega toka se razlikujejo po vrsti priključitve statorskih električnih magnetov. Lahko so:
- z neodvisnim navdušenjem;
- vzporedno;
- dosledno.
Kdaj neodvisno vznemirjenje električni statorski magneti so priključeni na samostojni vir enosmernega toka. To se običajno opravi z reostatom. Prednost takšne sheme je možnost prilagajanja proizvedene električne energije v širokem razponu. Pomanjkljivost je potreba po dodatnem viru energije.
Drugi dve metodi sta posebna primera samo vzbujanja generatorja, kar je mogoče z majhnim preostalim magnetizmom statorja. Kdaj vzporedno delo enosmernega generatorja statorski elektromagneti napajajo del ustvarjene napetosti. To je najpogostejša shema.
Kdaj zaporedno vzburjenje elektromagnetno vezje je povezano zaporedno z vezjem obremenitve armature. Velikost toka, ki teče skozi elektromagnete, je v veliki meri odvisna od obremenitve generatorja. Zato se takšno vezje uporablja samo za priključitev enosmernih vlečnih motorjev, ki pri zaviranju preidejo v način generacije.
Uporablja se tudi mešano vezje za priključitev vzbujalnega navitja - vzporedno-serijsko... Da bi to naredili, mora imeti vsak pol elektromagneta dva izolirana navitja (zaporedno povezana običajno sestoji iz samo dveh ali treh obratov).
Takšni električni stroji se uporabljajo v primeru, da je treba omejiti tok kratkega stika v obremenitvi. Na primer v mobilnih varilnih enotah.
Prisotnost sklopa zbiralnik-krtača bistveno otežuje zasnovo električnega stroja. Poleg tega se prenos proizvedene energije skozi to izvaja s velike izgube in telesna aktivnost. Zato se, kjer je to mogoče, enosmerni stroji zamenjajo z usmerniškim mostom. Takšni so na primer vsi avtomobilski viri električne energije.
Naprava in princip delovanja enosmernega generatorja v videu
Generator je zasnovan za napajanje vseh električnih sistemov vozila, ko motor teče. Čeprav baterija shranjuje določeno količino energije, se bo zaradi omejene kapacitete brez polnjenja hitro izpraznila. Vse potrebe po električni energiji, vključno s polnjenjem akumulatorja, zagotavlja generator, ki ga poganja motor z jermenskim pogonom. Za polnjenje baterije je potreben enosmerni tok, zato je potreben enosmerni generator (dinamo) ali generator izmenični tok z usmernikom.
Trenutno se na avtomobilskih vozilih zaradi njihovih prednosti uporabljajo samo alternatorji. Pred uvedbo polprevodnikov pa so uporabljali enosmerne generatorje.
zaradi značilnosti oblikovanja, takšni enosmerni električni stroji so imeli pomembne pomanjkljivosti, na primer nezmožnost polnjenja akumulatorja v prostem teku motorja.
Zaradi razširjenega sprejemanja električne naprave Pri zasnovi avtomobila povečanega povpraševanja po električni energiji enosmerni generator ni mogel zadovoljiti zaradi dejstva, da je bilo treba moč vrtečega kolektorja odstraniti z ogljikovimi ščetkami, saj se tok inducira v rotorju, medtem ko so poljska navitja mirujoča (slika 1 a).
Slika: 1. Shematski diagrami generatorjev:
a) enosmerni tok (stacionarno magnetno polje),
b) izmenični tok (vrteče se magnetno polje);
1-sidro; 2-zbiralnik s ščetkami; 3-stator;
F - magnetni tok; jaz-tokovni; ω - kotna hitrost
Pri alternatorju (slika 1 b) so navitja, v katerih se tvori glavni tok, mirujoča, vzbujalna navitja pa so dovolj lahka in se lahko vrtijo s pomembnim večjo hitrostkot rotor enosmernega generatorja. Z ustrezno izbiro pogonskega razmerja se lahko rotor alternatorja vrti z zadostno hitrostjo do nedejaven dajo pozitivno moč za polnjenje baterije.
Preobrazba mehanske energije, ki jo generator prejme iz motorja v električno, se zgodi v skladu s pojavom elektromagnetne indukcije. Če spreminjajoči se magnetni tok prodre v tuljavo z medsebojno izoliranimi zavoji prevodne žice, se na koncih tuljave pojavi EMF, sorazmeren zmnožku števila obratov s hitrostjo spremembe magnetnega pretoka:
E do \u003d -WLBV,
kje W - število obratov okvirja; B - magnetna indukcija, T; L- dolžina dela okvirja (vodnika), m; V- vektor linearne hitrosti gibanja okvirja glede na mirujoče magnetno polje, m / s.
Znak minus pomeni, da če deluje pod vplivom EMF E do tok bo začel teči skozi okvir (ko je priključena obremenitev), potem bo magnetno polje, ustvarjeno s tem tokom, nasprotovalo mehanski sili, ki poganja okvir v vrtenje.
Upoštevajte zasnovo in načelo delovanja nekaterih vrst alternatorjev. V generatorjih avtotraktorjev se EMF v tuljavah inducira s spreminjanjem magnetnega toka elektromagneta:
Po velikosti in smeri (generator ventilov s krtačo);
Samo po velikosti (generator brez induktorja brez ščetk).
Glavne enote alternatorja (slika 2), pri katerih pride do pretvorbe mehanske energije v električno:- magnetni sistem z vzbujalnim navitjem in jeklenimi odseki magnetnega kroga, skozi katerega teče magnetni tok F;
- navitja statorja, pri katerih se EMF inducira, ko se magnetni tok rotorja spremeni. 
Slika: 2. Shematski diagram sinhroni generator ventila
Najpogostejši tip alternatorja. V njem nastane magnetni tok vzbujalno navitje 4 (slika 2), ko skozi njega in sistem teče električni tok palice 3. Število polov je vedno večkratnik dveh in v pravi izvedbi generatorjev jih je praviloma dvanajst.
Palice z navitjem vzbujanja, obročiskozi katero teče tok iz ščetke dovedena do navitja vzbujanja, gred in drugi strukturni elementi tvorijo vrtljivo rotor.
Stator 7 je magnetno vezje, sestavljeno iz jeklenih plošč. V žlebove stacionarnega magnetnega kroga je položen navitje statorja 2, v katerem elektrika... Navijanje je sestavljeno iz treh neodvisnih fazna navitja (Slika 3), ki so (običajno označene s črkami A, B, C) nameščene na sosednjih statorjevih zobeh tako, da se v njih inducirani EMF premakneta med seboj za 1/3 obdobja ali 120 °. Vsaka faza ima šest zaporednih tuljav.
Slika: 3. Premik inducirane EMF na sosednjih zobjih statorja za 120 °
Fazna navitja so lahko med seboj povezana v zvezdo ali trikot (slika 4), pogosteje pa se uporablja zvezdana povezava, ki daje večjo napetost med katerim koli parom sponk v primerjavi z delta povezavo. Vrednost omrežne napetosti je √3 (1,732) fazne napetosti. Ko je priključen na delto, bo omrežna napetost enaka fazni napetosti, linijski tok pa bo 1,732 iz enega para tuljav. Zato se pri visoko zmogljivih generatorjih pogosto uporablja delta povezava, saj se pri nižjih vrednostih toka navitja lahko navijajo s tanjšo žico, ki je tehnološko bolj napredna. Za zvezde lahko uporabite tudi tanjšo žico. V tem primeru je statorsko navitje narejeno iz dveh vzporednih navitij, od katerih je vsak povezan z zvezdo, kar ima za posledico "dvojno" zvezdo.
Izhodi faz navitja statorja so povezani z usmernikom 1 (slika 2).
Slika: 4. Povezava navitij faz: a) zvezda; b) trikotnik
Ko se rotor vrti nasproti statorskih zob s faznimi navitji, ki se nahajajo na njih, se izkažeta severni N in nato južni S polov rotorja. Magnetni tok F, ki prodirajo v navitja statorja, spremembe velikosti in smeri, kar po Faradayevem zakonu zadostuje za pojav izmenične električne napetosti na njihovih sponkah.
V tem primeru bo v faznih navitjih inducirana spremenljivka velikosti in smeri EMF:
E f \u003d 4,44fw k približno F,
kje f - trenutna frekvenca, Hz; w- število zavojev navijanja ene faze; k približno - koeficient navijanja, odvisno od števila statorskih rež na pol in fazo; F - magnetni tok;
f \u003d pn / 60, k \u003d z / (14.00),
kje z - število utorov; m- število faz; str- število parov polov.
V ventilskih generatorjih r običajno enaka 6, zato je frekvenca njihovega izmeničnega toka 10-krat manjša od hitrosti rotorja.
Večja kot je hitrost rotorja in večja je velikost magnetnega pretoka, hitreje se spreminja znotraj faznih tuljav statorja in večja napetost je v njih inducirana.
Slika: 5. Shema ventilskega generatorja s kljunastim rotorjem:
1 stator; 2-krtača; 3-statorsko navitje; Palice s 4 kljuni;
5-vzbujalno navitje; 6-kontaktni obroči (razdelilnik); 7-rokav
Generatorji ventilov s kljunastim rotorjem (slika 5) so sinhroni električni avto z vgrajenim polprevodniškim usmernikom. Rotor generatorja avtomobilskih ventilov je sestavljen iz dveh polovic polov, katerih izbokline (kljuni) 4 v eni polovici tvorijo sistem severnega pola, v drugi pa sistem južnega pola. Južni stebri se nahajajo med severnima poloma, poljsko navitje 5, nameščeno na jekleni tulci 7, pa je stisnjeno med polovicama drogov. Zasnova rotorja v obliki kljuna omogoča oblikovanje večpolnega sistema z eno tuljavo. Tako je rotor elektromagnet z vrtljivim izmeničnim elektromagnetnim poljem, katerega magnetomotorna sila je definirana kot
F \u003d I v W v,
in se lahko prilagodi s spreminjanjem vzbujalnega toka jaz obkje W ob - število zavojev vzbujalnega navitja.
Statorski paket 1 je sestavljen iz električnih jeklenih plošč za zmanjšanje vrtinčnih tokov. V reže statorja so nameščene trifazne navitne tuljave 3. Povečanje števila rež na pol in fazo omogoča izpolnjevanje visokih zahtev glede sinusoidnosti izhodne napetosti in izkoristka. S pomočjo drsnih obročev 6 in ščetk 2 dovaja tok na navitja polja jaz ob da tvori izmenično magnetno polje rotorja.
Poleg tega je generator ventilov (slika 6) opremljen z usmernikom 3 za usmerjanje izmenične napetosti, ustvarjene v navitjih 5 statorja 4, jermenico 14 za pogon rotorja in ventilatorjem 13 za hlajenje ogrevalnih navitij.
Slika: 6. Alternator:
1-zadnji pokrov; 2 čopiča; 3-dioda; 4-stator; 5-statorsko navitje; 6-kotalni ležaj;
7-zbiralnik; 8,9-severni in južni pol elektromagneta; Navitje 10 rotorjev;
11-sprednji pokrov; 12 prezračevalno okno; 13-tekalno hlajenje;
14-jermenski pogon
Trenutno se v domači in tuji industriji proizvaja veliko različnih alternatorjev z rotorjem v obliki kljuna (tabela 1), ki zanje izpolnjujejo širok spekter zahtev.
Preglednica 1
Osnovni parametri nekaterih modelov generatorjev
Maud.
gen-ra
Hitrost prostega teka, vrt / min
Nom. npr. V ± 0,5
Nom.
tok, A
Dodaj. usmernik
Integ.
regu-r
na primer
G222
1250
14,3
tukaj je
37-3701
1100
14,1
tukaj je
tukaj je
16.3701
1100
581.3701
1400
13,9
tukaj je
955.3701
1050
14,2
tukaj je
tukaj je
Induktorski generatorji
Induktorski generator je brezkontaktni sinhroni izmenični električni stroj s podobnim polom z enostranskim elektromagnetnim vzbujanjem (slika 7). Jekleni zobnik rotorja 2 se vrti skupaj z gredjo 5, ki prehaja znotraj mirujočega tulca 8. Vzbujalno navitje 7 je pritrjeno na tulcu, statorsko navitje 6 pa na zobeh statorja. Ko enosmerni tok prehaja skozi vzbujalno navitje, v magnetnem krogu generatorja nastane magnetni tok, daljnovodi kar prikazuje črtkana črta na sliki 7. Magnetni tok se zapira skozi zračno režo med tulcem in gredjo, zobnikom rotorja, delovno režo med rotorjem in statorjem, paketom statorja, pokrovom na strani poljske tuljave in prirobnico podložke ali pesto z debelimi stenami.
Slika: 7. Shema induktorskega generatorja:
1-statorno magnetno jedro; 2- rotor (jekleni zobnik);
3-zadnji pokrov (sprednji pokrov je del magnetnega vezja);
4-ležajni; 5-gred; 6-statorsko navitje; 7-vzbujalno navitje;
8-magnetni induktorski sistem (tulka s prirobnico); 9-trajni magnet
Vsi zobje zobnikov imajo enako polarnost. Sprememba magnetnega pretoka je povezana s spremembo magnetne prevodnosti zračne reže pod zobmi statorja. Pretok v statorskem zobu doseže največjo vrednost F maks (Slika 8), ko osi zob rotorja in statorja sovpadajo in se zmanjšajo na najmanjša vrednost Ф minko os statorskega zoba sovpada z osjo korena zobnika rotorja. Posledično magnetni tok v zobeh statorja utripa in se spreminja le v velikosti, ne da bi se smer spremenila.
Slika: 8. Sprememba magnetnega pretoka v zobu statorja skozi čas
Za večjo stopnjo spremembe magnetnega pretoka in s tem povečanje moči generatorja so v votlinah zobnika rotorja pritrjeni trajni magneti. Induktorski generator je lahko enofazen ali večfazen, odvisno od števila tuljav faznega statorja, njihove lokacije in načina povezave. V trifaznih induktorskih generatorjih ima stator običajno devet zob z navitji.
Navijanje vsake faze ima lahko več tuljav, ki so povezane zaporedno, vzporedno in mešano.Faze statorskega navitja so povezane v večpotno zvezdo ali mnogokotnik.
Velikost induciranega elektromagnetnega polja je odvisna od amplitude magnetnega pretoka, števila obratov statorskega navitja in frekvence n vrtenje rotorja. Več kot je število obratov, manjša je hitrost rotorja, kolikor je mogoče doseči zahtevano napetost. Amplituda magnetnega pretoka je odvisna od velikosti poljskega toka poljskega navitja.
Trenutno domača industrija proizvaja induktorski generator 955.3701 izmeničnega toka s fiksno aksialno-vzdolžno vzbujalno tuljavo. Generator je opremljen s petfaznim navitjem statorja in petfaznim usmernikom. Rotor tega generatorja je izdelan v obliki šestmestne zvezde iz tankih pločevin električnega jekla. Stalni magneti se nahajajo v depresijah zvezde, kar prispeva k nastopu samozbujanja generatorja in nekoliko poveča njegovo moč. Poleg glavnega navitja vzbujanja ta generator obstaja dodatno razmagnetevalno navitje, ki nevtralizira učinek trajnih magnetov na visoki vrtljaji rotor generatorja. Statorsko navitje je nameščeno na 10 zobeh statorskega magnetnega kroga (nagib zob - 36 °) in je razdeljeno na pet faznih odsekov z dvema zobnima tuljavama v vsakem odseku. Zobne tuljave istega faznega odseka so razmaknjene za 180 ° vzdolž oboda statorja.
Možne so tudi druge različice statorja in povezava faznih navitij v induktorskih generatorjih. Toda trenutno so glede na parametre, kot so učinkovitost, teža, mere, induktorski generatorji slabši od generatorjev z drsnimi obroči.
Generatorji brezkrtačnih ventilov
Brezkrtačni generatorji so razvoj, ki temelji na zasnovi generatorja z rotorjem v obliki kljuna (slika 9).
Slika: 9. Brezkrtačni generator:
a) s zračno hlajen: 1-jermenica; 2-ventilator; 3-sprednji pokrov; 4-vrtljivi magnetni tokokrog; 5-stator; 6-fiksno navitje vzbujanja; 7-gred; 8-zadnji pokrov; 9-napetostni regulator; 10-diodna; 11-montažni nosilec; 12-ležajni;
b) s tekočinskim hlajenjem: 1-jermenica; 2-usmernik; 3-sprednji pokrov; Ohišje 4-generatorja; 5-hladilna tekočina; 6-jakna hladilna jakna; 7-rotor; 8-statorsko navitje; 9-stator; 10-nemagnetni vmesni obroč; 11-vrtljivi magnetni tokokrog (pol); 12-stacionarno navitje vzbujanja; 13-napetostni regulator
Pri tovrstnih generatorjih se vrtijo le kljuni v obliki ključev 11 (slika 9 b), vzbujalno navitje 12 pa ostane nepremično. Ena polovica polov je pritrjena na drugo z nemagnetnim obročem 10. Magnetni tok mora poleg običajne delovne reže prečkati še dve zračni reži. Usmernik 2 napaja tok navitja polja neposredno skozi regulator napetosti 13.
Masa takih generatorjev je nekoliko večja kot masa generatorjev s čopiči z enako ključno palico v obliki kljuna.
Brezkrtačni generatorji tekočinsko hlajenje oddajajo manj hrupa zaradi pomanjkanja ventilatorja in se lahko integrirajo z blokom motorja.
Obstajajo tudi konstrukcije generatorjev s skrajšanimi kljuni (slika 10), ki jih lahko konstruktivno dobimo, če polovice kljuka v obliki krtačnega generatorja potisnemo narazen, tako da se ne prekrivajo in pritrdilni element 4 (nemagnetna kletka) ter električne žice vzbujalnega navitja speljemo skozi nastalo režo 1.
Slika: 10. Shema brezkrtačnega generatorja kratkopolnih ventilov:
1-vzbujalno navitje; Dvopolne polovice s skrajšanimi kljuni; 3-rokav;
4-pritrdilni element navitja vzbujanja; 5-stator; 6-statorsko navitje
Poljsko navitje je obešeno nad jekleno pušo 3 med obema poloma polov 2. Ko se gred generatorja vrti, se vrtijo le magnetizirani zobniki, vendar je površina njihovih drogov majhna (v primerjavi z generatorji ščetk) in zaradi manjše amplitude izmeničnega magnetnega pretoka na zobje statorja , električna energija ustvarjen s takim generatorjem, bo nižji. Toda prednost zasnove je majhna masa rotorja, ki omogoča povečanje delovne hitrosti generatorja in s tem moči, ki jo ustvarja.
AC popravek
Izmenični tok generatorjev ventilov usmerjajo polprevodniške silicijeve diode. Diode imajo dva vodnika in prenašajo tok samo od anodnega kabla do katodnega kabla, kadar je na anodo pozitiven potencial. V nasprotni smeri diode ne prehajajo toka, če povratna napetost ne presega dovoljene vrednosti.
Usmerniki generatorjev uporabljajo diode neposredne in povratne polarnosti. Dioda z neposredno polarnostjo ima na telo katodo in diodo obratna polarnost - anoda. Glede na število faz generatorja se uporabljajo tri- in petfazni usmerniki.
Slika: 11. Odprava toka alternatorja:
a) polvalna rektifikacija enofaznega izmeničnega toka;
b) polnovalna rektifikacija enofaznega izmeničnega toka;
c) polvalna rektifikacija trifaznega toka;
d) polnovalna rektifikacija trifaznega toka;
G - generator; VD - usmernik (dioda); R - obremenitev; A, B, C - faze generatorja
Glede na obliko usmerjene napetosti ločimo eno- in dvovalne usmernike. Polvalovni enofazni usmerniki G (Slika 11 a) AC ima eno diodo VDki se vklopi zaporedno z obremenitvijo R.
Za polnovalno usmeritev enofaznega toka je sestavljen mostični usmernik štirih diod VD1 – VD4 (Slika 11 b). Pozitivni polval (prvi polkrog) izmenične napetosti odpre diode VD1 in VD4... V drugem polovičnem ciklu so diode odprte VD2 in VD3... Med celotnim časom delovanja generatorja z mostnim usmernikom do obremenitve R uporabljena usmerjena napetost U d en znak.
Če je v vsako fazo trifaznega generatorja ventilov vključena ena dioda VD1, VD2 in VD3 (Slika 11 c), lahko dobite polvalni trifazni usmernik. Vsaka usmerniška dioda prevaja le 1/3 obdobja, ko je nanjo napetost v smeri naprej.
Polnovalni trifazni usmernik toka ima tri pare diod - VD1 - VD6 (Slika 11 d). Diode tvorijo eno roko usmernika VD1 – VD3 ravne polarnosti, ki so s katodami povezane s pozitivnim priključkom generatorja ventila. Diode so nameščene v drugi roki usmernika VD4 - VD6 obratna polarnost. Njihove anode so povezane z zemljo. Ena od diod deluje v prevodni smeri VD1, VD2 ali VD3, pri katerem ima anoda največji potencial, in v skupini diod VD4 - VD6 - dioda z najmanjšim potencialom. Ko je v fazi IN napetost je pozitivna in največja ter v fazah AT in OD napetosti so negativne in enake, tok v obremenitev R prihaja skozi odprto diodo VD1 in dve diodi VD5 in VD6... Če fazna napetost IN enako nič, v fazi AT - pozitivno in v fazi OD - negativno, diode prevajajo tok VD2 in VD4... Preostale diode ne prehajajo skozi tok.
Frekvenca valovanja f str odpravljen s polvalnim trifaznim napetostnim usmernikom U d 6-kratna frekvenca izmeničnega toka.
AC popravek;
Izbira podatkov o navijanju, ki zagotavljajo nazivno napetost pri najmanjši hitrosti rotorja, ki ustreza načinu prosti tek motor;
Samoomejevanje jakosti danega toka.
Glavni parametri generatorja ventilov so: usmerjena napetost U d, hitrost rotorja n in moč P (ali trenutna jakost Jaz dki jih daje generator pri dani napetosti).
Odpravljena napetostna odvisnost U d od vzbujalnega tokaJaz notri z razbremenitvijo in konstantno hitrostjo rotorja n imenovana prosti tek (slika 12). V načinu brez obremenitve je usmerjena napetost enaka EMF D d... Karakteristike prostega teka ventilskih generatorjev dobimo z neodvisnim vzbujanjem.
Zunanje značilnosti ventilskih generatorjev so odvisnost odpravljene napetosti U d (Slika 12 b) iz obremenitvenega toka Jaz d pri konstantni hitrosti rotorja, napetost na sponkah vzbujalnega navitja in njegov upor. Ko se obremenitev povečuje, se usmerjena napetost zmanjša pod vplivom odziva armature, kar je posledica zmanjšanja napetosti v vezju statorja (armature) in v usmerniku, padec napetosti v navitjih statorja pa je pomemben in je odvisen od hitrosti rotorja.
Slika: 12. Značilnosti generatorja ventilov:
a) v prostem teku; b) zunanji; n največ, n sre, n str, n 0 - vrtilna frekvenca rotorja, največja, povprečna, izračunana in začetek trčenja; U dн - odpravljena nazivna napetost
Zunanje značilnosti ventilskih generatorjev določajo samozbujanje in neodvisno vzbujanje. Zmanjšanje napetosti z naraščajočo obremenitvijo se pojavi ne samo na aktivnem, temveč tudi na induktivnem uporu statorskih navitij. V primeru samo vzbujanja generatorja ventila napetost pade na samem vzbujalnem navitju. Razmagnetilno delovanje reakcije armature zmanjša magnetni tok v delujoči zračni reži med rotorjem in statorjem.
Po družini zunanje značilnosti določi se največja moč usmerjenega toka Dmax ki se ustvari pri dani ali regulirani vrednosti napetosti.
Značilnost regulacije hitrosti (slika 13 a) generatorja ventila je odvisnost vzbujevalnega toka Jaz notri na hitrost rotorja n ob konstantna napetost U gn generator. Običajno se določi pri več vrednostih obremenitvenega toka.
Najmanjši vzbujevalni tok se določi pri ničelnem toku obremenitve in največji vrtilni hitrosti rotorja ventilatorja generatorja. Značilnosti nadzora hitrosti vam omogočajo, da določite obseg spremembe vzbujalnega toka zaradi spremembe obremenitve pri konstantni napetosti.
S povečanjem hitrosti rotorja n in konstantno obremenitev toka generatorja ventila Jaz notri vzbujanje se mora zmanjšati (slika 13 a), s povečanjem toka obremenitve pa povečati (slika 13 b).
Napetost generatorja mora biti konstantna v območju vrtljajev rotorja od n 0 prej n največ v tem primeru se bo vzbujevalni tok spreminjal od največjega Jaz bmax na minimum Jaz min vrednote.
Množičnost regulacije s poljskim tokom je večja od množice regulacije s hitrostjo rotorja. To je zato, ker ima magnetizacijska značilnost generatorja ventila nelinearen značaj in pride do globoke nasičenosti magnetnega kroga. Največja množica regulacije vzbujalnega toka je možna v prostem teku.
Slika: 13. Odvisnosti napetosti in vzbujalnega toka generatorja:
a) od hitrosti rotorja;
b) na jakost toka obremenitve;
U gn - Nazivna napetost
V povezavi z nenehno spreminjanjem načina vožnje vozila in s tem hitrosti rotorja ter obremenitvijo generatorja ventila je pomembna značilnost toka in hitrosti odvisnosti usmerjenega toka Jaz d, ki ga generator ventilov lahko daje potrošnikom pri dani napetosti od hitrosti rotorja n (slika 14).
Karakteristika tokovne hitrosti se vzame pri konstantni usmerjeni napetosti U d \u003d const in vzbujanje enosmernega toka I v \u003d const... Kontrolne vrednosti so začetna frekvenca n 0 izhod generatorja, največji tok Dmax ob n največ... Ocenjene hitrosti rotorja n str in trenutna moč Jaz dp, so določene na točki stika karakteristike tokovne hitrosti 1 in ravne črte 2, izvlečene iz začetka. Ta točka ustreza največji vrednosti razmerja konstrukcijske moči P dp na izračunano hitrost rotorja n str (način največjega ogrevanja generatorja ventilov).
Slika: 14. Karakteristika tokovne hitrosti
Karakteristika tokovne hitrosti se uporablja pri načrtovanju ali izbiri generatorja ventilov. Določimo ga lahko z neodvisnim vzbujanjem, samovzbujanjem in delovanjem ventilskega generatorja z regulatorjem napetosti.
Vsi sodobni avtomobilski generatorji imajo lastnost samoomejevanja največje moči toka. V širokem območju vrtljajev rotorja se tok počasi povečuje in pri največji hitrosti rotorja ne presega določene največje vrednosti. To je posledica dejstva, da se s povečanjem hitrosti vrtenja rotorja generatorja in posledično s povečanjem frekvence toka, induciranega v navitju statorja, induktivni upor navitja poveča, zato tok narašča počasneje, asimptotično teži k določeni mejni vrednosti.
Pretvorba mehanske energije v električno energijo poteka s pomočjo tokovnega generatorja. V bistvu je praksa uporaba rotacijskih generatorjev električnih strojev. Pri vrtenju se v vodniku pod vplivom spreminjajočega se magnetnega polja ustvari elektromotorna sila. Del generatorja, ki ustvarja magnetno polje, se imenuje induktor, del, kjer nastaja elektromotorna sila, pa armatura.
Načelo delovanja
Vrtljivi del generatorja se imenuje rotor, mirujoči del pa je stator. Alternator ima stator in rotor, ki sta po svoji zasnovi lahko armatura in induktor.
Skoraj vso električno energijo v svetovnih elektrarnah proizvajajo generatorji izmeničnega toka. Ko se induktor vrti, se ustvari magnetno polje, ki se vrti in inducira spremenljivo elektromotorno silo v navitju statorja. Njegova frekvenca popolnoma sovpada s hitrostjo rotorja.
Elementi generatorja
Statorski magnetni sistem je sestavljen iz tankih jeklenih pločevin, stisnjenih v paket. Navijanje statorja se nahaja v utorih tega paketa. Vključuje tri faze, ki so med seboj premaknjene za tretjino oboda statorja. Tudi elektromotorne sile, inducirane v faznih navitjih, se med seboj premaknejo za 1200. Vsaka faza ima navitje, sestavljeno iz tuljav z več vzporedno ali zaporedno povezanimi zavoji. Deli tuljav, ki štrlijo iz rež, se imenujejo končne povezave statorja.
V induktorju in statorju je lahko število polov več kot dva. Število polov je v celoti odvisno od hitrosti rotorja. Pri upočasnitvi ima lahko rotor vedno večje število polov.
Masivno jekleno jedro rotorja vsebuje vzbujalno navitje generatorja. Ta zasnova velja za generatorje izmeničnega toka, ki delujejo z visoka frekvenca rotacija. To je posledica dejstva, da ob visoke hitrosti vrtenja, navitje rotorja je podvrženo velikim centrifugalnim silam. Veliko število polov pomeni ločeno vzbujalno navitje na vsakem polu, kar je značilno za generatorje moči, ki delujejo pri nizkih hitrostih.
V vodnih turbinah so lahko alternatorji zasnovani z navpično gredjo. Pri delovanju je odvisno od moči mogoče uporabiti hlajenje z zrakom, vodikom, vodo ali oljem.
Alternator ali generator enosmernega toka je naprava za proizvodnjo električne energije s pretvorbo mehanske energije.
Kako je videti alternator
Kako deluje alternator? Z magnetnim poljem v prevodniku nastaja tok. Primerno je ustvarjati tok z vrtenjem pravokotnega električno prevodnega okvirja v mirujočem polju ali s trajnim magnetom v njem.
Ko se vrti okoli osi magnetnega polja, ustvarja znotraj okvirja s kotna hitrost ω bodo navpične stranice konture aktivne, saj jih prečkajo magnetne črte. Na vodoravnih straneh, ki bi sovpadale v smeri z magnetnim poljem, ni nobenega učinka. Zato v njih ni induciran tok.
Kako je videti generator z magnetnim rotorjem?
EMF v okviru bo:
e = 2 B maks lv greh ωt,
B maks - največja indukcija, T;
l - višina okvirja, m;
v - hitrost sličice, m / s;
t - čas, s.
Tako zaradi delovanja spreminjajočega se magnetnega polja v vodniku nastane izmenični EMF.
Za večje število obratov wizražanje formule v smislu največjega pretoka F m, dobimo naslednji izraz:
e = wF m greh ω t.
Načelo delovanja druge vrste alternatorja temelji na vrtenju prevodnega okvirja med dvema stalnima magnetoma z nasprotnima poloma. Najpreprostejši primer je prikazan na spodnji sliki. Napetost, ki se pojavlja v njem, se odstrani z drsnimi obroči.
Generator toka s trajnimi magneti
Uporaba naprave zaradi obremenitve gibljivih kontaktov ni zelo pogosta močan tokskozi rotor. Zasnova prve dane različice jih tudi vsebuje, vendar se skozi njih skozi zavoje vrtljivega elektromagneta napaja veliko manj enosmernega toka, glavna moč pa se odstrani iz stacionarnega navitja statorja.
Sinhroni generator
Značilnost naprave je enakost med frekvenco f, inducirana v EMR statorja in hitrosti rotorja ω :
ω \u003d 60 ∙f/ str vrt / min,
kje str - število parov polov v navitju statorja.
Sinhroni generator ustvari EMF v navitju statorja, katerega trenutna vrednost se določi iz izraza:
e \u003d 2π B max lwDn grehω t,
kje lin D - dolžina in notranji premer jedra statorja.
Sinhroni generator proizvaja napetost s sinusno karakteristiko. Ko je priključen na njegove sponke C 1, C 2, C 3 porabniki, skozi vezje teče eno- ali trifazni tok, vezje je spodaj.
Trifazno sinhronsko vezje generatorja
Učinek spreminjanja električne obremenitve spreminja tudi mehansko obremenitev. To poveča ali zmanjša hitrost vrtenja, kar povzroči spremembo napetosti in frekvence. Da se takšna sprememba ne bi zgodila, električne značilnosti samodejno vzdržujte na dani ravni prek napetosti in tokovnih povratnih informacij na navitju rotorja. Če je rotor generatorja izdelan iz trajnega magneta, ima omejeno sposobnost stabiliziranja električnih parametrov.
Rotor je prisiljen vrteti. Na njegovo navitje se napaja indukcijski tok. V statorju magnetno polje rotorja, ki se vrti z enako hitrostjo, inducira 3 izmenične EMF s faznim premikom.
Glavni magnetni tok generatorja nastane z delovanjem enosmernega toka, ki prehaja skozi navitje rotorja. Napajanje lahko prihaja iz drugega vira. Pogosta je tudi metoda samozbujanja, ko se majhen del izmeničnega toka vzame iz navitja statorja in po predhodnem ravnanju preide skozi navitje rotorja. Postopek temelji na preostalem magnetizmu, ki zadostuje za zagon generatorja.
Glavne naprave, ki proizvajajo skoraj vso električno energijo na svetu, so sinhroni hidro- ali turbinski generatorji.
Asinhroni generator
Naprava asinhronega tipa alternatorja se razlikuje v razliki v frekvenci vrtenja EMF ω in rotor ω r. Izrazi se s koeficientom, imenovanim zdrs:
s \u003d (ω - ω r) / ω.
V načinu delovanja magnetno polje upočasni vrtenje armature in njegova frekvenca je nižja.
Indukcijski motor lahko deluje v generatorju, če je ω r\u003e ω, ko tok spremeni smer in se energija vrne v omrežje. Tu elektromagnetni moment postane zaviranje. Uporaba te lastnosti je pogosta pri zniževanju obremenitve ali na električnih vozilih.
Asinhroni generator se izbere, kadar zahteve za električne parametre niso zelo visoke. Ob prisotnih preobremenitvah z zagonom je zaželen sinhroni generator.
Naprava avtomobilski generator se ne razlikuje od običajnega, ki ustvarja električni tok. Ustvari izmenični tok, ki se nato odpravi.
Kako izgleda avtomobilski generator
Zasnova je sestavljena iz elektromagnetnega rotorja, ki se vrti v dveh ležajih, ki jih poganja jermenica. Ima samo eno navitje, z enosmernim napajanjem skozi 2 bakrena obroča in grafitne ščetke.
Elektronski regulator releja vzdržuje stabilno napetost 12 V, neodvisno od hitrosti vrtenja.
Avtomobilsko vezje generatorja
Tok iz akumulatorja gre skozi navitje rotorja skozi regulator napetosti. Skozi jermenico se nanj prenese trenutek vrtenja in v zavojih statorskega navitja se inducira EMF. Ustvarjeni trifazni tok se odpravi z diodami. Vzdrževanje konstantne izhodne napetosti izvaja regulator, ki nadzoruje poljski tok.
Ko se motor dvigne, se poljski tok zmanjša, kar pomaga vzdrževati konstantno izhodno napetost.
Klasični generator
Zasnova vsebuje motor na tekoče gorivo, ki poganja generator. Hitrost rotorja mora biti stabilna, sicer se kakovost proizvodnje električne energije zmanjša. Z obrabo generatorja postane hitrost vrtenja manjša, kar je pomembna pomanjkljivost naprave.
Če je obremenitev generatorja pod nominalno obremenitvijo, bo delno v prostem teku porabil odvečno gorivo.
Zato je pri nakupu pomembno, da natančno izračunate potrebno moč, da je pravilno obremenjena. Obremenitev pod 25% je prepovedana, saj to vpliva na njeno trajnost. V potnih listih so navedeni vsi možni načini delovanja, ki jih je treba upoštevati.
Obstajajo številne vrste klasičnih modelov sprejemljive cene, visoka zanesljivost in velik razpon moči. Pomembno je, da ga pravilno naložite in ga pravočasno pregledate. Spodnja slika prikazuje modele bencinskih in dizelskih generatorjev.
Klasični generator: a) - bencinski generator, b) - dizelski generator
Dizelski generator
Generator poganja motor, ki deluje naprej dizelsko gorivo... Motor z notranjim zgorevanjem je sestavljen iz mehanskega dela, nadzorne plošče, sistema za dovod goriva, hlajenja in mazanja. Moč generatorja je odvisna od moči motorja z notranjim zgorevanjem. Če je potrebna majhna, na primer za gospodinjske aparate, je priporočljivo uporabiti bencinski generator. Dizelski generatorji se uporabljajo povsod, kjer je potrebna večja moč.
ICE se v večini primerov uporabljajo z nadzemnimi ventili. So bolj kompaktni, zanesljivejši, enostavni za popravilo in oddajajo manj strupenih odpadkov.
Raje izberejo generator s kovinskim ohišjem, saj je plastika manj trpežna. Naprave brez ščetk so bolj trpežne in ustvarjena napetost je stabilnejša.
Zmogljivost rezervoar za gorivo zagotavlja delovanje na eni bencinski črpalki največ 7 ur. V stacionarnih instalacijah se uporablja zunanji rezervoar z veliko prostornino.
Generator plina
Kot vir mehanske energije je najpogostejši štiritaktni uplinjač motor... Večinoma se uporabljajo modeli od 1 do 6 kW. Obstajajo naprave do 10 kW, ki lahko zagotavljajo podeželsko hišo na določeni ravni. Cene bencinski generatorji so sprejemljivi, vir pa povsem zadosten, čeprav manjši od dizelskih motorjev.
Generator je izbran glede na obremenitve.
Za visoke zagonske tokove in pogosto uporabo električnega varjenja je bolje uporabiti sinhroni generator. Če vzamete močnejši asinhroni generator, se bo spopadel z vklopnimi tokovi. Vendar je tukaj pomembno, da je naložen, sicer se bo bencin porabil neracionalno.
Inverterski generator
Stroji se uporabljajo tam, kjer je potrebna električna energija visoka kvaliteta... Delajo lahko neprekinjeno ali v presledkih. Predmeti porabe energije tukaj so ustanove, kjer prenapetosti moči niso dovoljene.
Osnova pretvorniškega generatorja je elektronsko enotoki je sestavljen iz usmernika, mikroprocesorja in pretvornika.
Blokovni diagram pretvorniškega generatorja
Proizvodnja električne energije se začne na enak način kot pri klasičnem modelu. Najprej nastane izmenični tok, ki se nato odpravi in \u200b\u200bnapaja v pretvornik, kjer se z želenimi parametri spet spremeni v izmenični tok.
Vrste pretvorniških generatorjev se razlikujejo po naravi izhodne napetosti:
- pravokotna - najcenejša, sposobna napajati samo električno orodje;
- trapezni impulz - primeren za številne naprave, z izjemo občutljive opreme (srednja cenovna kategorija);
- sinusna napetost - stabilne lastnosti, primerne za vse električne naprave (najvišja cena).
Prednosti pretvorniških generatorjev:
- majhnost in teža;
- nizka poraba goriva z regulacijo proizvodnje električne energije, ki jo potrošniki trenutno potrebujejo;
- možnost kratkotrajnega dela s preobremenitvijo.
Slabosti so visoke cene, občutljivost na temperaturne spremembe elektronskega dela, nizka moč. Poleg tega je popravilo elektronske enote drago.
Model pretvornika je izbran v naslednjih primerih:
- naprava se kupi le v primerih, ko običajni generator ni primeren, saj je njegova cena visoka;
- zahteva se moč največ 6 kW;
- klasični alternatorji so primernejši za trajno uporabo;
- gospodinjske aparate je treba delno oskrbeti z elektriko;
- za domačo uporabo je bolje uporabiti enofazne naprave.
Video. Alternator.
Alternatorji lahko polnijo elektriko v hiši v primeru okvare stacionarne naprave in se uporabljajo tudi kjer koli, kjer je potrebna elektrika.
Da bi človeku zagotovil najbolj udoben obstoj, je razvil in izumil ogromno različnih tehnoloških naprav in kompleksnih sistemov. Toda ena najučinkovitejših in najučinkovitejših naprav za uporabo električne energije je postala alternator. Spoznajte vrste in vrste RCD-jev.
Danes obstajata dve glavni vrsti gradnje:
- Naprave s fiksnim delom - stator in vrtljiv element - magnetni pol. Elementi te vrste se pogosto uporablja med prebivalstvom, ker je prisotnost fiksnega navitja uporabnika rešila potrebe po odstranitvi nepotrebne električne obremenitve.
- Električna naprava z vrtljivo armaturo in fiksnim magnetnim polom.
Izkazalo se je, da je zasnova generatorja zmanjšana na prisotnost dveh glavnih delov: premičnega in fiksnega, pa tudi na elemente, ki služijo kot povezovalni člen med njimi (ščetke in žice).
Načelo delovanja
Načelo delovanja avtomobilskega alternatorja:
- vrtljivi del rotorja ali pogonskega mehanizma je nominalno vzet kot električni magnet. On je tisti, ki bo ustvarjeno magnetno polje prenesel na "telo" statorja. To je zunanji element naprave, ki je sestavljen iz tuljav z žicami, povezanimi z njimi.
- napetost se prenaša skozi obroče in ščitnike kolektorja. Obroči so izdelani iz bakra in se vrtijo hkrati z rotorjem in ročično gredjo. Med gibanjem so ščetke pritisnjene na površino obročev. Posledično se bo tok prenesel iz mirujočega dela v premični del sistema.
Specifikacije
Pri nakupu alternatorja se morate osredotočiti na naslednje specifikacije:
- Električna energija;
- Delovna napetost;
- Število vrtljajev vrtljivega dela generatorja;
- Koristni faktor moči;
- Trenutna moč.
Te vrednosti so osnovne tehnične značilnosti izmenični tok.
Vrste
Danes na ozemlju Ruska federacija realizirati prodajo različni tipi certificirani in nelicencirani alternatorji. Pregled gospodinjstev halogenske žarnice in kako izbrati tukaj :. Najbolj priljubljene od teh naprav so naslednje:
