Реферат на тему генератор електричного струму

Обновлено: 05.07.2024

Первый генератор был построен в 1832 г. парижскими техниками братьями Пиксии. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикально оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867 гг.) создавались генераторы у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В.1866-1867 гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870 г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г. А. Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. Который при езде вырабатовал ток.

Первая динамо-машина была изобретена А. Йедликом в 1827 году. Он сформулировал концепцию динамо на шесть лет раньше, чем она была озвучена Сименсом, но не запатентовал ее.

Динамо-машина или динамо — это устаревшее название генератора, служащего для выработки постоянного электрического тока из механической работы. Динамо-машина была первым электрическим генератором, который стал применяться в промышленности. В дальнейшем ее вытеснили генераторы переменного тока, так как переменный ток легче поддается трансформированию.

Динамо-машина состоит из катушки с проводом, вращающейся в магнитном поле, создаваемом статором. Энергия вращения, согласно закону Фарадея преобразуется в переменный ток, но поскольку первые изобретатели динамо не умели работать с переменным током, то они использовали коммутатор для того, чтобы инвертировать полярность. В результате получался пульсирующий ток постоянной полярности.

Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.

Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

Коммутатор п редназначен для коммутирования тока в первичной обмотке катушки зажигания в соответствии с управляющими импульсами датчика Холла Д-Р.

Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление. Достоинства этого переключателя - высокая надежность и долговечность, малые габариты, а недостатки - постоянное потребление энергии

Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны - постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.

а - нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания - АВ;

б - под действием магнитного поля - Н появляется ЭДС Холла - ЕF;

в - датчик Холла

Проверку датчика Холла проще всего производить заменой на заведомо исправный, но можно воспользоваться и обыкновенным вольтметром (тестером). У исправного датчика Холла вольтметр, включенный на измерения постоянного напряжения и подключенный к выходу датчика, по мере вращения вала датчика-распределителя должен резко менять показания от примерно 0,4 В до величины, не более чем на 3 В отличающейся от напряжения питания.

Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом, повысить общий КПД МГТ генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.

Генератор переменного тока является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Эдвардом Генри Гордоном в 1882 году.

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой — подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) – ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генераторной установки, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного состояния генераторной установки. Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы — обычно 2. 3 Вт.

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. В зависимости от способов соединения обмоток возбуждения с якорем генераторы.

Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт.

1. Генератор независимого возбуждения . В генераторе с независимым возбуждением ток возбуждения, не зависит от тока якоря, который равен току нагрузки . Обычно ток возбуждения невелик .

2. Генератор с самовозбуждением. Генератор с самовозбуждением представляет собой резонансный усилитель с цепью обратной связи, по которой часть напряжения выходных колебаний подается обратно ко входу — на управляющую сетку. Принцип самовозбуждения состоит в следующем. Если к лампе усилителя приложить управляющее напряжение, то в анодном контуре возникнут усиленные колебания.

3. Генераторы последовательного возбуждения . У генераторов последовательного возбуждения ток возбуждения равен току якоря .

4. Генераторы смешанного возбуждения. В генераторе со смешанным возбуждением имеются две обмотки возбуждения: основная (параллельная) и вспомогательная (последовательная). Наличие двух обмоток при их согласном включении позволяет получать приблизительно постоянное напряжение генератора при изменении нагрузки.

5. Генератор параллельного возбуждения. У генератора параллельного возбуждения обмотка возбуждения питается от собственного якоря Электродвижущая сила в якоре появляется в результате самовозбуждения машины, происходящего под действием остаточного магнетизма в полюсах и ярме статора. Для того чтобы в машине появился магнитный поток остаточного магнетизма, она хотя бы один раз должна быть намагничена путем пропускания тока через обмотку возбуждения oт постороннего источника. Так как обмотка воз¬буждения подключена к якорю, то ЭДС создает в ней небольшой ток. Этот ток, протекая по обмотке возбуждения, увеличивает магнитный поток полюсов, который в свою очередь увеличивает ЭДС в якоре. Увеличение ЭДС вызывает повышение тока в обмотке возбуждения, который еще сильнее увеличивает магнитный поток полюсов и ЭДС, наводимую в якоре, что вызывает дальнейшее возрастание тока возбуждения.

Автомобильный генератор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения, двигателя автомобиля в электрическую. Автомобильный генератор используется для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, а также для питания штатных электропотребителей таких как бортовой компьютер, габаритные огни и другие. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надежности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля.

В современных автомобилях применяются вентильные генераторы. Это синхронные трехфазные электрические машины переменного тока, которые — как отечественные, так и зарубежные — имеют очень похожие конструкции и отличаются, если оставить в стороне качество изготовления, только габаритами, расположением присоединительных мест и отдельных узлов.

Статор автомобильного генератора представляет собой кольцо с 18 обмотками: по 6 на каждую фазу. Каждая обмотка имеет 5 витков.

На валу ротора установлены контактные кольца, на которые с помощью щёток подается напряжение с АКБ. В результате, через обмотку возбуждения ротора начинает протекать ток, который создаёт магнитное поле.

После запуска двигателя ротор приводится во вращение, и вращающееся магнитное поле ротора начинает пересекать обмотки статора, в результате чего в каждой обмотке возникает электродвижущая сила и переменный ток.

С помощью выпрямительного блока переменный ток обмоток статора преобразуется в постоянный. Выпрямительный блок состоит из двух алюминиевых пластин, в которые запрессовано по три диода.

Напряжение, вырабатываемое генератором, в наибольшей степени зависит от частоты вращения ротора и силы тока в обмотках возбуждения.

Для нормальной работы потребителей напряжение, вырабатываемое генератором, должно быть в пределах 13,7 – 14,5 В.

При большой частоте вращения коленчатого вала напряжение, вырабатываемое генератором, растёт. Для того чтобы выдаваемое генератором напряжение удерживалось в пределах 13,7 – 14,5 В, используются реле-регуляторы напряжения. Если напряжение превышает допустимые 14,5 В, реле-регулятор прерывает цепь обмотки возбуждения ротора и ток через обмотку возбуждения не идёт. В результате, напряжение, выдаваемое генератором начинает падать, и когда оно вновь попадает в интервал 13,7 – 14,5 В, подача тока в обмотку возбуждения ротора возобновляется.

Корпус (5) и передняя крышка генератора (2) служат опорами для подшипников (9 и 10), в которых вращается якорь (4). На обмотку возбуждения якоря напряжение от аккумулятора подается через щетки (7) и контактные кольца (11). Якорь приводится в движение посредством клинового ремня через шкив (1). При запуске двигателя, как только якорь начинает вращаться, создаваемое им электромагнитное поле индуцирует переменный электрический ток в обмотке статора (3). В выпрямительном блоке (6) этот ток становится постоянным. Далее ток через совмещенный с выпрямительным блоком регулятор напряжения поступает в электросеть автомобиля для питания системы зажигания, освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов и др. Аккумуляторная батарея подключится к числу этих приборов и начнет подзаряжаться чуть позднее, как только электроэнергии, вырабатываемой генераторной установкой, станет достаточно, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование всех потребителей.

1. Генератор электрического тока, содержащий корпус из магнитопроводящего материала с расположенным на нем статором с рабочими обмотками, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен прерывателем магнитного потока, а статор выполнен в виде двух составных магнитов с рабочими обмотками на их сердечниках, соосно расположенных с обеих сторон прерывателя, выполненного из магнитопроводящего материала в виде диска с двусторонним венцом торцевых зубьев, равномерно расположенных по окружности, количество которых не меньше количества сердечников в составном магните и кратно четырем, а боковые поверхности их лежат в плоскостях, проходящих через ось симметрии прерывателя, установленного с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси симметрии статора, а составной магнит содержит магнитопроводящий остов с укрепленными на нем аксиально намагниченными постоянными магнитами-сердечниками, на свободных торцах которых выполнены зубья, по форме и расположению аналогичные зубьям прерывателя, в количестве не меньше, чем два зуба и один паз или два паза и один зуб на каждом торце, при этом число сердечников кратно четырем, и каждая четверка зависимых сердечников расположена на двух взаимно перпендикулярных осях симметрии, на одинаковом для каждой четверки расстоянии от точки пересечения этих осей, причем зубья и пазы одной пары каждой четверки зависимых сердечников взаимно изменены по отношению к другой.

2. Генератор электрического тока по п. 1, отличающийся тем, что зубья прерывателя выполнены заостренными с боковых сторон.

3. Генератор электрического тока по п. 1, отличающийся тем, что составные магниты установлены таким образом, что количество образованных ими взаимно притягивающихся и взаимно отталкивающихся пар сердечников одинаково.

Текст

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, вырабатывающим электрический ток. Известна электрическая машина, содержащая статор с полюсопереключаемой обмоткой с числом полюсов, выполненным в соотношении 1:2, и ротор с постоянными магнитами и чередующейся полярностью по окружности, одни из которых установлены на валу ротора неподвижно, а другие - с возможностью перемещения в аксиальном направлении, причем число неподвижных магнитов равно наименьшему числу пар полюсов статора обмотки [Авт. св. СССР №201522, кл. Н 02 К 21/00]. В известном устройстве часть активных материалов статора, которая располагается над неработающим магнитом, не выполняет полезной работы, является источником неизбежных потерь, что обуславливает низкий КПД. Известна электрическая машина комбинированного возбуждения, содержащая рабочую обмотку, размещенную в пазах пакета статора, ротор с постоянными магнитами и неподвижную обмотку возбуждения [Патент США №3348749, кл. 310-363]. В этом типе машин комбинированного возбуждения на пути потока неподвижной обмотки возбуждения имеются четыре воздушных зазора, что приводит к увеличению веса и габаритов обмотки. Наиболее близким техническим решением (прототипом) является электрическая машина, содержащая корпус из магнитопроводящего материала, рабочую обмотку, размещенную в пазах пакета статора, ротор с аксиально намагниченным постоянным магнитом и торцевыми системами когтеобразных полюсных наконечников и неподвижную обмотку возбуждения [Авт. св. СССР №184963. кл. Н 02 К 21/00]. В известном решении также на пути потока обмотки возбуждения имеются четыре воздушных зазора. Это приводит к увеличению необходимой намагничивающей силы обмотки возбуждения и, соответственно, ее объема и веса. Также к увеличению веса машины приводит значительная протяженность пути потока возбуждения по корпусу, сечение которого должно быть достаточно большим, чтобы пропустить поток возбуждения. Кроме того, наличие массивного ротора с аксиально намагниченным постоянным магнитом, неподвижной обмоткой возбуждения, также влияет на массу устройства. Вращение ротора, создающее пересечение магнитного поля статора, требует значительных энергозатрат, в т.ч. и на преодоление сил трения, вызванных массивным ротором, что значительно снижает КПД машины. В основу изобретения поставлена задача создать генератор электрического тока, в котором введение новых элементов, их форма и взаимное расположение позволят снизить силы трения, исключить пересечение магнитных силовых линий статора и силы, необходимые для этого пересечения, уменьшить массу устройства, и за счет этого повысить КПД. Для решения поставленной задачи генератор электрического тока, содержащий корпус из магнитопроводящего материала с расположенным на нем статором с рабочими обмотками, дополнительно снабжен прерывателем магнитного потока, а статор выполнен в виде двух составны х магнитов с рабочими обмотками на их сердечниках, соосно расположенных с обеих сторон прерывателя, выполненного из магнитопроводящего материала в виде диска с двусторонним венцом торцевых зубьев, равномерно расположенных по окружности, количество которых не меньше количества сердечников в составном магните и кратно четырем, а боковые поверхности их лежат в плоскостях, проводящих через ось симметрии прерывателя, установленного с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси симметрии статора, а составной магнит содержит магнитопроводящий остов с укрепленными на нем аксиально намагниченными постоянными магнитами-сердечниками, на свободных торцах которых выполнены зубья, по форме и расположению аналогичные зубьям прерывателя, в количестве не меньше, чем два зуба и один паз или два паза и один зуб на каждом торце, при этом число сердечников кратно четырем, и каждая четверка зависимых сердечников расположена на двух взаимно перпендикулярных осях симметрии на одинаковом для каждой четверки расстоянии от точки пересечения этих осей, при этом зубья и пазы одной пары каждой четверки зависимых сердечников взаимно изменены по отношению к другой. Кроме того, зубья прерывателя выполнены заостренными с боковых сторон. При этом составные магниты установлены таким образом, что количество образованных ими взаимно притягивающихся и взаимно отталкивающихся пар сердечников одинаково. В основу работы предложенной конструкции положен иной принцип по сравнению с аналогами. Возникновение электрического тока осуществляется за счет индуктируемой в обмотках катушек ЭДС не при пересечении обмотками магнитного поля, образованного постоянными магнитами-сердечниками, а при прерывании и замыкании магнитного потока за счет взаимодействия зубьев вращающегося прерывателя и зубьев сердечников. Перемещаясь мимо вершины зуба сердечника, зуб прерывателя не "пересекает" магнитный поток, который он образовал, замкнув собой магнитную цепь, а как бы "перерезает" его, для чего требуется значительно меньшее усилие. При этом отпадает надобность в роторе и, соответственно, силе, необходимой для его вращения, что существенно уменьшает массу устройства. Во взаимно перпендикулярных парах каждой четверки зависимых сердечников положение зубьев и пазов одной пары по отношению другой взаимно изменено, и это улучшает условия относительного смещения зубьев при вращении прерывателя магнитного потока, существенно уменьшая при этом затраты энергии на осуществление вращения. Наилучшее условие для получения данного результата возможно при числе сердечников, кратном четырем. Это уравновешивает взаимодействие притягивающих и отталкивающи х сил контактирующих зубьев и обеспечивает плавность работы. Увеличение количества сердечников повышает мощность генератора. Кроме того, прерыватель имеет незначительную в сравнении с ротором массу, что требует меньших затрат энергии на вращение. Выполнение зубьев заостренными с боковых сторон контрастирует разрыв и замыкание магнитного потока, что повышает вырабатываемую ЭДС. Составные магниты установлены соосно друг против друга таким образом, что количество образованных ими взаимно притягивающихся и взаимно отталкивающихся пар сердечников одинаково. Это уравновешивает взаимное силовое влияние составных магнитов, что улучшает условия их монтажа и способствует плавности вращения расположенному между ними прерывателю магнитного потока. Указанные преимущества предложенного генератора значительно повышают его КПД. На фиг. 1 представлено устройство, общий вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А (эскиз прерывателя); на фиг. 3 - сечение Б-Б (расположение сердечников и зубьев на одном составном магните); на фиг. 4 - сечение В-В (расположение сердечников и зубьев на другом составном магните); на фиг. 5 - разрез Г-Г (форма и расположение зубьев и пазов прерывателя магнитного потока); на фиг. 6 приведена схема взаимного расположения магнитных полюсов, а также зубьев и пазов прерывателя и сердечников (в развертке на фиг. 24 пазы в сравнении с зубьями для наглядности затушеваны). Генератор электрического тока содержит статор, состоящий из двух составных магнитов 1 и 2, прерыватель магнитного потока 3 и корпус 4 из магнитопроводящего материала, на котором соосно установлены статор и прерыватель, который выполнен из магнитопроводящего материала в виде диска с двухсторонным венцом торцевых зубьев 5, число которых кратно четырем, не меньше числа сердечников, и они заострены с боковых сторон, а боковые поверхности их лежат в плоскостях, проходящи х через ось симметрии прерывателя. Составной магнит 1 или 2 состоит из магнитопроводящего остова 6, на котором установлены аксиально намагниченные постоянные магниты-сердечники 7, выполненные в виде стержней. На свободных торцах эти х сердечников выполнены зубья, по форме и расположению аналогичные зубьям прерывателя. Количество их не меньше, чем два зуба и один паз или два паза и один зуб на каждом торце. Число сердечников кратно четырем, и каждая четверка зависимых сердечников расположена на двух взаимно перпендикулярных осях симметрии на одинаковом для каждой четверки расстоянии отточки пересечения этих осей, при этом зубья и пазы одной пары каждой четверки зависимых сердечников взаимно изменены по отношению к другой. Количество зубьев в венце прерывателя не меньше числа сердечников в составном магните и кратно четырем. Толщина зуба равна ширине паза. На сердечниках составных магнитов посажены катушки 8 с рабочими обмотками. Прерыватель неподвижно установлен на валу 9, лежащем на опоре 10, воспринимающей также осевую нагрузку на вал, который передает прерывателю вращение от электропривода 11. Генератор работает следующим образом. При вращении прерывателя магнитного потока 3 создаются два относительных положения зубьев и пазов сердечников 7 и прерывателя 3. Зубья, выполненные на указанных элементах, контактируют между собой или находятся напротив пазов. При перемене этих положений, обусловленной вращением диска, магнитные силовые линии составных магнитов прерываются (в положении "зуб напротив паза") или замыкаются (в положении "зуб напротив зуба"). Во втором положении замыкается магнитная цепь, состоящая из звеньев: зубья сердечника - сердечник - остов - сердечник противоположного полюса, расположенный диаметрально противоположно, его зубья - зубья прерывателя - зубья сердечника. В первом положении эта магнитная цепь прервана, т.к. зубья прерывателя смещены в сторону пазов сердечника. За счет этого в обмотках катушек 8 индуктируется ЭДС, и при подсоединении к выводам - концам обмоток - внешней нагрузки в цепи появляется электрический ток. На фиг. 3-6 применены условные обозначения полюсов магнитов-сердечников, в которые вошли общепринятые в научно-технической литературе литеры N и S (северный и южный полюсы магнита) и индексы к ним, справа: вверху - буквы "л" или "п" - принадлежность сердечника к левому или правому составному магниту; внизу - первая цифра двузначного числа означает порядковый номер (от начала развертки) радиально намагниченного магнита, образованного парой противоположно расположенных сердечников разных полюсов, вторая цифра - номер четверки зависимых сердечников. Индексы "л" и "п" различают также остовы 6 левого и правого составных магнитов – 6л и 6п. Обозначения сердечников необходимо при сборке составных магнитов. Пример. N31л означает: в левом составном магните третий по порядку от начала развертки северный полюс сердечника образует с другим магнитно соединенным через остов 6л с ним диаметрально противоположно расположенным сердечником южной полярности радиально намагниченный (подобно дугообразному) постоянный магнит, входящий в первую четверку зависимых сердечников. На фиг. 6 видно, что в данном положении прерывателя существуют 16 замкнутых магнитных цепей. Предлагаемый генератор электрического тока по сравнению с известными позволяет существенно уменьшить массу на единицу мощности, что снижает силы трения, исключить пересечение магнитных силовых линий обмоткой ротора и силы, необходимые для этого пересечения, т.е. повысить КПД генератора. Кроме того, упрощена конструкция устройства, существенно снижена мощность привода генератора, повышена технологичность изготовления, надежность и долговечность, упрощено обслуживание генератора.

9 і колектора 1. На валу якоря укріплений вентилятор 8, на колекторі розташовані нерухомі щітки 2.

Рис.10.4 - Будова машини постійного струму

У генераторі постійного струму відбувається перетворення механічної енергії, що підводиться від первинного двигуна, на електричну, яка знімається з обмотки якоря за допомогою колектора й щіток. До щіток генератора приєднуються споживачі електричної енергії.

Дія генератора основана на явищі електромагнітної індукції (див. п.4.2.2). ЕРС обмотки якоря Е машини постійного струму визначається конструкцією машини, швидкістю обертання якоря і величиною магнітного потоку, створюваного системою збудження:

Е = ^Р^Ф = спФ, В, (10.1)

де с =—— - конструктивна постійна машини, що залежить від типу обмотки а 60

якоря і числа пар полюсів; N - загальне число провідників якоря; а - число пар паралельних гілок обмотки якоря; р - число пар полюсів; п - швидкість обертання, об/хв; Ф - магнітний потік пари полюсів машини, Вб.

де Яя - сумарний опір кола якоря.

Таким чином, ЕРС якоря прямо пропорційна швидкості обертання машини і магнітному потоку. Звичайно швидкість обертання якоря теж є постійною величиною, тому регулювання величини ЕРС, а отже, і напруги генератора одержують зміною магнітного потоку шляхом регулювання струму в обмотках збудження полюсів. Якщо зовнішнє коло генератора розімкнуте (режим холостого ходу), то напруга на затискачах машини дорівнює ЕРС U0 = Е. Якщо генератор навантажений, то по обмотці якоря протікає струм, і напруга на затискачах машини стає меншою за ЕРС на величину падіння напруги на опорі в колі якоря:

ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Захисне заземлення і занулення

Одним з найбільш важливих заходів, що значно підвищують електробезпеку працюючих на будівництві людей, є правильне влаштування захисного заземлення. Захисне заземлення являє собою з'єднання металевих частин електрообладнання і установок за допомогою …

Класифікація умов робіт за ступенем електробезпеки

Роботи, здійснені в діючих електроустановках, щодо заходів безпеки підрозділяють на такі категорії: при повному знятті напруги; з частковим зняттям напруги; без зняття напруги поблизу і на струмоведучих частинах; без зняття …

Дія електричного струму на організм людини

Електричний струм, що діє на організм людини, може привести до наступних видів ураження: електричному удару, опіку, металізації шкіри, електричному знаку, механічному пошкодженню, електроофтальмії. При проходженні електричного струму через організм людини …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

В витке проводов, вращающемся в магнитном поле, наводится ток. Напряжение снимается с двух контактных колец, изолированных от вала, и через графитовые щетки поступает во внешнюю цепь. Такой ток будет переменным по направлению и по значению. Для увеличения генерируемого тока необходимо использовать дополнительные комплекты полюсов.

Рис. 14.5. Трехфазное выходное напряжение:

1 — первая фаза; 2 — вторая фаза; 3 — третья фаза; 4, 5 — угол сдвига между обмотками якоря соответственно 120° и 40°

В старых конструкциях ток возбуждения поступал от генератора постоянного тока или от возбудителя, сидящего на валу этого же генератора.

Современные генераторы имеют статическую систему самовозбуждения или же выполняются в виде высокоскоростных генераторов бесщетачного типа. Система возбуждения должна управлять реактивной составляющей мощности при том или ином характере нагрузки.

Коэффициент мощности цепи — это косинус угла фазового сдвига между вектором напряжения и тока. При чисто активной нагрузке напряжение и ток совпадают по фазе, коэффициент мощности равен единице. Электрическая мощность в цепи с активным сопротивлением равна произведению значений напряжения и тока. При индуктивной или емкостной нагрузке в сочетании с активной напряжение и ток не совпадают по фазе и коэффициент мощности будет меньше единицы. Электрическая мощность равна произведению напряжения на ток и на коэффициент мощности. При увеличении нагрузки напряжение генератора переменного тока уменьшается, причем это снижение тем больше, чем ниже коэффициент мощности нагрузки. Следовательно, система возбуждения, поддерживающая на выходе генератора переменного тока номинальное напряжение, должна реагировать как на изменение тока в нагрузке, так и на фазовый сдвиг. При этом также необходимо принимать во внимание изменение частоты вращения первичного двигателя.

Ручное управление возбуждением — это трудоемкая операция, поэтому чаще используют автоматический регулятор напряжения, представляющий собой цепь обратной связи, по которой передается напряжение с выхода генератора переменного тока на усилитель. В случае отклонения напряжения генератора от номинального значения появляется сигнал рассогласования, который поступает на усилитель и изменяет возбуждение для корректировки напряжения. В автоматическом регуляторе напряжения есть также элементы стабилизации, предотвращающие рысканье (флуктуации) постоянного напряжения или перерегулировку. В эксплуатации находятся различные типы автоматических регуляторов напряжения в виде угольных столбов, магнитных усилителей, электронных устройств и др. Генераторы переменного тока постоянного возбуждения имеют систему самовозбуждения, а не возбудитель постоянного тока.

Рис. 14.7. Схема распределительной системы электроэнергии переменного тока:

1 — цепи питания освещения; 2 — цепи питания основных потребителей; 3 — понижающий трансформатор; 4 — цепи питания мощных потребителей; 5 — аварийное освещение; 6 — питание с берега; 7 — аварийное питание потребителя постоянным током; 8 — выпрямитель; 9 — батареи; 10— блокировка; 11 — аварийный генератор переменного тока; 12 — дизель-генератор; 13 — турбогенератор

Генераторы переменного тока этого типа обладают большой стабильностью напряжения при внезапных нагрузках, например при прямом пуске больших асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В системе со статическим возбуждением используются трансформаторы и выпрямители — набор последовательно-параллельных элементов для возбуждения генератора. Щетки и кольца применяются для передачи тока в обмотки возбуждения, установленные на роторе. Таким образом, напряжение на выходе генератора есть напряжение холостого хода и при появлении тока нагрузки обеспечивается избыточное возбуждение, достаточное для поддержания постоянного напряжения при любом характере нагрузки. Тщательный подбор компонентов создает систему, функционирующую как саморегулятор напряжения. Дополнительные трудности появляются при конструировании автоматического регулятора напряжения, если нужно учитывать изменение частоты вращения ротора первичного двигателя. Высокооборотный генератор переменного тока бесщеточного типа был разработан для того, чтобы можно было отказаться от возбудителей постоянного тока с коллектором и щеточным механизмом. Генератор переменного тока, ротор системы возбуждения и выпрямители закреплены на одном валу. Выходное напряжение системы возбуждения поступает через выпрямитель по проводам внутри пустотелого вала к обмоткам возбуждения генератора. В генераторе данного типа также используется автоматический регулятор напряжения.

Распределительная система. Напряжение питания поступает от генератора переменного тока на главный распределительный щит распределительной системы переменного тока (рис. 14.7). Значение напряжения обычно не превышает 415 В, но на некоторых больших установках может достигать 3300 В. К основным вспомогательным установкам высокое напряжение подается через выключатели.

Питание маломощного оборудования осуществляется по цепи с предохранителями или миниатюрными выключателями. Низкое напряжение питания применяется, например, для цепей освещения (220 В); оно поступает на распределительную систему через понижающий трансформатор.

Распределительная система должна быть трехпроводной с изолированной или заземленной нейтралью. Системы с заземленной нейтралью находят большое применение, несмотря на то что предпочтение отдается системам с изолированной нейтралью Системы с изолированной нейтралью могут выходить из строя от перепада высокого напряжения, который возникает при коммутации или повреждении системы, что может вызвать повреждение электрооборудования. При использовании систем с заземленной нейтралью возможна потеря управлением таким важным устройством, как рулевое, из-за дефекта в заземляющем проводе. Обрыв заземляющего провода в системе с изолированной нейтралью не приводит к исчезновению литания, а только фиксируется соответствующей индикаторной лампочкой. Следовательно, отдается предпочтение системам с изолированной нейтралью, так как обрыв питающего провода при этой системе не приводит к исчезновению напряжения, что недопустимо на судах.

Силовые системы переменного тока оборудуются контакторами и предохранительными устройствами такими же, как и для распределительных систем постоянного тока. Но оборудование этого типа имеет более простое конструктивное решение вследствие больших напряжений и меньших токов. Для токов до 100 А используется компактный контакторный прерыватель, выполняющий функцию предохранителя или автоматического выключателя. Как недостаток можно отметить, что при срабатывании устройства его обратное подключение осуществляется вручную. Другие разновидности этих устройств объединяются общим названием защитные автоматы, которые могут коммутировать токи до 1 кА. В системы переменного тока желательно включать электроизмерительные приборы или предохранительные устройства, фиксирующие обрыв цепи заземления.

Питание переменным током. При использовании для параллельной работы трехфазных генераторов переменного тока требуется большое количество электроизмерительных приборов, таких как амперметры, вольтметры, частотомеры и устройства синхронизации. Для большинства из этих приборов применяются понижающие трансформаторы, так как это необходимо для безопасной работы с приборами. Возможно также применение переключателей, например, между фазами генератора или шинами питания; следовательно, одним прибором можно измерять различные напряжения.

Используемая литература: "Основы судовой техники" Автор: Д.А. Тейлор

Читайте также: