устройство и принцип действия агрегата.
Генератор постоянного тока – это электрическая машина, производящая напряжение постоянной величины.
За этим вполне банальным определением кроется очень сложное устройство, являющееся практически совершенством технической мысли. Ведь с момента изобретения в конце XIX века устройство генератора постоянного тока не претерпело существенных изменений.
Никакая энергия не возникает просто так, ниоткуда. Она — всегда порождение другой силы. Это касается и электрического тока. Чтобы он возник, нужно магнитное поле, позволяющее использовать эффект электромагнитной индукции — возбуждение ЭДС во вращающемся проводнике.
Принцип работы генератора постоянного тока
Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами. На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения.
Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит. Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.
Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.
Есть несколько методов для решения вопроса: как подключить генератор к сети дома. Можно использовать перекидной или реверсивный рубильник, или же устанавливать агрегат с автоматической системой запуска.В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора. Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря.
Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.
Выясняем, как устроен агрегат
Как любая электрическая машина, генератор постоянного тока состоит из якоря и статора.
Якорь собирается из стальных пластин с углублениями, в которые укладываются обмотки. Их концы подсоединяются к коллектору, состоящему из медных пластин, разделенных диэлектриком. Коллектор, якорь с обмотками и вал электрической машины после сборки становятся единым целым.
Статор генератора является одновременно и его корпусом, на внутренней поверхности которого закрепляется несколько пар постоянных или электрических магнитов. Обычно используются электрические, сердечники которых могут быть отлиты вместе с корпусом (для машин малой мощности) или набраны из металлических пластин.
В зависимости от количества полюсов магнитов на статоре меняется и количество графитовых элементов. Сколько пар полюсов, столько и щеток.
Типы подключения электрических магнитов статора
Генераторы постоянного тока различаются по типу подключения электрических магнитов статора. Они могут быть:
- с независимым возбуждением;
- параллельным;
- последовательным.
При независимом возбуждении электрические магниты статора подключаются к автономному источнику постоянного тока. Обычно это делается через реостат. Достоинством такой схемы является возможность регулировки генерируемой электрической мощности в широких пределах. Недостатком – необходимость иметь дополнительный источник питания.
Остальные два способа являются частными случаями самовозбуждения генератора, которое возможно при небольшом остаточном магнетизме статора. При параллельной работе генератора постоянного тока электромагниты статора питаются частью генерируемого напряжения. Это самая распространенная схема.
Для выбора оптимальной температуры жала инструмента вполне возможно сделать регулятор мощности для паяльника своими руками. При этом существует несколько схем сборки, у которых есть свои преимущества и недостатки.С принципами работы симисторов познакомит эта статья. Как на таких полупроводниках собрать регулятор мощности, можно узнать тут.
При последовательном возбуждении цепь электромагнитов включается последовательно с нагрузочной цепью якоря. Величина тока, протекающего по электромагнитам, существенно зависит от нагрузки генератора. Поэтому такая схема используется только для подключения тяговых двигателей постоянного тока, которые при торможении переходят в режим генерации.
Применяется и смешанная схема подключения обмотки возбуждения – параллельно-последовательная. Для этого на каждом полюсе электромагнита должно быть две изолированные обмотки (включаемая последовательно обычно состоит всего из двух–трех витков). Такие электрические машины применяются в том случае, если требуется ограничить ток короткого замыкания в нагрузке. Например, в мобильных сварочных агрегатах.
Наличие коллекторно-щеточного узла существенно усложняет конструкцию электрической машины. Кроме того, передача генерируемой энергии через него осуществляется с большими потерями и физическими нагрузками. Поэтому, там где это возможно, машины постоянного тока заменяют асинхронными генераторами с выпрямительным мостом. Таковы, например, все автомобильные источники электроэнергии.
Устройство и принцип работы генератора постоянного тока на видео
Генератор постоянного тока: устройство и принцип действия
Одним из наиболее распространенных электрических устройств является генератор постоянного тока, принцип действия которого основан на таких понятиях, как электромагнитная сила и индукция. Согласно принципу обратимости электрических машин, данное устройство, в конкретных условиях, может выполнять функцию и генератора и электродвигателя.
Составные части генератора
Генератор постоянного тока состоит из двух основных частей – якоря и станины, где расположены электромагниты. На внутренней стороне станины устанавливаются сердечники полюсов, концы которых имеют полюсные наконечники. С помощью наконечников, магнитная индукция более равномерно распределяется по окружности якоря.
На сердечники надеваются катушки, входящие в состав обмотки возбуждения. Сама станина играет роль замыкающей части. Здесь расположены еще и дополнительные полюса, которые находятся между главными полюсами. Их катушки имеют последовательное соединение с якорем. Дополнительные полюса позволяют избежать появления искр на щетках коллектора, что значительно улучшает коммутацию.
Вращающаяся часть генератора называется ротором или якорем, имеющим цилиндрическую форму. Материалом для него служит листовая электротехническая сталь, толщиной до 1 мм. В пазах якоря размещена обмотка, которая соединяется в цепь с коллектором, установленным на якорном валу. Коллектор представляет собой ряд медных пластин, изолированных между собой. Коллектор взаимодействует с угольными или медными щетками, неподвижно установленными в специальных щеткодержателях.
Принцип действия
Генератор постоянного тока содержит две электрические цепи –якоря и возбуждения. С помощью постоянного тока, проходящего через цепь возбуждения и обмотку возбуждения, происходит создание основного магнитного поля.
В том случае, когда у генератора не два полюса, а четыре, то для обмотки якоря необходимо четыре щетки, попарно соединенные между собой. С помощью этих щеток обмотка разделяется на параллельные ветви, в количестве двух пар.
Когда к первичному двигателю прикладывается посторонняя механическая сила, происходит возбуждение магнитного поля и в якоре появляется электродвижущая сила. После этого, с помощью коллектора и щеток, постоянный ток уходит к внешней цепи. В этом случае устройство работает в качестве генератора. Когда к якорю и обмотке возбуждения подключается постоянное напряжение, то проходящий через обмотку электрический ток, взаимодействует с полем, создавая вращающий момент, который приводит якорь в движение. В таком варианте, генератор функционирует как электродвигатель.
Устройство и принцип действия генератора постоянного тока
Принцип действия генератора постоянного тока
Простейшим генератором является виток, вращающийся в магнитном поле полюсов N и S. В таком витке индуктируется переменная во времени э. д. с. Поэтому при соединении концов витка с контактными кольцами, вращающимися вместе с витком, в нагрузке через неподвижные щетки протекает переменный ток, т. е. такая машина является генератором переменного тока.
При вращении витка коллекторные пластины также вращаются вместе с валом машины и каждая из неподвижных щеток 2 и 3 соприкасается то с одной, то с другой пластиной. Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они переходили с одной пластины на другую в тот момент, когда э. д. с, индуктируемая в витке, была равна нулю. В этом случае при вращении якоря в витке индуктируется переменная э. д. с, изменяющаяся синусоидально при равномерном распределении магнитного поля, но каждая из щеток соприкасается с той коллекторной пластиной и соответственно с тем из проводников, который в данный момент находится под полюсом определенной полярности. Следовательно, э. д. с. на щетках 2 и 3 знака не меняет, и ток по внешнему участку замкнутой электрической цепи протекает в одном направлении от щетки 2 через сопротивление r к щетке 3. Однако несмотря на то, что направление э. д. с. во внешней цепи остается неизменным, величина ее меняется во времени, т. е. получена не постоянная, а пульсирующая э. д. с. Ток во внешней цепи будет также пульсирующим. Если поместить на якоре два витка под углом 90° один к другому и концы этих витков соединить с четырьмя коллекторными пластинами, то пульсация э. д. с. и тока во внешней цепи значительно уменьшится. При увеличении числа коллекторных пластин пульсация быстро уменьшается и при 16 пластинах на пару полюсов становится менее 1%. Таким образом, при большом числе коллекторных пластин э. д. с. и ток практически постоянны.
Устройство генератора постоянного тока
Неподвижная часть в машинах постоянного тока является индуктирующей, т. е. создающей магнитное поле, а вращающаяся часть является индуктируемой (якорем).
Неподвижная часть машины (рис. 134, а) состоит из главных полюсов 1, дополнительных полюсов 2 и станины 3. Главный полюс (рис. 134, б) представляет собой электромагнит, создающий магнитный поток. Он состоит из сердечника 4, обмотки возбуждения 7 и полюсного наконечника 8. Полюсы крепятся на станине 6 с помощью болта 5. Сердечник полюса отливается из стали и имеет поперечное сечение овальной формы. На сердечнике полюса помечена катушка обмотки возбуждения, намотанная из изолированного медного провода. Катушки всех полюсов соединяются последовательно, образуя обмотку возбуждения. Ток, протекающий по обмотке возбуждения, создает магнитный поток. Полюсный наконечник удерживает обмотку возбуждения на полюсе и обеспечивает равномерное распределение магнитного поля под полюсом. Полюсному наконечнику придают такую форму, при которой воздушный зазор между полюсами и якорем одинаков по всей длине полюсной дуги. Добавочные полюсы имеют также сердечник и обмотку.
Добавочные
полюсы устанавливают в средних точках
меж главными полюсами, и число их может
быть либо равным число главных полюсов,
либо вдвое меньшим. Добавочные полюсы
устанавливают в машинах больших
мощностей, и они служат для уст ранения
искрения под щетками. В машинах малых
мощности добавочных полюсов обычно
нет. 
Станина отливается из стали и является остовом машины, На станине крепят главные и добавочные полюсы, а также на торцовых сторонах боковые щиты с подшипниками, удерживающими вал машины. С помощью станины машина крепится на фундаменте. Вращающаяся часть машины (якорь) (рис. 135, а) состоит из сердечника 1, обмотки 2 и коллектора 3. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали. Листы изолируются друг от друга лаком или бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. Стальные листы штампуют на станках по шаблону; они имеют пазы, в которых укладываются проводники обмотки якоря. В теле якоря делают воздушные каналы для охлаждения обмотки и сердечника якоря. Обмотку якоря выполняют из медного изолированного провода или из медных стержней прямоугольного поперечного сечения. Она состоит из секций, изготовленных на специальных шаблонах и укладываемых в пазах сердечника якоря. Одновитковая секция состоит из двух активных проводов, соединенных между собой. Секции могут иметь не один, а много витков. Такие секции называются многовитковыми. Обмотка тщательно изолируется от сердечника и закрепляется в пазах деревянными клиньями. Лобовые соединения укрепляются стальными бандажами. Все секции обмотки, помещенные на якоре, соединяются между собой последовательно, образуя замкнутую цепь. Провода, соединяющие две секции, следующие одна за другой по схеме обмотки, присоединяются к коллекторным пластина. Коллектор представляет собой цилиндр, состоящий из отдельных пластин. Коллекторные пластины изготовляют из твердотянутой меди и изолируют между собой и от корпуса прокладками из миканита. Для крепления на втулке коллекторным пластинам придают форму «ласточкина хвоста», который зажимается между выступом на втулке и шайбой, имеющими форму, соответствующую форме пластины. Шайба крепится к втулке болтами. Коллектор является наиболее сложной в конструктивном отношении и наиболее ответственной в работе частью машины. Поверхность коллектора должна быть строго цилиндрической во избежание биения и искрения щеток. Для соединения обмотки якоря с внешней цепью на коллекторе помещают неподвижные щетки, которые могут быть графитными, угольно-графитными или бронзо-графитными. В машинах высокого напряжения применяют графитные щетки, имеющие большое переходное сопротивление между щеткой и коллектором, в машинах низкого напряжения — бронзо-графитные щетки. Щетки помещают в особых щеткодержателях (рис. 135, б). Щетка 4, помещенная в обойме щеткодержателя, прижимается пружиной 5 к коллектору. На каждом щеткодержателе может находиться несколько щеток, включенных параллельно. Щеткодержатели укрепляются на щеточных болтах-пальцах, которые, в свою очередь, закреплены на траверсе. Для укрепления на щеточном пальце щеткодержатель имеет отверстие. Щеточные пальцы изолируются от траверсы изоляционными шайбами и втулками. Число щеткодержателей обычно равно числу полюсов. Траверса устанавливается на подшипниковом щите в машинах малой и средней мощности или прикрепляется к станине в машинах больших мощностей. Траверсу можно поворачивать и этим изменять положение щеток относительно полюсов. Обычно траверса устанавливается в таком положении, при котором расположение щеток в пространстве совпадает с расположением средних точек главных полюсов.
Генератор постоянного тока. Принцип работы, применение.
Современные условия развития производственной сферы предполагают использование большого количества электроэнергии в различных ее видах. Как правило, мы слышим о широком распространении и востребованности переменного тока, однако, во многих сферах используется и постоянный.
Для его получения используется особый вид энергогенерирующего оборудования – генератор постоянного тока. Данное устройство строится на принципе преобразования механической энергии в электрическую.
Как и другим источникам энергии, генератору постоянного тока свойственны такие основные характеристики, как:
- Номинальное напряжение;
- Номинальный ток;
- Мощность;
- Частота вращения.
В частности, показатели мощности таких установок могут очень существенно колебаться и находятся в диапазоне от нескольких КВт до 10 МВт.
Устройства данного типа, в свою очередь, подразделяются на 2 основные группы в зависимости от способа возбуждения:
- Генераторы с независимым возбуждением;
- Генераторы с самовозбуждением.
В первом случае обмотка возбуждения питается от посторонних источников энергии в виде вспомогательных генераторов или аккумуляторов. Также при небольших мощностях в качестве источника питания используется магнитоэлектрический принцип.
Во втором случае обмотка питается от энергии, вырабатываемой самим генератором.
Устройство генератора постоянного тока
Принципом, на котором основывается работа генератора постоянного тока, является электромагнитная индукция и устройство самой установки включает в себя несколько основных узлов.
- Неподвижная индуктирующая часть;
- Вращающаяся индуктируемая часть – якорь.
Неподвижная часть включает главные и дополнительные полюса, а также станину. Полюса представляют собой стальные сердечники с размещенными на них катушками с обмоткой возбуждения, как правило, из медного провода.
Вращающийся якорь включает стальной сердечник с медной обмоткой и коллектор.
Впоследствии при работе установки постоянный ток проводится через обмотку возбуждения и происходит образование магнитного потока полюсов.
Обе части генератора объединяются в одну цепь при помощи специальных неподвижных щеток из графита или графитного сплава.
Применение генераторов постоянного тока в жизни
Во многих сферах промышленности широко используются источники постоянного тока, что обусловлено особенностями технологического процесса и на сегодня является безальтернативным вариантом.
В частности, востребованы генераторы постоянного тока в электролизной промышленности, металлургии. Кроме того, часто такие установки применяют на судах, тепловозах, трамваях и в других направлениях транспортной сфере.
В металлургии установки постоянного тока необходимы для использования в работе прокатных станов.
1. Назначение и принцип действия генератора постоянного тока.
П
ри
вращении якоря машины в направлении по
часовой стрелке в проводниках обмотки
якоря индуктируется ЭДС, направление
которой может быть определено по правилу
правой руки. Значение индуктируемой в
проводнике ЭДС 
,где В — магнитная индукция; / — активная длина
проводника; v – линейная
скорость перемещения проводника. Полная
ЭДС якоря рассматриваемой машины равна 
. ЭДС Eg является переменной, так как проводники
обмотки якоря проходят попеременно под
северным и южным полюсами, в результате
чего направление ЭДС в проводниках
меняется. Если обмотка якоря с помощью
щеток замкнута через внешнюю цепь, то
в обмотке возникает переменный ток, а
во внешней цепи — постоянный. Это
объясняется тем, что под верхней щеткой
всегда находится пластина, соединенная
с проводником, расположенным под северным
полюсом, а под нижней щеткой — пластина,
соединенная с проводником, расположенным
под южным полюсом. В результате этого
полярность щеток и направление тока во
внешней цепи остаются неизменными.
Таким образом, в генераторе коллектор
является механическим выпрямителем,
который преобразовывает переменный
ток обмотки якоря в постоянный ток
внешней цепи.
2. Назначение и принцип действия двигателя постоянного тока.
Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор простейшей машины имеет два полюса (1) и ярмо (на рис. не показано). Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря (2) и коллектора (3). Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, уложенной в пазах сердечника якоря. Обмотка якоря имеет один виток, соединенный с изолированными от вала двумя медными пластинами коллектора. Обмотка якоря соединяется с внешней цепью коллектором и щетками (4).
Основной магнитный поток в машинах постоянного тока обычно создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S, и от него через Ярмо снова к северному полюсу, преодолевая дважды воздушный зазор. Сердечники полюсов выполняются из электротехнической стали.
5
.
Способы возбуждения машин постоянного
тока. Генераторы
постоянного тока могут быть независимого
возбуждения и с самовозбуждением.
Генераторы независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением, в которых обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику постоянного тока, и на магнитоэлектрические генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения подразделяются на генераторы параллельного возбуждения, генераторы последовательного возбуждения, генераторы смешанного возбуждения . Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения расположенные на главных полюсах: параллельную и последовательную.
11. Условия самовозбуждения ГПТ параллельного возбуждения.
Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1. Наличие остаточного магнитного потока полюсов; 2. Правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того сопротивление цепи возбуждения RВ, при данной скорости вращения n, не должно превышать некоторого критического значения или скорость вращения при данном RВ должна быть выше некоторой критической величины. Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2-3% от номинального. Остаточный поток такой величины практически всегда имеется в уже работающей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.
Схема, особенности, принцип действия и устройство генератора постоянного тока
Эпоха электрификации началась не так давно и за пару столетий полностью изменила наш образ жизни. Посмотрите вокруг, везде, где только падает глаз, обязательно увидите какой-нибудь электрический прибор. Люди настолько привыкли к разным машинам, которые выполняют за них практически всю работу, что возникает иллюзия, будто бы так было всегда. Но заглянем за сторону завесы, скрывающей от нас процесс жизнедеятельности электрических друзей. Разберем принцип действия и устройство генератора постоянного тока.
Немного истории
Электричество наблюдали еще древние греки. Было замечено свойство янтаря притягивать к себе разные частицы. Люди считали это магнетизмом, присущим смоле. Но позже заметили способность и других материалов приобретать магнетизм. Например, стекло при натирании тоже начинало привлекать к себе мелкие легкие элементы: частицы бумаги, волоски и пыль. Так стало понятным, что магнитный эффект возникает по какому-то закону.
Впоследствии, в XVIII веке, был создан прототип современного конденсатора, окрещенный по имени изобретателя «лейденской банкой». Этот несложный механизм умел накапливать заряд, который в то время считали своеобразной жидкостью, насыщающей твердые тела и способной перетекать от одного тела к другому с поразительной скоростью – на несколько миль за доли секунд.
Когда был открыт атом и его составляющие ядро и электрон, все стало на свои места. Люди поняли, что именно электроны и являются теми зарядами, которые создавали такие необъяснимые явления, как электрические разряды. Но пока это были лишь статические заряды. С опытов Фарадея и Эрстеда берет свое начало электричество, которое мы знаем сейчас. Они изобрели макет-генератор постоянного тока, устройство и принцип действия которого основаны на явлении электродвижущей силы ЭДС.
Сила движения электричества
Как воды реки приводит в движение притяжение земли, так заряженные частицы в проводнике заставляет перемещаться ЭДС. Эта сила тесно связана с магнитным явлением, а именно появляется, как только меняется поток, создаваемый магнитом. ЭДС способна работать только в веществе, где всегда в наличии есть свободные заряды. Таким свойством обладают металлы и солевые растворы.
ЭДС тем больше, чем быстрее изменяется интенсивность магнитных волн. Как известно, магнит два полюса имеет всегда. В соответствии с тем, в каком направлении изменяется поток относительно проводника, ток в проводнике течет в ту или иную сторону. Положительные и отрицательные заряды сами создают между собой энергетическое поле, которое мы называем напряжением, оно тем больше, чем сильнее суммарный электрический заряд одноименного полюса.
Что такое электрический генератор?
Конструкция или машина, которая способна преобразовывать любую механическую силу в электрическую энергию, получила название генератора электричества. Принцип действия и устройство генератора постоянного тока связаны с магнетизмом. Если взять постоянный магнит и пересекать поле его напряженности проводником, то в последнем появляется сила, заставляющая двигаться в одном направлении заряженные частицы – появляется ток. То же самое будет происходить при неподвижном проводнике и движущемся магните.
Экспериментально учеными установлено, что величина тока тем больше, чем больше:
- Величина магнитного потока между полюсами магнита.
- Скорость пересечения линий напряженности.
- Длина токоведущего провода.
Если же перемещать проводник параллельно тому, как идет поток, то индукции в нем не наблюдается. Из этого вывели закон правой руки, который помогает понять, в каком направлении движется ток. При расположении руки правой части тела ладонью так, чтобы в нее входили магнитные линии напряженного поля, а палец большой был отогнут и указывал туда, куда происходит движение проводника, оставшиеся четыре пальца покажут путь тока. В магните вектор движения поля направлен от севера к югу.
Схема работы элементарного генератора
Принцип действия и устройство генератора постоянного тока простого типа следующие: рамка изготовлена из токоведущего материала, насажена на ось и производит вращение между полюсами магнита. Каждый свободный конец рамки подсоединен к своему контакту, имеющему вид дугообразной пластины. Вместе контакты составляют окружность, разорванную в двух точках (коллектор). Эти полукруглые контакты подвижно соединены с подпружиненными проводящими щетками. Они снимают ток.
В пространстве рамка относительно контактов ориентирована так, что при пересечении каждой ее половины участков наибольшей величины магнитного потока щетки замкнуты на контактах. Когда же элементы рамки проходят фазу движения вдоль линий – щеточные контакты разомкнуты с коллектором.
Если подключить осциллограф, видно, что генератор постоянного тока устройство и принцип действия имеет такой, что выдает чередование полуволн, находящихся по одну сторону координат и изменяющих свое значение от нулевого к наивысшему и снова к нулю. Частота следования их зависит от скорости поворота рамки. Это означает, что ток в такой системе движется в одном направлении (постоянный), но имеет пульсирующий вид.
Принцип действия и устройство генератора постоянного тока
Реальный генератор тока постоянного устроен более сложно, хотя принцип его действия ничем не отличается от рассмотренного выше. Вместо одной рамки и пары полукруглых контактов он имеет множество рамок и контактов коллектора. Это, во-первых, повышает мощность такой машины, во-вторых, сглаживает пульсации тока, так как каждая рамка создает свою полуволну, которые, налаживаясь друг на друга, образуют суммарный ток. Такая вращающаяся система получила название якоря или ротора.
Магнит генератора тоже видоизменен. Его роль выполняет электромагнит, состоящий из обмотки и сердечника. Используя электромагниты, можно создавать большой магнитный поток, который не под силу для обычного постоянного. К тому же величину потока можно легко менять. Неподвижная часть генератора названа статором.
В зависимости от режима работы машины во время вращения вала, между статором и ротором наблюдаются следующие процессы:
- К генератору не подключена нагрузка. В случае такой холостой работы якорь производит вращение, в нем ЭДС наводится, но тока в обмотке нет, так как цепь не замкнута.
- Генератор постоянного тока, схема устройства которого подключена к цепи, работает в режиме нагрузки. В этом случае в якоре течет ток и появляется новая составляющая – магнитный поток, создаваемый якорем (реакция якоря). Этот поток движется в таком направлении, что противодействует основным силовым линиям, создаваемым электромагнитом. В результате реальная ЭДС будет ниже, то есть снижается мощность генератора. И чем больше нагрузка генератора, тем больше энергии тратится на преодоление реакции якоря при вращении вала.
Чтобы нивелировать магнитный поток якоря, в схему ротора вводят так называемые компенсационные обмотки, в которых образуется магнитный поток, ослабляющий реакцию якоря.
Типы генераторов, вырабатывающих постоянное электричество
Принцип действия и устройство генераторов постоянного тока отличаются по исполнению схемы возбуждения. Они бывают:
- Магнитоэлектрическими. В них для создания магнитного потока применяют постоянные магниты. Такие машины, обычно небольшой мощности, имеют высокий КПД, так как нет потерь в обмотках возбуждения. Недостаток устройств в сложности регулирования.
- Генераторами с независимой схемой возбуждения. Это устройства, обмотка электромагнитов которых запитана от сторонних источников питания: аккумулятора или генератора.
- Самовозбуждающимися генераторами постоянного тока. Такие устройства питают электромагниты от своего же якоря. Главным условием самовозбуждения является остаточный магнитный поток. Конструкция, принцип действия генераторов и схема их включения бывает компаундной, шунтовой и сериесной.
Принцип работы и устройство генератора из электродвигателя
Принцип обратимости электрических машин говорит о том, что любой электродвигатель может быть преобразован в генератор и наоборот. Ведь оба этих устройства используют ЭДС индукции, как основу своей работы. Только в двигателе на ротор подают электрический ток, который, создавая магнитный поток, отталкивается от полюсов магнита статора, совершая вращательное движение.
Если же вал двигателя вращать с определенной скоростью, в обмотках якоря начнет наводиться ЭДС индукции и потечет ток. Ограничение лишь в толщине провода обмотки якоря. Когда провод тонкий, то получить большую мощность у такого генератора не получится.
Где нашел применение источник постоянного тока?
Несмотря на то что постоянное электричество можно получить методом выпрямления переменного, широко используют генератор постоянного тока. Принцип действия, схема такой машины незаменимы на металлургических предприятиях, в мощных электролизных установках заводов. В транспортной промышленности агрегаты работают в электровозах, пароходных судах. Для питания возбуждающих обмоток генераторов переменного тока на электростанциях также применимы источники постоянного напряжения. Для бытовых целей разработаны динамо-машины тока постоянного. Их можно увидеть на велосипедах, где они питают осветительные фары.
Заключение
Генераторы тока постоянной полярности хороши тем, что могут вырабатывать электричество при разной скорости вращения вала. В них не нужно выдерживать четкую частоту, как, например, у генераторов переменного тока, где она должна быть в 50 Гц. Такие машины очень удобно использовать в качестве альтернативных источников электричества, например в ветрогенераторах.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую.
Принцип работы генератора постоянного тока
При вращении якоря создается магнитный поток, который возбуждает электрический ток в катушках, после чего этот ток (постоянный!!) идет на потребление.
Постоянный возможен при электромагнитной индукции
Генератор постоянного тока- нужно снимать электрическими специальными щетками
Генератор постоянного тока- статер выполнен виде обмоточного возбуждения
Генератор запускается про скорости движения вагона-40 км в час..
При скорости 40км в час запускается генератор постоянного тока, напряжение генератора больше.
Преимущество. Сразу вырабатывает ток. Не нужен выпрямитель. Обмотка возбуждения на полюсах. Акк.батарея заряжается стабильное напряжение в сети, обеспечивается с помощью релегенератора напряжения (_освещение)
ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую.
Принцип работы генератора переменного тока
В связи с тем, что ротор и статор имеет определенные «выступы», и в процессе вращения «выступы» чередуются со «впадинами», создается переменный!!! ток
8кВт- применяется в современных вагонах
Генераторы 2Г008ДцГ
Генератор переменнтого тока- это источник со смещенным возбуждением 2-х обмоточный и 3-х фазный генератор индуктивного типа
Индуктивный генератор (безконтактный) снимается со статера
Внктри крутится ротер.
Разница интервалов между ротером и статерем возникает магнитный поток..
Особенности переменного тока:
- не имеет обмотки на ротере
- не имеет щеток
- обмотки закладываются в позыв статора
- обмотка возбуждения виде 2-х кольцевых катушек расположенных в 2-х подшипниковых щетках
- ротер выполнен из равномерных расположенных рубцов
- три обмотки возбуждения:
-параллельные регулируется напряженение генератора в сети
— последовательные компенсируют реакции обмотки статера
— специальные- для облегчения автоматического регулирования напряжения генератора при малых нагрузках, при высоких скоростях вагонов..
Генератор работает в диапозоне от 650 до 2600 оборотов в минуту
В современных вагонах от 1000 до 4000 оборотов в минуту
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую
Генератор постоянного тока состоит:
Из неподвижной части статора , внутри которого закреплены полюсы (4шт) на концах установлены катушки обмотки возбуждения , они соединяться последовательно друг с другом и подключаются к РНГ (ре напряжение генератора). Внутри статора вращается якорь состоящий из вала, на который напрессован сердечник якоря , имеющий 25 пазов. В позы якоря уложена рабочая обмотка генератора , концы рабочей обмотки выведены на коллекторные пластины , с пластин коллекторных напряжение снимается с помощью графитовых щеток. Щетки расположены на поворотной траверсе , при изменения направления вращения валов генератора , щетки поворачиваются на 90 % , сохраняя тем самым неизменным полярности генераторов .ЭДС в рабочей обмотке возбуждения проводится за счет изменения магнитного потока.
Генератор запускается при скорости движения 40км в час
Реленапряжение сети освещения..
Генератор постоянного тока- нужно снимать специальными электрическими щетками
Преимущества:
-Постоянный ток
-не нужен выпрямитель
— обмотка возбуждения на полюсах
Недостатки:
— потеря мощности на скользящем контакторе между щетками и коллектором.
— сложен в тех.обслуживании и ремонт генераторов
-низкая удельная мощность максимум мощность в 5 киловат.
Генератор- первичный источник, заряд батареи . отличаются по мощности мин – 5 киловат и максимум – 32.
Особенности конструкции вагонных ламп накаливания
Накаливания – повышенная виброустойчивость , специальный цоколь (софитный или штифтовый)
штыревой цоколь – это главная особенность вагонных ламп. Лампа накаливания не более 40 ватт. 50 и 110 вольт.
Технико-экономические показатели люминесцентных ламп
1.Сложность конструкций- сложная
2. Сложность ПРА –сложная
3. Цветность- естественный
4. Светоотдача- 35-37 люм на Вт
5. Срок службы- 5000ч
6. Ощущение- неблагоприятные
7. Пожароопасность- нет
8. Вредность – да
9. Боязнь перенапряжения- нет
10. Напряжение- 220V переменный
11. Род тока – переменный однофазный
12. Частота – от 400 до 5000Гц
13. Мощность – 20, 40 Вт
Кислотные АБ.
Состоят:
1. деревянные ящики — корпус.
2. эбонитовый бак.
3. карболитовые крышки.
4. положительные пластины — двуокись свинца Pb02 — темно коричневого цвета.
5. отрицательные пластины — губчатый свинец светло-серого цвета.
6. резьбовая пробка, в ней вентиляционные каналы.
7. соединительные шины (для последовательного соединения банок АБ).
8. Положительная и отрицательные клемы.
9. 25% раствор электролита чистой серной кислоты H2S04 дистилорованная вода.
Пример: 26 ВНЦ-400. 26 элементов на 52 В 56 элементов на 112 В.\
В – вагонная Н – никело Ц – цинковая 400 — емкость в А/ч.
Нельзя допускать глубокий разряд, происходит сульфатация пластин (до 47 В, 102 В).
Щелочные АБ
1. положительные пластины;
2. отрицательные пластины;
3. стальной неразборный бак;
4. плюсовая и минусовая клейма;
5. заливное отверстие;
6. резьбовая пробка, в ней вентиляционные каналы;
7. резиновый изолирующий чехол;
8. эбонитовые палочки между «+» и «-» пластинами
9. раствор электролита 10% едкого калия с дистиллированной водой.
Пример: 40 ВЖН 300.
40 — количество банок (52 В)В – вагонные Ж – железно Н – никелевые 300 — емкость АБ в А/ч.
Щелочные АБ дешевле кислотных, обладают большей механической прочностью не выходят из строя в результате действия низких температур, имеют большой срок службы, не требуют такого тщательного как кислотные, вследствие этого щелочные батареи получают все большее распространение. Однако основные недостатки щелочных батарей является низкое КПД (отдача по энергии) и значительное их внутреннее сопротивление, большое количество банок 26 против 40.
Что собой представляет аккумуляторная батарея вагона:
Аккумуляторные батареи размещаются под вагоном в специальных ящиках, оборудованных вентиляцией для удаления взрывоопасной смеси, образующейся при заряде батареи.
Электролит: водный раствор КОН
Причинами взрыва АБ могут быть:неисправность вентиляции аккумуляторной батареи, наличие огня, не плотность контактов соединительных клемм, наличие «глухих» (короткозамкнутых) аккумуляторов
СКНБП (П- позисторная)
Наличие на электрощите дополнительная лампочка питания и вместо легкоплавкого сплава установлен полупроводниковый терморезистор…
В случаи неисправности электрической цепи срабатывает прерывистый сигнал.
В этом случае проводник не срывает стоп-кран, а вызывает ПЭМ или НЛП
При срабатывании постоянного сигнала СКНБП в независимости от местности срываем стоп-кран.Термодатчик в плавки и вставки расплавляется при t 83-93С
В случаи неисправности СКНБ ИЛИ СКНБП на стоянках более 5 минут проводник обязан проверить нагрев буксового узла
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую.
Принцип работы генератора постоянного тока
При вращении якоря создается магнитный поток, который возбуждает электрический ток в катушках, после чего этот ток (постоянный!!) идет на потребление.
Постоянный возможен при электромагнитной индукции
Генератор постоянного тока- нужно снимать электрическими специальными щетками
Генератор постоянного тока- статер выполнен виде обмоточного возбуждения
Генератор запускается про скорости движения вагона-40 км в час..
При скорости 40км в час запускается генератор постоянного тока, напряжение генератора больше.
Преимущество. Сразу вырабатывает ток. Не нужен выпрямитель. Обмотка возбуждения на полюсах. Акк.батарея заряжается стабильное напряжение в сети, обеспечивается с помощью релегенератора напряжения (_освещение)