Достоинства и недостатки генератора с последовательным возбуждением. Генератор постоянного тока: устройство, применение

В данной статье рассмотрим генератор постоянного тока и его применение в различных сферах. Генератор — это, проще говоря, «создатель» энергии, которая применяется впоследствии в приборах, предназначенных для преобразования этой энергии в конечном счете с пользой для человека. А какая польза для нас может быть от этого генератора? И где, собственно, его применяют, и для чего?

Польза от генератора

Его основное применение может быть на заводах, фабриках, в строительстве объектов. Также на электростанциях и даже на судах применяется постоянный ток. Генератор постоянного тока является востребованным, и его применение возрастает, только потому, что его мощность, в отличие от переменного типа, больше при одинаковых габаритных размерах. А самое главное — это высокая надежность его простой схемы, позволяющей работать намного дольше и значительно увеличивающей срок службы.

Устройство

Видов указанного прибора существует огромное количество, но принцип всегда один и тот же. Вот как раз и следует рассмотреть принцип действия генератора постоянного тока. Сначала мы его сравним с генератором переменного типа, чтобы понять, чем же они различаются. Генератор постоянного тока имеет ротор с конструкцией барабанного типа. А крепление индуктора находится в статоре, который неподвижен и сделан из чугуна или стали. Правда, из стали отливается в редких случаях, потому что данный сплав предназначен для металлургических заводов узкого профиля.

Внутри статора есть специальные крепления, на которые наматываются провода из сплава меди, от которых мы получаем магнитное поле. В принципе отличий немного, но для получения постоянного тока, без выпрямителей, данный вид намного эффективнее, чем устройство переменного типа. Генератор постоянного тока имеет наиболее распространенную модель, называемую коллекторной, которая, в отличие от переменного типа, имеет раздельные кольца.

К ним присоединяются концы обмотки якоря генератора. Эти раздельные кольца имеют изоляцию между собой и находятся на общем цилиндре, то есть вращаются на общей оси, а также на них прижимаются щетки из сплава на основе меди и графита. И собственно, с этих щеток выводится постоянный ток во внешнюю цепь.

Сварочный генератор

Главным образом постоянный ток применяется в сварочных аппаратах. Сварочный генератор постоянного тока чаще всего используют в местах, где отсутствует электрический переменный ток.

Существуют данные устройства и переменного тока. Но как показывает практика, их меньше используют в связи с меньшей универсальностью для питания сварочной дуги. В качестве топлива для сварочного постоянного генератора может служить дизель либо бензин. Бензиновые бывают более компактные и поэтому их удобно использовать в домашнем хозяйстве или на приусадебном участке.

Давайте разберем принцип действия генератора постоянного тока , познакомимся с его конструктивными особенностями и принципом действия.

Работает основываясь на использовании закона электромагнитной индукции . Согласно этому закону, в проводнике, который движется в магнитном поле и пересекает магнитный поток, индуцируется ЭДС.

Магнитопровод по которому замыкается магнитный поток является одной из основных частей генератора постоянного тока .

Магнитная цепь генератора постоянного тока (изображен на рисунке 1) состоит из неподвижной части — статора (1) и вращающейся части — ротора (4).

Статор представляет собой стальной корпус, к которому присоединены остальные детали машины, в том числе магнитные полюсы (2). На магнитные полюсы насажена обмотка возбуждения (3), которая питается постоянным током и создает основной магнитный поток Ф0.

Магнитная цепь генератора постоянного тока с четырьмя полюсами.

Листы, из которых собирается магнитная цепь ротора: а — с открытыми пазами, б — с полузакрытыми пазами

Ротор машины собирают из штампованных стальных листов с пазами по окружности и с отверстиями, предназначенными для вала и вентиляции. Рабочая обмотка генератора постоянного тока вставляется в пазы ротора (5 на изображении 1). Этой обмоткой индуцируется ЭДС основным магнитным потоком. Обмотку также называют обмоткой якоря, поэтому

ротор генератора постоянного тока принято называть якорем.

Значение ЭДС генератора постоянного тока может изменяться, но ее полярность остается величиной постоянной. Принцип действия генератора постоянного тока изображен на рисунке 3.

Магнитный поток создается полюсами постоянного магнита. Допустим, обмотка якоря состоит из одного витка, у которого концы присоединены к различным полукольцам, находящимся в изоляции друг от друга. Из этих полуколец формируется коллектор, совершающий вращения вместе с витком обмотки якоря. Одновременно с этим вдоль коллектора двигаются неподвижные щетки.

При вращении витка в магнитном поле в нем индуцируется ЭДС:

e = B*l*v

• где В — магнитная индукция, l — длина проводника, v — его линейная скорость.

При совпадении плоскости витка с плоскостью осевой линии полюсов (при этом виток расположен вертикально), проводники пересекают максимальный магнитный поток . В это время в них индуцируется максимальный показатель ЭДС. В том случае когда виток принимает горизонтальное положение, ЭДС в проводниках равна нулю.

В проводнике направление ЭДС определяется по правилу правой руки (на рисунке 3 оно показано в виде стрелок). Когда при вращении витка проводник переходит под другой полюс, направление ЭДС в нем меняется на обратное. Но поскольку коллектор вращается вместе с витком, а щетки неподвижны, то к верхней щетке всегда присоединен проводник, который находится под северным полюсом, ЭДС которого направлена от щетки. В результате полярность щеток остается неизменной, а следовательно, остается неизменной по направлению ЭДС на щетках — е (рисунок 4).

Простейший генератор постоянного ток а.

Изменение во времени ЭДС простейшего генератора постоянного тока.

Несмотря на то что ЭДС простейшего генератора постоянного тока

постоянна в направлении, по своему значению она изменяется. Поскольку за один оборот витка ЭДС принимает 2 раза значение равное нулю и 2 раза максимальное. Для большинства приемников постоянного тока ЭДС с такой большой пульсацией непригодна и, строго говоря, ее нельзя назвать постоянной.

Чтобы уменьшить пульсацию, обмотку якоря генератора постоянного тока делают из большого числа витков (катушек), а коллектор из большого числа коллекторных пластин, которые изолированы друг от друга.

Для того чтобы рассмотреть подробнее процесс сглаживания пульсаций возьмем в качестве примера обмотку кольцевого якоря (рисунок 5). Она состоит из четырех катушек (1, 2, 3, 4), по два витка в каждой. Якорь двигается по направлению часовой стрелки с частотой n и в проводниках обмотки якоря, которые расположены на внешней стороне якоря, индуцируется ЭДС (направление движения указано стрелками).

Обмотка якоря представляет собой замкнутую цепь, которая состоит из последовательно соединенных витков. При этом обмотка якоря относительно щеток представляет собой две параллельные ветви. На рисунке 5а одна параллельная ветвь состоит из катушки 2, вторая из катушки 4 (в катушках 1 и 3 ЭДС не индуцируется, и они обеими концами соединены с одной щеткой). На рисунке 5б якорь изображен в положении, которое он занимает через 1/8 оборота. В этом положении одна параллельная ветвь обмотки якоря состоит из последовательно включенных катушек 1 и 2, а вторая из последовательно включенных катушек 3 и 4.

Схема простейшего генератора постоянного тока с кольцевым якорем.

При вращении якоря по отношению к щеткам каждая катушка имеет постоянную полярность.

На рисунке 6а показано как при вращении якоря изменяется ЭДС катушек во времени. ЭДС на щетках равна ЭДС каждой из параллельных ветвей обмотки якоря.

Из рисунка 5 видно, что ЭДС параллельной ветви равна или сумме ЭДС двух соседних катушек или ЭДС одной катушки:

Как результат этого, заметно уменьшаются пульсации ЭДС обмотки якоря (рисунок 6б).

А значит увеличивая количество витков и коллекторных пластин можно получить практически постоянную ЭДС обмотки якоря.

Изменение во времени ЭДС катушек и обмотки кольцевого якоря.

Генераторами называют электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую. Принцип действия электрического генератора основан на использовании явления электромагнитной индукции, которое состоит в следующем. Если в магнитном поле постоянного магнита перемещать проводник так, чтобы он пересекал магнитный поток, то в проводнике возникнет электродвижущая сила (э.д.с), называемая э.д.с индукции (Индукция от латинского слова inductio — наведение, побуждение) , или индуцированной э.д.с. Электродвижущая сила возникает и в том случае, когда проводник остается неподвижным, а перемещается магнит. Явление возникновения индуцированной э.д.с. в проводнике называется электромагнитной индукцией. Если проводник, в котором индуцируется э.д.с, включить в замкнутую электрическую цепь, то под действием э.

д.с. по цепи потечет ток, называемый индуцированным током.
Опытным путем установлено, что величина индуцированной э.д.с., возникающей в проводнике при его движении в магнитном поле, возрастает с увеличением индукции магнитного поля, длины проводника и скорости его перемещения. Индуцированная э.д.с. возникает только тогда, когда проводник пересекает магнитное поле. При движении проводника вдоль магнитных силовых линий э.д.с. в нем не индуцируется. Направление индуцированной э.д.с. и тока проще всего определить по правилу правой руки (рис.1): если ладонь правой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, отогнутый большой палец показывал бы направление движения проводника, то остальные вытянутые пальцы укажут направление действия индуцированной э.д.с. и направление тока в проводнике. Магнитные силовые линии направлены от северного полюса магнита к южному.

Рис. 1. Определение направления индуцированной э.д.с. по правилу правой руки

Имея общее представление об электромагнитной индукции, рассмотрим принцип действия простейшего генератора (рис. 2). Проводник в виде рамки из медной проволоки укреплен на оси и помещен в магнитное поле. Концы рамки присоединены к двум изолированным одна от другой половинам (полукольцам) одного кольца. Контактные пластины (щетки) скользят по этому кольцу. Такое кольцо, состоящее из изолированных полу колец, называют коллектором, а каждое полукольцо — пластиной коллектора. Щетки на коллекторе должны быть расположены таким образом, чтобы они при вращении рамки одновременно переходили с одного полукольца на другое как раз в те моменты, когда э.д.с, индуцируемая в каждой стороне рамки, равна нулю, т. е. когда рамка проходит свое горизонтальное положение.

Рис. 2. Простейший генератор постоянного тока

С помощью коллектора переменная э.д.с, индуцируемая в рамке, выпрямляется, и во внешней цепи создается постоянный по направлению ток.
Присоединив к контактным пластинам внешнюю цепь с электроизмерительным прибором, фиксирующим величину индуцируемого тока, убедимся, что рассмотренное устройство действительно является генератором постоянного тока.
В любой момент времени t э.д.с. Е (рис. 3), возникающая в рабочей стороне Л рамки, противоположна по направлению э.д.с, возникающей в рабочей стороне Б. Направление э.д.с. в каждой стороне рамки легко определить, воспользовавшись правилом правой руки. Э.д.с, индуцируемая всей рамкой, равна сумме э.д.с, возникающих в каждой ее рабочей стороне. Величина э.д.с в рамке непрерывно изменяется. В то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению, количество силовых линий, пересекаемых проводниками в 1 с, будет наибольшим и в рамке индуцируется максимальная э.д.с. Когда рамка проходит горизонтальное положение, ее рабочие стороны скользят вдоль силовых линий, не пересекая их, и э.д.с. не индуцируется. В период движения стороны Б рамки к южному полюсу магнита (рис.3 , а, б) ток в ней направлен на нас. Этот ток проходит через полукольцо, щетку 2, измерительный прибор к щетке /ив сторону А рамки. В этой стороне рамки ток индуцируется в направлении от нас. Своего наибольшего значения э. д.с. в рамке достигает тогда, когда стороны ее расположены непосредственно под полюсами (рис.3, б).

Рис. 3. Схема работы генератора постоянного тока

При дальнейшем вращении рамки э.д.с. в ней убывает и через четверть оборота становится равной нулю (рис. 3, в). В это время щетки переходят с одного полукольца на другое. Таким образом, за первую половину оборота рамки каждое полукольцо коллектора соприкасалось только с одной щеткой. Ток проходил по внешней цепи в одном направлении от щетки 2 к щетке 1. Будем продолжать вращать рамку. Электродвижущая сила в рамке снова начинает возрастать, так как ее рабочие стороны будут пересекать магнитные силовые линии. Однако направление э.д.с. изменяется на противоположное, потому что проводники пересекают магнитный поток в обратном направлении. Ток, индуцируемый в стороне А рамки, направлен теперь на нас. Но ввиду того, что рамка вращается вместе с коллектором, полукольцо, соединенное со стороной А рамки, соприкасается теперь не со щеткой 1, а со щеткой 2 (рис. 3, г) и по внешней цепи проходит ток того же направления, как и во время первой половины оборота. Следовательно, коллектор выпрямляет ток, т. е. обеспечивает прохождение индуцируемого тока во внешней цепи в одном направлении. К концу последней четверти оборота (рис.3, д) рамка возвращается в первоначальное положение (см. рис.3, а), после чего весь процесс изменения тока в цепи повторяется.
Таким образом, между щетками 2 и 1 действует постоянная по направлению э.д.с, и ток по внешней цепи всегда проходит в одном направлении — от щетки 2 к щетке 1. Хотя этот ток остается постоянным по направлению, он меняется по величине, т. е. пульсирует. Такой ток практически трудно использовать.
Рассмотрим, как можно получить ток с небольшой пульсацией, т. е. ток, величина которого при работе генератора мало изменяется. Представим себе генератор, состоящий из двух расположенных перпендикулярно один к другому витков (рис.4). Начало и конец каждого витка присоединены к коллектору, состоящему теперь из четырех коллекторных пластин.

Рис.4. Генератор постоянного тока с двумя витками

При вращении этих витков в магнитном поле в них возникает э.д.с. Однако индуцированные в каждом витке э.д.с. достигают своих нулевых и максимальных значений не одновременно, а позднее одна другой на время, соответствующее повороту витков на четверть полного оборота, т. е. на 90°. В положении, изображенном на рис.4, в витке 1 возникает максимальная э.д.с, равная Емах. В витке 2 э. д. с. не индуцируется, так как его рабочие стороны скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их. Величины э.д.с витков показаны на рис.5. По мере поворота витков э.д.с витка 1 убывает. Когда витки повернутся на 1/8 оборота, э.д.с. витка 1 станет равной Emin. В этот момент происходит переход щеток на вторую пару коллекторных пластин, соединенных с витком 2. Виток 2 уже повернулся на 1/8 оборота, пересекает магнитные силовые линии и в нем индуцируется э.д.с, равная той же величине Емах. При дальнейшем повороте витков э.д.с. витка 2 возрастает до наибольшей величины Емах. Таким образом, щетки оказываются все время соединенными с витками, в которых индуцируется э.д.с величиной от Emin до Емах.

Рис.5. Кривые пульсации электродвижущей силы двухвиткового генератора

Ток во внешней цепи генератора возникает в результате действия суммарной э.д.с. Поэтому он протекает непрерывно и только в одном направлении. Ток, как и прежде, будет пульсирующим, однако пульсация получается значительно меньше, чем при одном витке, так как э.д.с. генератора не снижается до нуля.
Увеличивая число проводников (витков) генератора и соответственно число коллекторных пластин, можно сделать пульсации тока очень малыми, т. е. ток по величине станет практически постоянным. Например, уже при 20 коллекторных пластинах колебания э.д.с. генератора не превысят 1 % среднего значения. Во внешней цепи получим ток, практически постоянный по величине.
Вместе с тем легко видеть, что генератор, изображенный на рис.4, имеет и очень существенный недостаток. В каждый определенный момент времени внешняя цепь присоединена посредством щеток лишь к одному витку генератора. Второй виток в этот же момент времени совершенно не используется. Электродвижущая сила, индуцируемая в одном витке, весьма мала, а значит и мощность генератора будет небольшой.
Для непрерывного использования всех витков их соединяют между собой последовательно. С этой же целью число коллекторных пластин уменьшают до количества витков обмотки. К каждой коллекторной пластине присоединяют конец одного и начало следующего витка обмотки. Витки в этом случае представляют собой последовательно соединенные источники электрического тока и образуют обмотку якоря генератора. Теперь электродвижущая сила генератора равна сумме э.д.с, индуцируемых в витках, включенных между щетками. Кроме последовательной, существуют и другие схемы соединения витков обмотки. Число витков берется достаточно большим, чтобы получить необходимую величину э.д.с. генератора. Поэтому и коллекторы тепловозных электрических машин получаются с большим количеством пластин.
Таким образом, благодаря большому числу витков обмотки удается не только сгладить пульсации напряжения и тока, но и повысить значение индуцируемой генератором э. д.с.
Выше был рассмотрен электрический генератор, состоящий из постоянных магнитов и одного или нескольких витков, в которых возникает ток. Для практических целей такие генераторы непригодны, так как от них невозможно получить большую мощность. Объясняется это тем, что создаваемый постоянным магнитом магнитный поток очень мал. Кроме того, пространство между полюсами создает для магнитного потока значительное сопротивление. Магнитный поток еще более ослабляется. Поэтому в мощных генераторах, к которым относятся и тепловозные, применяются электромагниты, создающие сильный магнитный поток возбуждения (рис.6). Для уменьшения магнитного сопротивления магнитопровода генератора витки обмотки размещают на стальном цилиндре, который заполняет почти все пространство между полюсами.
Этот цилиндр с помещенной на нем обмоткой и коллектором называется якорем генератора.

Рис. 6. Схема генератора с электромагнитной системой возбуждения и стальным массивным якорем

Обмотка возбуждения генератора расположена на сердечниках главных полюсов. При прохождении по ней тока создается магнитное поле, называемое полем главных полюсов. При разомкнутой внешней цепи генератора магнитные силовые линии располагаются в полюсах и якоре симметрично вертикальной оси (рис.7, а). Для уяснения особенностей работы электрической машины введем понятия о геометрической и физической нейтралях.
Геометрической нейтралью называется линия, проведенная через центр якоря перпендикулярно оси противоположных полюсов (горизонтальная линия 01-01). Физическая нейтраль представляет собой условную линию, которая разделяет зоны влияния северного и южного полюсов на обмотку якоря и проходит перпендикулярно направлению магнитного потока электромашины.
В проводнике обмотки, который при вращении якоря проходит физическую нейтраль, э.д.с. не индуцируется, так как такой проводник скользит вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их. В случае отсутствия тока в якоре (см. рис.7, а) физическая нейтраль n-n совпадает с геометрической нейтралью.

Рис. 7. Реакция якоря.
а — магнитный поток главных полюсов; б — магнитный поток, создаваемый обмоткой якоря; в — суммарный магнитный поток нагруженного генератора

При замыкании внешней цепи электрической машины ток пойдет и по обмотке якоря. Весь якорь в этом случае будет представлять собой мощный электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, по которой проходит ток. Следовательно, кроме потока полюсов, в нагруженном генераторе существует второй магнитный поток, называемый потоком якоря (рис.7, б). Магнитный поток якоря направлен перпендикулярно потоку главных полюсов. Оба магнитных потока накладываются друг на друга и образуют суммарное, или результирующее, поле, показанное на рис.7, в. Направление магнитного поля генератора в результате действия поля якоря смещается в сторону вращения якоря. В ту же сторону смещается и физическая нейтраль, которая занимает в этом случае положение n1-n1.
Влияние магнитного поля якоря на поле полюсов называется реакцией якоря. Реакция якоря отрицательно сказывается на работе генератора. Щетки М-М электрической машины должны быть всегда установлены по направлению физической нейтрали. Поэтому приходится смещать щетки генератора по отношению к геометрической нейтрали на некоторый угол Р (рис.7, в), так как в противном случае между щетками и коллектором возникает сильное искрение. Искрение вызывает подгар поверхности коллектора и щеток и выводит их из строя. Чем больше ток якоря, тем сильнее проявляется реакция якоря, тем на больший угол необходимо сдвигать щетки. При частых изменениях нагрузки тепловозного генератора пришлось бы почти непрерывно менять положение его щеток.
Реакция якоря не только смещает магнитное поле главных полюсов, но и частично ослабляет его, что приводит к уменьшению индуцируемой генератором э. д. с.
Для ослабления реакции якоря в генераторах между основными полюсами устанавливаются добавочные полюсы, а иногда с этой же целью в полюсные наконечники главных полюсов закладывают компенсационную обмотку. Добавочные полюсы создают дополнительное магнитное поле, которое в зонах установки щеток направлено навстречу полю якоря, вследствие чего действие его нейтрализуется (рис. 8).

Рис. 8. Схема генератора с добавочными полюсами

Однако этим не ограничивается положительное влияние добавочных полюсов на работу генератора. После прохода через нейтраль генератора направление тока в каждом витке обмотки (см. рис.7) очень быстро изменяется на противоположное. На нейтрали виток оказывается замкнутым накоротко щетками. Такой виток называют коммутирующим (Коммутация от латинского слова commutatio — изменение, перемена). В коммутирующих витках (секциях) обмотки якоря вследствие очень быстрого изменения направления тока возникает довольно большая э.д.с. самоиндукции и взаимоиндукции, которую называют реактивной э.д.с. Эта э.д.с. в коммутирующих секциях усиливается действием магнитного потока якоря, который они пересекают. Действие реактивной э.д.с. приводит к сильному искрению щеток. Добавочные полюсы рассчитывают так, чтобы их магнитный поток был несколько больше магнитного потока якоря. Благодаря этому в коммутирующих секциях индуцируется дополнительная э.д.с. Новая э.д.с. имеет направление, противоположное реактивной э.д.с, и гасит ее, предотвращая интенсивное искрение.
Магнитное поле якоря изменяется с изменением нагрузки (тока) генератора, поэтому для его нейтрализации необходимо изменять и поле компенсационных устройств. Обмотку добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря, и по ней проходит весь ток якоря. С увеличением тока генератора возрастает магнитный поток якоря, но вместе с этим возрастает и компенсирующий его магнитный поток добавочных полюсов.
Компенсационная обмотка позволяет дополнительно улучшить распределение магнитного потока в электрической машине. Так, из рис.7 легко видеть, что в результате действия реакции якоря магнитный поток главных полюсов становится неравномерным — с одной стороны полюса он усиливается, а с другой — ослабляется. Это приводит к неравномерной нагрузке якорной обмотки, часть витков окажется перегруженной, ухудшаются условия работы щеток.
С помощью компенсационной обмотки, расположенной на главных полюсах, устраняется искажение магнитного потока непосредственно под главными полюсами. Однако одновременное применение добавочных полюсов и компенсационной обмотки значительно усложняет конструкцию электрических машин. Если удается осуществить удовлетворительную работу электрической машины посредством применения добавочных полюсов, то компенсационную обмотку стараются не применять. Компенсационные обмотки нашли практическое применение лишь в мощных электрических машинах.

На следующих рисунках представлен генератор Г-21 на 12 В, 0.22 кВт, 1450 -7000 об/мин.

Принцип работы генератора постоянного тока основан на возникновении ЭДС в рамке, вращающейся в магнитном поле (рис. 6-1, а). За один оборот в каждой рабочей (активной) части рамки ЭДС дважды меняет знак. Чтобы ток во внешней цепи имел только одно направление (постоянное), применяют коллектор — два полукольца, соединенные с концами рамки, а рамку соединяют с внешней цепью через вращающийся коллектор и неподвижные щетки. Как только активная сторона рамки начнет пересекать линии магнитной индукции в противоположном направлении по сравнению с

предыдущим, соединенное с этой стороной полукольцо коллектора начнет соприкасаться с другой щеткой. Благодаря такому устройству направление тока во внешней цепи остается неизменным, хотя его значение изменяется (пульсирует, рис. 6-1, б).

Устройство промышленного генератора постоянного тока изображено на рисунке 6-2. На внутренней поверхности станины изготовленной из цельного чугунного литья, жестко укреплены главные полюсы 2 с обмотками возбуждения и дополнительные полюсы с обмотками для компенсации ЭДС самоиндукции и реакции якоря. В большинстве случаев электромагниты питаются от самого генератора. Внутри станины помещается якорь 3, представляющий собой металлический цилиндр, набранный из штампованных пластин электротехнической стали. В продольных пазах на поверхности якоря размещается обмотка якоря, состоящая из соединенных между собой секций. Для сглаживания пульсаций ЭДС и тока обмотка

якоря равномерно размещена по всей поверхности, магнитное сопротивление между полюсами уменьшается благодаря стальному сердечнику якоря. Выводы обмоток припаивают к изолированным друг от друга и от корпуса машины медным пластинам коллектора 4, причем конец одной секции и начало следующей припаивают к одной и той же пластине. Коллектор жестко укреплен на валу якоря, на этом же валу крепят и вентилятор. Вал якоря помещается в подшипники подшипниковых щитов 5, укрепляемых на боковых сторонах станины. Между якорем и полюсами статора образуется незначительный воздушный зазор, благодаря которому якорь может свободно вращаться. На цилиндрическую поверхность коллектора накладываются угольные щетки, вставленные в щеткодержатели 6. Для уменьшения сопротивления щетки часто прессуются из смеси угольного и медного порошка.

Машины постоянного тока часто делают многополюсными (рис. 6-3), при этом в каждой секции обмотки за один оборот значение и знак ЭДС изменяются столько раз, сколько полюсов. Магнитная цепь такой машины более сложная, при этом число пар щеток равно числу пар полюсов, а щетки одинаковой полярности соединяют вместе.

Принципы работы генератора постоянного тока рассмотрим более подробно.

Если якорь изготовить в виде кольца и на нем разместить обмотку в виде замкнутого тороида, то такой якорь называют кольцевым, а обмотку — спиральной. При вращении этого якоря в магнитном поле в витках его обмотки будут индуцироваться ЭДС (рис. 6-4, а). Оказывается, что в витках одной половины обмотки ЭДС имеет один знак, в витках другой половины — противоположный. Если витки равномерно распределены по поверхности якоря, то тока в обмотке не будет, так как действие ЭДС обеих половин взаимно компенсируется. Если, например, у витков с внешней стороны частично снять изоляцию и с двух противоположных сторон наложить две неподвижные щетки (а и b) так, чтобы при вращении якоря они могли касаться каждого витка, то легко заметить, что вся обмотка как бы разделится пополам и при вращении якоря витки одной половины обмотки будут постепенно переходить в другую, при этом число витков каждой половины, полярность и значение ЭДС будут оставаться неизменными. Если теперь подключить нагрузку к щеткам, то во внешней цепи и в каждой половине обмотки установится постоянный ток.

Очевидно, что для более полного использования ЭДС обмотки щетки надо подключать в тех точках, где ЭДС не наводится. Прямая, проходящая через две такие точки, называется геометрической нейтралью (ГН). При таком расположении щеток обмотка оказывается разделенной на две параллельные ветви, соединенные между собой и внешней цепью щетками. Если щетки сместить относительно геометрической нейтрали, то в части витков каждой параллельной ветви ЭДС будет иметь противоположную полярность, а под щетками может начаться искрение, так как в закорачиваемых щетками витках (секциях) ЭДС отлична от нуля.

Кольцевой якорь можно усовершенствовать, если не снимать изоляцию с витков обмотки, а сделать от них отводы, соединенные с пластинами коллектора, а щетки наложить на коллектор (рис. 6-4, б). Если у такой машины сделать четыре полюса, то обмотка разделится на четыре части (рис. 6-5, а). Если далее вместо двух щеток поставить четыре и одноименные соединить между собой (рис. 6-5, б), то обмотка будет иметь четыре параллельные ветви. Легко видеть, что с увеличением числа параллельных ветвей ток нагрузки может быть соответственно увеличен.

Рассмотренный выше кольцевой якорь со спиральной обмоткой имеет существенные недостатки. Во-первых, магнитный поток замыкается через стенку кольца (якоря), минуя внутреннюю полость, поэтому активной стороной каждого витка обмотки является та, которая расположена на поверхности, а внутренняя часть витка для получения ЭДС не используется и служит лишь соединительным проводником. Это обстоятельство приводит к нерациональному расходу меди. Во-вторых, спиральную обмотку нельзя сделать по шаблону, поэтому в настоящее время машины с кольцевым якорем не изготовляют.

Недостатки кольцевого якоря устраняют заменой его барабанным. Обмотки барабанного якоря (рис. 6-6) укладывают в специальные пазы на поверхности цилиндра (якоря) в виде отдельных секций, определенным образом соединенных с пластинами коллектора и между собой. Секция — это часть обмотки между двумя соседними отводами к коллектору. Обе стороны каждой секции являются активными; секции изготовляют по шаблону.

§ 105. 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 пластинам.

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.

%d0%b3%d0%b5%d0%bd%d0%b5%d1%80%d0%b0%d1%82%d0%be%d1%80%20%d1%81%20%d0%bf%d0%b0%d1%80%d0%b0%d0%bb%d0%bb%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d1%8b%d0%bc%20%d0%b2%d0%be%d0%b7%d0%b1%d1%83%d0%b6%d0%b4%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5%d0%bc — с русского на все языки

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────Айнский языкАканАлбанскийАлтайскийАрабскийАрагонскийАрмянскийАрумынскийАстурийскийАфрикаансБагобоБаскскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийБурятскийВаллийскийВарайскийВенгерскийВепсскийВерхнелужицкийВьетнамскийГаитянскийГреческийГрузинскийГуараниГэльскийДатскийДолганскийДревнерусский языкИвритИдишИнгушскийИндонезийскийИнупиакИрландскийИсландскийИтальянскийЙорубаКазахскийКарачаевскийКаталанскийКвеньяКечуаКиргизскийКитайскийКлингонскийКомиКомиКорейскийКриКрымскотатарскийКумыкскийКурдскийКхмерскийЛатинскийЛатышскийЛингалаЛитовскийЛюксембургскийМайяМакедонскийМалайскийМаньчжурскийМаориМарийскийМикенскийМокшанскийМонгольскийНауатльНемецкийНидерландскийНогайскийНорвежскийОрокскийОсетинскийОсманскийПалиПапьяментоПенджабскийПерсидскийПольскийПортугальскийРумынский, МолдавскийСанскритСеверносаамскийСербскийСефардскийСилезскийСловацкийСловенскийСуахилиТагальскийТаджикскийТайскийТатарскийТвиТибетскийТофаларскийТувинскийТурецкийТуркменскийУдмурдскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийФарерскийФинскийФранцузскийХиндиХорватскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧеркесскийЧерокиЧеченскийЧешскийЧувашскийШайенскогоШведскийШорскийШумерскийЭвенкийскийЭльзасскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЮпийскийЯкутскийЯпонский

 

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────АлтайскийАрабскийАрмянскийБаскскийБашкирскийБелорусскийВенгерскийВепсскийВодскийГреческийДатскийИвритИдишИжорскийИнгушскийИндонезийскийИсландскийИтальянскийКазахскийКарачаевскийКитайскийКорейскийКрымскотатарскийКумыкскийЛатинскийЛатышскийЛитовскийМарийскийМокшанскийМонгольскийНемецкийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПерсидскийПольскийПортугальскийСловацкийСловенскийСуахилиТаджикскийТайскийТатарскийТурецкийТуркменскийУдмурдскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрумскийФинскийФранцузскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧеченскийЧешскийЧувашскийШведскийШорскийЭвенкийскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЯкутскийЯпонский

Генераторы постоянного тока — MirMarine

Магнитный поток в генераторе постоянного тока (в его магнитной системе) создается при пропускании тока через катушки возбуждения (обмотки полюсных сердечников). В зависимости от способа питания обмоток возбуждения, генераторы делятся на генераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением.

В первых питание обмотки возбуждения производится от постороннего источника тока, а в генераторах с самовозбуждением питание обмотки возбуждения производится током самого генератора. Поэтому в первом случае цепь возбуждения и цепь якоря электрической связи не имеют, а во втором случае цепи возбуждения и якоря соединены между собой (рис. 171).

При этом в зависимости от схемы соединения обмотки возбуждения и якоря, генераторы с самовозбуждением делятся на три группы: генераторы параллельного возбуждения или шунтовые; генераторы последовательного возбуждения или сериесные; генераторы смешанного возбуждения или компаундные.

На судах морского флота генераторы с одной последовательной обмоткой возбуждения не применяются, так как у них ток возбуждения, а следовательно, и напряжение на зажимах в сильной степени зависят от нагрузки генератора.

В генераторах с параллельной обмоткой возбуждения с увеличением нагрузки во внешней цепи напряжение на зажимах генератора снижается, что является большим недостатком этих генераторов.

У генераторов смешанного возбуждения полюсные сердечники имеют по две обмотки: одна включена последовательно с обмоткой якоря, а вторая — параллельно. При такой схеме включения устраняются недостатки, присущие генераторам по-следовательного и параллельного возбуждения.

На судах морского флота, согласно Правилам Регистра, устанавливают в основном генераторы со смешанным возбуждением, так как у этих генераторов обеспечивается постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузок на генераторы.

Похожие статьи

Метки: Электрооборудование, Электрические машины

Для того, чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.

Машины постоянного тока с параллельным возбуждением

Шунтовые машины — см. Машины постоянного тока с параллельным возбуждением  [c.556]

Машина постоянного тока с параллельным возбуждением  [c.416]

Шунтовые машины — см. Машины постоянного тока с параллельным возбуждением Шурупы 3 — 570, 571, 572  [c.498]

Генератор типа ГСР-9000 является шестиполюсной машиной постоянного тока с параллельным возбуждением и имеет три дополнительных полюса одной полярности.  [c.86]

Генератор Г-74 представляет собой четырехполюсную машину постоянного тока с параллельным возбуждением.  [c.87]

В конструктивном отношении одноякорный преобразователь представляет собой электрическую машину постоянного тока, снабженную контактными кольцами, помещенными на валу со стороны, противоположной коллектору. Питание обмотки возбуждения одноякорного преобразователя постоянным током производится со стороны коллектора так же, как в машинах постоянного тока с параллельным возбуждением. В обмотке якоря протекает переменный ток. Если соединить обмотку якоря с контактными кольцами, как показано на рис. 11.9, то на них получается напряжение переменного тока. Такая электрическая машина и называется одноякорным преобразователем.  [c.264]

Колебания скорости звена приведения при работе машинного агрегата приводят к изменению момента движущей силы Мд, так как для большинства двигателей Мд является функцией ш (см. гл. 22). У ряда двигателей — синхронных электродвигателей, гидродвигателей и др. (см. гл. 20), имеющих жесткую характеристику, эти колебания незначительны. Но для некоторых (асинхронных, постоянного тока с параллельным возбуждением и др.) они существенны. Поэтому для более точного определения момента инерции маховика следует учитывать характеристику двигателя. Если участок  [c.345]

На рис. 132—136 приведены некоторые типы характеристик для двигателей и исполнительных машин. На рис. 132 —для двигателя внутреннего сгорания автомобильного типа на рис. 133 — для электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением на рис. 134—для электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением на рис. 135 — для грузоподъемной машины при различных поднимаемых грузах Qj, Q и пренебрегая влиянием скорости на трение в подшипниках и другие сопротивления на рис. 136 приведены характеристики центробежного насоса, компрессора или вентилятора. Для последних характерным является рост моментов от скорости по квадратичной зависимости, а мощности — по кубической.  [c.207]

Плавное регулирование числа оборотов без существенных потерь может быть получено в электродвигателях постоянного тока с параллельным возбуждением. В асинхронных двигателях плавное регулирование числа оборотов невозможно. При применении электродвигателей постоянного тока возможно плавное изменение числа оборотов, но в пределах 0[c.120]

Сигнал, возникающий на выходе мостовой схемы, подается на вход усилителя УЭ-109 (применяется в приборах ЭПП-09, ЭПВ и т. п.). В усилителе сигнал постоянного тока преобразуется в переменный 50-период-ный и усиливается до 3—4 в. Далее сигнал подается на сетку лампы 6П9, в анод которой включено реле последовательно с собственными нормально открытыми контактами. При попадании на сетку 6П9 сигнала разбаланса лампа запирается и отпирается периодически 50 раз в секунду. При этом реле срабатывает от первого же импульса, запирающего лампу, и отключает возбуждение машин постоянного тока. Для включения возбуждения после срабатывания автомата оказывается необходимым замкнуть контакты К2, стоящие параллельно контактам К.  [c.224]

Электрические мащины постоянного тока. Принцип работы. Конструктивные узлы. Принцип обратимости. Обозначение выводов обмоток машин постоянного тока. Разбор принципов работы электродвигателей постоянного тока с параллельным, последовательным й смешанным возбуждением. Их характеристики и особенности.  [c.298]

По роду тока. Машины постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением (шунтовые) применяют как двигатели и генераторы, машины с последовательным возбуждением (сериесные) применяют как двигатели, а со смешанным возбуждением (компаундные) — как двигатели и генераторы,  [c.117]

Вспомогательный генератор и возбудитель главного генератора на тепловозах, как правило, выполняются в виде двухмашинного агрегата. Вспомогательный генератор и возбудитель — электрические машины постоянного тока с самовентиляцией защищенного исполнения. Вспомогательный генератор питает обмотку параллельного возбуждения возбудителя, цепи управления, вспомогательные цепи, а также служит для подзарядки аккумуляторной батареи. Возбудитель предназначен для питания независимой обмотки возбуждения тягового генератора.  [c.253]

Вспомогательный генератор типа МВГ-25/11 представляет собой шестиполюсную машину постоянного тока с шестью добавочными полюсами и параллельным (шунтовым) возбуждением.  [c.77]

Весьма распространенным типом электродвигателей, используемых в приводах машин, являются двигатели постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, питаемые от сети — источника бесконечной мощности (рис. 7, а). При построении динамической модели двигателя постоянного тока используются следующие допущения [2 29]  [c.19]

В зависимости от схемы питания обмотки возбуждения машины постоянного тока разделяются на несколько типов двигатели с параллельным, последовательным и смещанным возбуждением.  [c.597]

Электродвигатель стартера представляет собой четырехполюсную машину постоянного тока последовательного возбуждения. Полюсы и корпус 9 изготовляют из мягкой стали. На каждом полюсе закреплена катушка 10 обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения состоит из двух параллельных ветвей. В каждую ветвь включено последовательно две катушки. Катушки изготовляют из голого медного провода прямоугольного сечения. Между-витковая изоляция выполняется из плотной бумаги. Каждая катушка после намотки оплетается хлопчатобумажной лентой и пропитывается лаком. Два конца параллельных ветвей обмотки возбуждения соединены вместе и присоединены к контактному болту с выводом 16, закрытым резиновым чехлом. Два других конца присоединены к двум изолированным щеткам /5, установленным в щеткодержателях. Щеткодержатели крепятся к крышке 13 винтами и изолированы от нее прокладками из гетинакса.  [c.136]

Сварочные генераторы являются электрическими машинами постоянного тока, которые в зависимости от конструктивных особенностей могут иметь различные внешние характеристики. Падающая внешняя характеристика генераторов обеспечивается либо специальной схемой включения обмоток возбуждения, либо особой конструкцией полюсов статора и якоря. На рис. 196, а представлена схема сварочного генератора с самовозбуждением с параллельной намагничивающей 2 и последовательной размагничивающей 3 обмотками возбуждения. Эти обмотки генератора включены таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки направлены навстречу друг другу. При этом намагничивающий поток Фн не зависит от нагрузки, а размагничивающий поток Фр возрастает по мере увеличения сварочного тока. В результате взаимодействия магнитных потоков генератор имеет падающую внешнюю  [c.305]

На рис. 98 показаны механические характеристики двигателей постоянного тока — зависимость между крутящим моментом, развиваемым двигателем, и его числом оборотов. Наиболее жесткой является характеристика двигателя с параллельным возбуждением, что свидетельствует о незначительном изменении скорости при относительно больших изменениях нагрузки. Мягкая характеристика двигателя с последовательным возбуждением, наоборот,создает значительные изменения скорости при относительно небольших изменениях нагрузки, что позволяет производить перемещение малых грузов с повышенными скоростями это повышает производительность машин. При опускании груза механизмом, имеющим двигатель постоянного тока, энергия поднятого груза возвращается в сеть (рекуперируется), что является преимуществом такого двигателя.  [c.200]

Генератор ОС вращается с постоянной скоростью синхронным двигателем уИ5. Его обмотка 9 параллельного возбуждения питается от якоря и обеспечивает н. с., необходимую для возбуждения машины. Размагничивающая н. с. встречного возбуждения уравновешивается н. с. обмотки 3 независимого возбуждения. Таким образом, ток генератора ОС зависит только от возбуждения обмотки 3, регулируемого машинистом рукояткой управления путём изменения величины сопротивления Яд.  [c.640]

Измерению изоляции подлежат а) в асинхронном двигателе — статорные обмотки всех трех фаз по отдельности с зажимами и обмотка возбуждения с контактными кольцами б) в машинах постоянного тока — обмотки главного тока (якорная), дополнительных полюсов, компенсационная, параллельная главных полюсов, а также внутренняя проводка машины в) в асинхронном короткозамкнутом двигателе — статорные обмотки всех трех фаз.  [c.225]

Двигатели кранов запускают с помощью стартеров. Стартер— это устройство, предназначенное для проворачивания, коленчатого вала двигателя при запуске с помощью электродвигателя постоянного тока. Устройство электродвигателя сходно с устройством генератора. Принцип его действия основан на принципе обратимости электрических машин, т. е. если проводник, по которому проходит электрический ток, поместить в магнитное поле, то в результате взаимодействия магнитного поля витка и магнитного поля электромагнитов статора появляются силы, вращающие виток. Чем сильнее магнитное поле и чем больше сила тока в проводнике, тем больше эти силы. В отличие от генератора обмотки возбуждения соединены с обмоткой якоря не параллельно, а последовательно. Электродвигатель с последовательным соединением обмотки возбуждения называют с е р и -е с н ы м.  [c.91]

По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются на три группы с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением. Для двигателей с последовательным и смешанным возбуждением характерно резкое увеличение крутящего момента, а следовательно, и мощности с уменьшением числа оборотов вала и наоборот. Это обстоятельство имеет весьма важное значение, так как наличие больших крутящих моментов в период пуска двигателя и его разгона необходимо для преодоления инерции поднимаемого груза и подвижных деталей привода. Применение двигателей постоянного тока требует использования специальных преобразователей переменного тока сети в постоянный, что создает некоторые неудобства. Поэтому в грузоподъемных машинах преимущественно применяют специальные двигатели переменного тока. Такие двигатели получили название крановых.  [c.68]

В грузоподъемных машинах применяют при постоянном токе двигатели с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением, при переменном (трехфазном) токе — асинхронные двигатели с контактными кольцами (с фазовыми роторами) и с короткозамкнутыми роторами. Двигатели постоянного тока позволяют плавно регулировать частоту вращения ротора. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяют для привода грузоподъемных устройств небольших грузоподъемностей или тяговых усилий, а также для привода вспомогательных механизмов кранов. Это обусловлено тем, что такие двигатели в момент пуска вызывают значительные динамические нагрузки на механизм ввиду значительного увеличе-  [c.28]

Генератор управления. Генератор преобразователя ДК-604В — самовентилируемая машина постоянного тока с параллельным возбуждением (см. рис. 57). Внутри цилиндрической станины расположены четыре полюса, сердечники которых набраны из неизолированных стальных листов, скрепленных полюсными заклепками, в одну из которых ввернуты болты, крепящие сердечники полюсов к станине. Между катушками полюсов генератора и его станиной установлены пружинные фланцы. Схема соединения обмоток генератора управления представлена на рис. 59.  [c.84]

Электродвигатели ПП П21 и П41 (рис. 51, 52) являются машинами постоянного тока защищенного исполнения с самовентиляцией. Изготавливают их с параллельным и смешанным возбуждением. На тепловозах ТЭП60 применены электродвигатели ПП и П41 с параллельным, а П21 — со смешанным возбуждением. Завод-изготовитель периодически (по условиям производства) поставляет двигатели ПП смешанного возбуждения вместо параллельного, поэтому на части тепловозов установлены и такие двигатели.  [c.118]

Обычные способы пуска в ход. К этим способам принадлежат следующие виды пуска в ход С. д. 1) при помощи машины, сцепленной с С. д., 2) посредством постороннего двигателя. 1) Если С. д. связан напр, с машиной постоянного тока, то агрегат м. б. пущен со стороны постоянного тока от аккумуляторной ба-тереи или какого-либо другого источника энергии. В этом случае машина постоянного тока приводится во вращение, как двигатель,и, когда скорость вращения достигает синхронной, возбуждают синхронный двигатель присоединение С. д. параллельно к сети переменного тока производится обычным путем, после того как достигнуты синхронизм и полное совпадение фаз напряжения. После присоединения С. л. к сети машина постоянного тока из двигателя переводится в генератор посредством соответствующей регулировки возбуждения. В некоторых случаях в качестве пускового двигателя м. б. использован возбудитель С. д., если мощность этого возбудителя достаточна для этих целей. 2) Часто случается, что С. д. приходится одному работать на привод и не всегда налицо источник постоянного тока, при помощи к-рого можно запустить в качестве двигателя машину постоянного тока, связанную с С. д. тогда для пуска в ход С. д. применяют асинхронный двигатель, причем ротор пускового асинхронного двигателя снабжается короткозамкнутой обмоткой или обмоткой в виде беличьего колеса. Сущность способа пуска в ход при помощи асинхронного двигателя заключается в следующем пусковой асинхронный двигатель, имеющий обычно на два, а иногда на четыре полюса меньше, механически связывается с С. д. Вследствие меньшего числа полюсов асинхронный двигатель может привести во вращение синхронную невозбужденную машину со скоростью выше номинальной. При возбуждении С. д. асинхронный двигатель нагружается, скорость вращения ротора начинает падать, пока скорость вращения С. д. не станет равной синхронной скорости, и при наступлении этого улавливается наиболее благоприятный момент для параллельного включения двигателя к сети. Пусковые двигатели с беличьим колесом не всегда удобны по той причине, что если-момент синхронизма пропущен, то прежде всего нужно охладить беличье колесо и лишь затем приступить к вторичному пуску. Затем не всегда возможно хорошо рассчитать беличье колесо на том основании, что потери холостого хода С. д. со временем меняются. Поэтому иногда приходится исправлять беличье колесо, удаляя несколько стержней или подпиливая соединительное кольцо. Если ротор пускового двигателя снабжен обмоткой, то в некоторых случаях для получения более надежной синхронизации в цепь обмотки ротора вводят реостат, к-рый конечно усложняет и удорожает всю установку. Пусковой ток при пуске в ход асинхронным двигателем составляет 30— 40 % номинального тока С.д. Период пуска длится 5—7 мин., а иногда и более. Мощность пускового двигателя составляет ок. 10% номинальной мощности С. д., если последний запускает ся вхолостую. Если синхронный двигатель приводит в действие насос или компрессор, то пусковой вращающий момент должен быть значителен, что ведет к увеличению пускового двигателя и затруднению самого пуска в ход.  [c.428]

Генератор Г-106 — двухполюсный, постоянного тока, неэкра- кированный, с параллельным возбуждением. Генератор Г-270А является синхронной электрической машиной переменного тока электромагнитного возбуждения со встроенным внутрь кремниевым выпрямительным блоком.  [c.152]

Принципиальная схема высокочастотной электромагнитной машины Lehr фирмы S hen k приведена на рис. 40. Колебательная система машины представляет собой якорь 7 (рис. 40, а), укрепленный на трубчатом упругом элементе 11, жестко соединенном со станиной 10. Испытуемый образец 5 закрепляют в захвате, расположенном на якоре и в захвате 3, находящемся на упруго.м элементе 2 динамометра. Динамометр жестко соединяют с колоколообразной инерционной массой /, которая опирается на пружины 13. Статическую нагрузку на испытуемый образец создают путем сжатия пружин 13 червячно-винтовыми механизмами 12. Параллельно пружинам 13 устанавливают несколько дополнительных пружин (не показаны на рис. 40, а), которые уравновешивают собственный вес массы 1. Переменная нагрузка возбуждается электромагнитной системой S, содержащей катушки / (рис. 40, б), питаемые переменным током от высокочастотного генератора 3, который приводится во вращение электродвигателем 4, и катушки 2, питаемые постоянным током. Последовательно с катушками 2 включен дроссель Др, увеличивающий сопротивление цепи переменному току и таким образом снижающий шунтирующее действие цепи подмагии-чивания на цепь возбуждения с катушками 1. Ток подмагничивания устанавливают реостатом R2 и измеряют амперметром А. Последовательно с ка-  [c.117]

Электрическая тяга на постоянном токе наиболее распространена. Это объясняется возможностью использования в качестве тяговых электродвигателей двигateлeй последовательного возбуждения, характеристики которых в наибольшей степени соответствуют требованиям, предъявляемым условиями тяги поездов. В сравнении с другими машинами электродвигатели последовательного возбуждения обладают следующими преимуществами более высокой степенью электрической и механической устойчивости относительно большим пусковым моментом меньшей чувствительностью к колебаниям подводимого напряжения лучшим использованием сцепного веса и более равномерным распределением нагрузок между параллельно работающими электродвигателями большим диапазоном регулирования скорости. Кроме того, с изменением скорости движения электровоза мощность электродвигателя последовательного возбуждения изменяется в относительно небольших пределах, что обеспечивает более равномерную нагрузку системы энергоснабжения. В условиях эксплуатации возникает необходимость регулирования скорости движения, состоящего в получении различных скоростей при одной и то же силе тяги.  [c.13]

Тормозные режимы. Двигатели смещанного возбуждения допускают все три способа электрического торможения, которые возможны для двигателя параллельного возбуждения (см. рис. 8). Необходимо отметить, что при торможении с отдачей электроэнергии в сеть ток в якоре и в последовательной обмотке меняет направление и может размагнитить машину. Во избежание этого при переходе через точку идеального холостого хода (ло) последовательную обмотку шунтируют. Во втором квадранте механические характеристики имеют вид прямых. Динамическое торможение обычно осуществляется только при работе параллельной обмотки, магнитный поток остается постоянным, вид характеристик подобен характеристикам двигателя параллельного возбуждения. Характеристики в режиме противовключения нелинейны вследствие влияния изменяющейся намагничивающей силы последовательной обмотки возбуждения при меняющейся нагрузке.  [c.37]

Двигатель-генератор представляет собой механическое соединение синхронного двигателя и синхронного генератора первый приключается к одной сети, а второй—к другой. Эта система является наиболее распространенной для соединения сетей между собой. Числа периодов сетей относятся как числа полюсов обеих машин в виду этого двигатель-генератор не может ареобразовывать энергию любой частоты в любую. Возбуждение каждой машины производится обычно от отдельного генератора постоянного тока. Агрегат доводится до синхронной скорости, необходимой для приключения двигателя к его сети, небольшим вспомогательным двигателем или, в новых установках, пользуются асинхронным пуском. В этом случае синхронный двигатель имеет соответствующую конструкцию. Для возможности регулирования непосредственно агрегатом распределения мопщости, при параллельной работе с другими асинхронными машинами, статор двигателя делается поворотным. Сдвигая его относительно статора генератора, можно изменить режим работы. Синхронный двигатель обыкновенно играет и роль синхронного конденсатора— улучшает os 9 своей сети. Отметим, что минимальная мопщость агрегата при параллельной работе станций д. б. не менее 10— 15% мопщости меньшей из них при гидроустановках не менее 15—20%. Вместо синхронного двигателя иногда применяют hh-  [c.308]

Для получения больших сил токов з-д Электрик изготовляет сварочный генератор типа СМК-3 по схеме Кремера. В этом случае падающая характеристика обеспечивается взаимодействием трех обмоток шунтовой, независимого возбуждения и противокомпаундной, противодействующей двум первым. Обмотка независимого возбуждения питается от сети постоянного тока напряжением 110 или 220 V, а при неимении таковой—от отдельного возбудителя. Генератор СМК-3 рассчитан на продолжительную нагрузку 460 А при 50 V и на часовую нагрузку 600 А, число об/м. равно 1450 генератор может применяться как для холодной, так и для горячей С. железными и чугунными электродами до 15 мм и графитовыми 0 ДО 30 мм, а также для дуговой резки. Для получения силы тока больше 600 А нужно включить генератор СМК-3 на параллельную работу с подобными генераторами. Для обращения генератора СМК-3 в многопостную машину (постоянного напряжения 65—85 V) необходимо выключить противокомпаундную обмотку в этом случае работа производится через реостаты. Для сварки дугой переменного тока завод изготовляет переносные однофазные трансформаторы типа СТ-2 на силу сварочного тока 70—300 А. Трансформаторы строятся для непосредственного присоединения к сети однофазного или трехфазного тока напряжением 120/220—380/500 V. Во вторичную Цепь трансформатора включается отдельный индукционный регулятор с подвижным железным сердечником для плавного регулирования силы сварочного тока. Трансформатор и регулятор приспособлены для передвижения и переноски. Вес трансформатора ок. 100 кг, регулятора— около 80 кг. Напряжение холостого хода м. б. установлено 55 или 65 V первое применяется при нормальной работе, второе—при затрудненных условиях работы (колебание напряжения в первичной цепи, удаленность места С. от трансформатора, не вполне опытный сварщик).  [c.111]

При рекуперативном торможении коллекторные двигатели с последовательным возбуж-дешюм не обеспечивают устойчивого режима рекуперации. Поэтому рекуперативное торможение коллекторными двигателями осуществляется при параллельном возбуждении с применением различных схем питания обмоток возбуждения, обеспечивающих необходимый сдвиг тока по фазе. Наибольшее распространение получили схемы с независимым возбуждением, под которым понимается питание об-.моток возбуждения дигателей от вращающейся машины. В отличие от схемы локомотива постоянного тока, где мотор-генератор (возбудитель) необходим для получения тока низкого напряжения, в данном случае вращающаяся машина используется для смещения по фазе напряжения на обмотках возбуждения двигателей, работающих в генераторном режиме. В качестве возбудителя может быть применён индукционный фазопреобразователь или использован один или два тяговых двигателя.  [c.615]

Генератор ПН-750М постоянного тока представляет собой четырехполюсную машину с обмотками параллельного и независимого возбуждения. Обе обмотки располол ены на главных полюсах. Обмотка параллельного возбуждения создает основной магнитный поток при работе генератора, а обмотка независимого возбуждения, питаемая от аккумуляторной батареи напряжением 24 в, предназначена для ускорения возбуждения генератора после запуска дизеля и в начальный момент движения моторной платформы. Для включения обмотки независимого возбуждения от аккумуляторной батареи на щитке поста управления установлена кнопка подпитка .  [c.211]

К характеристикам, получаемым в системе при постоянном потоке двигателя и Ug-= = var (1—6, фиг. 19), обычно добавляются характеристики при постоянном напряжении генератора = onst и при переменном потоке возбуждения двигателя ф = уаг (7—13, фиг. 19). Эти характеристики используются для более высоких скоростей при расширении диапазона регулирования скорости. Строго говоря, они уже не будут параллельны характеристикам при Ug= var однако в масштабе графического изображения на фиг. 19 они могут считаться параллельными. Характеристики ниже оси абсцисс соответствуют обратному направлению вращения двигателя. Система Леонарда позволяет осуществить весьма плавное торможение с непрерывной рекуперацией энергии до самых малых скоростей. Переход от одной характеристики к другой при пуске производится постепенной перестановкой вручную или автоматически сначала реостата цепи возбуждения генератора (усиление его поля), а затем реостата цепи возбуждения двигателя (ослабление поля двигателя). Простота получения большого числа ступеней в цепи возбуждения генератора обеспечивает возможность исключительно плавного пуска электропривода. Торможение в ней производится в обратном порядке. Сначала повышается ток возбуждения двигателя до максимального значения, а потом уменьшается ток возбуждения генератора до минимального значения. При этом машина-двигатель почти всё время работает на генераторных тормозных характеристиках, так как э. д. с. двигателя оказывается больше э. д. с. генератора и ток идёт из двигателя в генератор.  [c.13]

В рассмотренной схеме электропривода системы Г — Д для лифта (фиг. 151) регулирование полем электродвигателя не предусмотрено, и механические характеристики соответствуют фиг. 152 для случая Ф = onst. На каждой из этих характеристик скорость привода не остается постоянной при изменении величины или направления нагрузки. Это говорит о том, что путь, проходимый кабиной лифта в процессе остановки, будет зависеть от величины и направления нагрузки. Чтобы исключить зависимость пути торможения от нагрузки, надо добиваться большей жесткости характеристик. Это одновременно позволяет расширить диапазон регулирования, который становится бесконечно большим, если механическая характеристика идет параллельно оси абсцисс (жесткость равна бесконечности). В реальных машинах сопротивление якорной цепи не может быть равно нулю, а жесткость бесконечности, и поэтому естественная характеристика всегда будет наклонена к оси абсцисс. Однако можно специальными средствами создать автоматически действующую в функции нагрузки компенсацию падения скорости. Для этого нужно, чтобы с ростом нагрузки автоматически увеличивалось возбуждение генератора Г с тем, чтобы соответственно увеличенное его напряжение покрывало возросшее от увеличенного тока падение напряжения в активном сопротивлении якорной цепи и от реакции якоря в обеих машинах. Мы приходим, Т.ЭКИМ образом, к заключению о необходимости ввести в систему электропривода регулирующее звено.  [c.272]

---

Самовозбуждение генераторов

 У большинства генераторов ток возбуждения является частью тока якоря, т. е. генератору необходимо питать свою обмотку возбуждения током генератора. Для пуска генератора сначала в якоре и обмотке возбуждения тока нет, но массивная станина всегда обладает небольшим потоком Фост остаточного намагничивания, который равен 1—3% нормального рабочего потока машины.

Данный остаточный момент является следствием намагничивания машины при ее предыдущей работе. При вращении якоря генератора первичным двигателем остаточный поток индуктирует в обмотке якоря малую э. д. с., если генератор является генератором параллельного возбуждения, данная э. д. с. 

Ея0 будет создавать ток iв в обмотке возбуждения, поэтому обмотка возбуждения становится источником некоторой намагничивающей силы. Она может иметь направление, сонаправленное или противоположное Фост, т. е. будет подмагничивать или размагничивать. Для того чтобы происходило самовозбуждение, нужно, чтобы направления были согласными, что осуществляется правильным соединением обмотки возбуждения с якорем, заключающимся в том, что намагничивающая сила тока возбуждения должна усиливать магнитное поле машины. Магнитное поле машины индуктирует большую э. д. с. в обмотке якоря. При таком увеличении э. д. с. происходит дальнейшее увеличение силы тока возбуждения, которое прекратится только при насыщении магнитной цепи машины. Электродвижущая сила самоиндукции исчезает, если увеличение силы тока возбуждения прекратится. Поэтому установившийся ток возбуждения Iв можно определить из условия:

Ея = F(Iв).

Данное условие на графике соответствует точке пересечения характеристики холостого хода и прямой (точка А). Угол, под которым наклонена прямая IвRв, зависит от сопротивления в результате того, что tg? = Rв. При уменьшении тока, которое может быть вызвано введением в цепь возбуждения реостата, точка пересечения сместится влево (А?). Если сопротивление будет большим (критическим), машина не будет возбуждаться.

В случае потери машиной остаточного магнетизма для ее восстановления используют посторонний источник постоянного тока, подключаемый на короткое время к обмотке возбуждения машины, которая размагнитилась, после чего остаточное намагничивание восстановлено и может происходить нормальное возбуждение. Самовозбуждение используется при работе генераторов параллельного, смешанного и последовательного возбуждения.

Тяговые генераторы постоянного тока

Тяговые генераторы постоянного тока предназначены для пуска дизеля и получения ЭДС в режимах тяги тепловоза. Во время пуска дизеля тяговый генератор работает в режиме электродвигателя с последовательным возбуждением. В табл. 10.7 представлены основные типы генераторов постоянного тока, применяемых на тепловозах.

Особенности и разнообразие систем охлаждения тяговых генераторов вызваны большой мощностью генераторов и их расположением в кузове тепловоза, что ухудшает условия отвода теплоты. К системам охлаждения генераторов предъявляются следующие Таблица 10.7

Тип тягового генератора	Серия тепловоза	Номинальная мощность, кВт	Тип вентиляции	Тип обмотки якоря	Масса, кг
МПТ84/39	ТЭМ1	700	Самовентиляция	Петлевая	4500
МПТ120/49	ТЭ10	2000	Самовентиляция	Лягушачья	9200
ГП300Б	ТЭМ2, ТЭМ2М	780	Самовентиляция	Петлевая	5000
ГП311Б	2ТЭ10М, ЗТЭЮМ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В	2000	Принудительная	Петлевая, ступенчатая	8900
ГП311В	ТЭП60, 2ТЭП60	2000	Принудительная	Петлевая, ступенчатая	9000
ГП312	М62, 2М62	1270	Принудительная	Петлевая, ступенчатая	7400

Рис. 10.7. Тяговый генератор ГП311Б: 1 — щеткодержатель; 2 — поворотная траверса; 3 — уравнительные соединения; 4 — пусковая обмотка; 5- обмотка независимого возбуждения; 6 — станина; 7 — сердечник главного полюса; 8 — сердечник добавочного полюса; 9 — сердечник якоря; 10 — катушка добавочного полюса; /1 — обмотка якоря; 12 — воздухо-подводящий патрубок; 13 — корпус якоря; 14 — щитки; 15 — штифт для фиксации щита со станиной; 16 — вал; 17 — подшипник; 18- коллектор; 19 — щит подшипниковый; 20 — барабан; 21 — продольные ребра; 22 — шпильки

дополнительные требования: температура входящего в генератор воздуха должна максимально приближаться к температуре наружного воздуха; конструкция системы должна исключать попадание во всасывающее устройство нагретого воздуха, выбрасываемого вентилятором; устройство входных отверстий и воздуховодов не должно затруднять охлаждение самовентилируемых генераторов; попадание в генератор с вентилирующим воздухом капельных жидкостей (масла, дизельного топлива) из воздуха машинного помещения тепловоза должно быть исключено.

Тяговые генераторы малой и средней мощности в большинстве своем являются самовентилируемыми. Система самовентиляции по интенсивности охлаждения уступает независимой вентиляции, используемой, например, для тяговых двигателей тех же тепловозов. Однако при самовентиляции не требуется место для отдельного вентилятора и его привода, что очень важно в стесненных условиях машинного помещения тепловоза.

В тяговых генераторах большой мощности и некоторых генераторах средней мощности (например, ГП312) применяется принудительная вентиляция, позволяющая во всех случаях применения обеспечить мощным генераторам нормальные тепловые условия. Принудительная вентиляция бывает двух видов: вытяжная и напорная; последний вариант имеет некоторые эксплуатационные преимущества. Почти все тяговые генераторы тепловозов вентилируются индивидуально. Исключение составляют лишь тяговые генераторы тепловозов с централизованными системами воз-духоснабжения.

Осуществленные системы вентиляции как тяговых генераторов тепловозов, так и тяговых электродвигателей не имеют регулирования расхода воздуха, хотя возможность управления расходом может дать определенные преимущества, особенно на мощных тепловозах.

Рассмотрим устройство тягового генератора постоянного тока на примере генератора ГП311Б (рис. 10.7). Станина б (см. рис. 10.7)

Рис. 10.8. Сердечник главного полюса тягового генератора ГП311Б: 1 — отверстие для крепления полюса; 2 — листы сердечника; 3 — стержень; 4 —

заклепка

Рис. 10.9. Катушка главного полюса тягового генератора ГП311Б: 1, 5 — изоляционные рамки; 2 — об мотка независимого возбуждения; 3 -пусковая обмотка; 4 — каркас; б -изоляционная шайба

служит магнитопроводом. К ней крепятся главные и добавочные полюсы, подшипниковый щит, вентиляционные патрубки. Снаружи к станине приварены две лапы, которыми она опирается на поддизельную раму.

Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока. Каждый из них состоит из сердечника и катушки. Сердечник (рис. 10.8) собран из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и стянутых заклепками. Для равномерного давления на листы сердечника в них имеются прямоугольные отверстия, в которые помещен стальной стержень с резьбовыми отверстиями для крепления полюса к станине. На главных полюсах размещены катушки обмоток независимого возбуждения 5 (см. рис. 10.7), служащие для создания основного магнитного потока при работе генератора и пусковой 4, создающей магнитный поток только при пуске дизеля. Катушка главного полюса представлена на рис. 10.9. Катушки наматываются на каркас с отогнутыми буртами для удержания пластмассовых изоляционных рамок. Каркас изолируется от катушек стек-ломиканитом и стеклолентой, а между катушками независимого возбуждения и пусковой проложена изоляционная шайба 6.

Добавочные полюсы (рис. 10.10) предназначены для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный полюс состоит из литого стального сердечника 6 и катушки 3. На сердечнике катушка крепится стальной накладкой. Между накладкой и катушкой помещена немагнитная гетинаксовая прокладка для замедления насыщения полюса. С целью регулирования зазора между добавочным

Рис. 10.10. Добавочный полюс тягового генератора ГП311Б: 1 — накладка; 2 — прокладка; 3 — катушка; 4 — изоляционная рамка; 5 — угольники; б — сердечник добавочного полюса полюсом и якорем установлен набор из шести стальных прокладок общей толщиной 3 мм. Между витками катушки полюса помещены стеклотекстолитовые прокладки, крайние витки ее изолированы микалентой и стеклолентой. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того, чтобы ее действие соответствовало току нагрузки.

Вал якоря упирается на двухрядный сферический самоустанавливающийся роликовый подшипник 17(см. рис. 10.7).

Подшипниковый щит 19 (см. рис. 10.7) выполнен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции. Передний (подшипниковый) щит служит для установки ступицы подшипника вала якоря.

В собранном тяговом генераторе подшипниковый щит фиксируется призонным штифтом 15. Люки коллекторной камеры закрыты крышками, в двух из которых имеются прозрачные вставки для наблюдения за коллекторно-щеточным узлом во время его работы. Задний щит защищает тяговый генератор от попадания внутрь него загрязнений и посторонних предметов.

Щеткодержатели 1, обеспечивающие постоянное нажатие на щетку в пределах установленных норм без регулировки независимо от износа щетки. Щеточный аппарат тягового генератора ГПЗ11Б показан на рис. 10.11. Корпус щеткодержателя имеет одно гнездо,

Рис. 10.11. Щеточный аппарат тягового генератора ГПЗ И Б: а — радиальный щеткодержатель; б — щетка с постоянным нажатием; 1 — корпус; 2 — ось; 3 — рычаг нажимной; 4 — курок; 5 — скоба; б — втулка; 7 — пружина; 8 — наконечник; 9 — медный шунт; 10 — пластина; 11 — заклепка; 12 —

щетка в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором.

Якорь тягового генератора состоит из корпуса 13 (см. рис. 10.7), сердечника 9, вала 16, коллектора 18, обмотки 11, деталей крепления. Корпус якоря состоит из стального сварного барабана 20, двух стальных дисков и сварных ребер 21, приваренных к барабану. К торцам барабана приварены литые фланцы: подколлек-торный, в который запрессован укороченный вал, и задний, соединяющий якорь с коленчатым валом дизеля. Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали. Каждый лист набирают из пяти штампованных сегментов и шихтуют их на продольные шпильки 22, проходящие через отверстия в сегментах. Каждый лист сердечника якоря тягового генератора ГП311Б имеет 155 пазов для укладки обмотки. Для вентиляции обмотки якоря в сердечнике создаются радиальные каналы при помощи вентиляционных якорных листов. Для этого сердечник разделяют на пакеты, между которыми прокладывают вентиляционные листы с распорками.

Якорь тягового генератора ГП311Б последних выпусков имеет петлевую ступенчатую двухходовую обмотку и уравнительные соединения 6 со стороны коллектора, предназначенные для уменьшения уравнительных токов, циркулирующих по обмотке якоря через параллельно соединенные щетки. При ступенчатой двуххо-

Рис. 10.12. Разрез паза и схема обмотки якоря тягового генератора ГП311Б: 1 — клин; 2 — прокладка; 3 — проводники; 4 — микалента; 5 — миканитовая прокладка; Уур — шаг уравнительных соединений; 1- 98 — номера пазов обмоток довой обмотке для крепления лобовых частей обмотки якоря применяются бандажи из стеклоленты на эпоксидной смоле.

На рис. 10.12 представлены: схема двухходовой ступенчатой обмотки якоря генератора ГП311Б с шагом по пазам 1-16, 1-17 и по коллектору — 2; разрез паза якоря тягового генератора. В каждую катушку петлевой двухходовой обмотки входят три одновит-ковые секции. Каждая секция по высоте разделена на два проводника прямоугольного сечения. Изоляция катушки якоря осуществляется тремя слоями стеклослюдинитовой ленты и одним слоем стеклянной ленты.

Коллектор 18 (см. рис. 10.7) состоит из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных миканитовых пластин, изоляционных манжет, нажимного конуса и стяжных шпилек. Коллекторные пластины изготовлены из кадмиевой меди трапециевидного профиля. Нижние части пластины имеют форму ласточкина хвоста. В выточки пластин входят конусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутые стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг от друга листовым коллекторным миканитом, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — микани-товыми манжетами. Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гибкие петушки, изготовленные из медной ленты.

Вентиляция тягового генератора — принудительная, осуществляется быстроходным вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подается через задний щит в центральную полость якоря под давлением; оттуда проходит по радиальным каналам между пакетами, охлаждая сердечник и обмотку якоря и выходит через зазор между полюсами и якорем к подшипниковому щиту. От центральной полости якоря вихревой поток воздуха проходит между петушками коллектора, охлаждая его. Часть воздуха из заднего щита проходит также в промежутки между полюсными катушками и охлаждает их.

⇐ | Тяговые электродвигатели | | Устройство и ремонт тепловозов | | Тяговые генераторы переменного тока | ⇒

Машины постоянного и шунтирующего возбуждения

Модель цепи якоря

Модель эквивалентной схемы якоря Машина постоянного тока показана выше. Наведенное напряжение якоря, \ (E_A \) представлен источником напряжения, подключен через 2 щетки к остальной цепи. Арматура сопротивление обмотки равно \ (R_A \), а напряжение на зажимах — \ (V_T \).

Поведение цепи якоря зависит от магнитного потока в машина, которая традиционно управляется обмоткой возбуждения.Некоторые машины постоянного тока построены с полем постоянного магнита (PM), что приводит к постоянному потоку. В машине с постоянным током постоянного тока модель цепи якоря является полной моделью цепи. Мы рассмотрим три типа машины постоянного тока с обмоткой поля. В машине поля раны, поток создается обмоткой возбуждения. Мы рассмотрим следующие типы машин:

1. с раздельным возбуждением
2. Шунтирующее возбуждение
3. Серия возбужденных

Отдельно возбужденное

В машине с независимым возбуждением обмотка возбуждения независимая. обмотки якоря.Уравнения петли напряжения якоря и обмотки возбуждения:

\ [ \ begin {выровнено} V_T & = E_A + I_A R_A \\ V_F & = I_F R_F \ end {выровнен} \]

Сопротивление цепи возбуждения \ (R_F \) складывается из фактического сопротивления обмотки, \ (R_ {field} \) и переменное сопротивление \ (R_ {adj} \), которое может использоваться для управления током возбуждения.

Поток, создаваемый обмоткой возбуждения, нелинейно зависит от ток:

\ [ \ phi = \ phi (I_F) \]

При более низких уровнях тока зависимость магнитного потока от тока линейна, но по мере увеличения тока железо в машине начинает насыщаться.Полевой ток (и, следовательно, поток) можно контролировать, регулируя сопротивление цепи возбуждения или напряжение питания возбуждения.

Для машины с независимым возбуждением ток якоря равен току якоря. терминальный ток.

Шунтирующее возбуждение

Машина с шунтирующим возбуждением по сути такая же, как и отдельно возбуждаемая машина, с ограничением, что напряжение питания обмотки возбуждения \ (V_F \) равна обмотке якоря напряжение питания, \ (V_T \). 2} \ tau \]

Анализируя уравнение скорости крутящего момента, становится очевидным, что поле отдельно возбуждаемой машины всегда должно быть включено перед на цепь якоря подается напряжение.Если ток поля и магнитный поток равны ноль, машина теоретически будет разгоняться до бесконечной скорости. (В реальности, трение ограничит скорость, но двигатель может выйти из строя. Если там — нулевой поток, напряжение якоря равно нулю и приложено полное напряжение на клеммах через сопротивление якоря, что приводит к высоким токам и возможному перегреву и прогорание машины).

Shunt Field — обзор

4.1 Двигатель постоянного тока

Рассмотрим двигатель постоянного тока с шунтирующей полевой цепью, как показано на рис.5. Двигатель описывается набором нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений (Watanabe, и др. , 1985):

Рис. 5. Двигатель постоянного тока с шунтирующей полевой цепью.

(3) if = −RfLfif + 1LfU

(4) ia = −RaLaia + 1LaU − 1Laifω

(5) ω˙ = IJifia − DJω

, где i _f — ток возбуждения, i _a ток якоря, ω скорость вращения, U входное напряжение, R _f и L _f сопротивление поля и индуктивность, R _a и L _a сопротивление и индуктивность якоря, I взаимная индуктивность между L _a и L _f , D вязкое сопротивление нагрузки и J момент инерции нагрузки.

Пусть вектор состояния [ x ₁ x ₂ x ₃ ] ^T = [ i _f i _a ω ] ^T , и выходной вектор измерения [ y ₁ y ₂ ] ^T = [ i _f + i _a ω ] ^T . Входное напряжение равно U = 10sin ( πt /15) +100 V .Система моделируется методом Эйлера с интервалом дискретизации 0,1 с. Гауссовские шумы с нулевым средним и дисперсией 0,1 ² и 1 ² добавляются к y ₁ и y ₂ соответственно. R _f = 50 Ом, L _f = 20 H , R _a = 3,8 Ом, L _a = 0,5 H , D = 0,042 Нм рад ⁻¹ , J = 0.4 кгм ² и I = 0,221 H .

Модель системы и остаточная модель . Два BSNN _sys используются для аппроксимации двигателя постоянного тока, и обучение модели системы показано на рис. 6.

Рис. 6. Системная модель двигателя постоянного тока.

Две невязки r ₁ и r ₂ получаются как разность между измеренными выходами и выходами модели. Затем BSNN используются для моделирования остатков r ₁ и r ₂ с входным напряжением U в качестве сетевого входа, чтобы можно было получить символическую информацию об остатках.

Два BSNN _res реализуются тремя треугольными базисными функциями с U , заданными как: [90,100,110], r , by [~ 1,0, + 1], и r ₂ by [ -10,0, + 10]. Количество весов в каждой сети равно 3. Начальные веса и ковариационная матрица оценщика RLS установлены на 0 и I соответственно. Остаточные модели и адаптации сетевых весов для 300 показаны на рис. 7, демонстрируя, что веса сети сходятся после периода обучения.

Рис. 7. Остаточная модель двигателя постоянного тока

Обнаружение и устранение неисправностей. База правил, содержащая 18 нечетких правил, извлечена из BSNN _res . В таблице 1 показана база правил при нормальных рабочих условиях при т = 300 с. Для каждой группы правил правило с наибольшей достоверностью выделяется курсивом, а позиция кодируется. Очевидно, что при нормальных условиях эксплуатации средние правила в каждой группе с «r равно Z» в качестве следствия правила выделяются как нулевой остаток.Однако этот шаблон отличается от обычного кода 222-222, когда возникает неисправность и, таким образом, обнаруживается неисправность.

Таблица 1. Нормальная остаточная база правил системы двигателя постоянного тока

2

Следующим шагом является выделение неисправности с использованием методов классификации.В систему вводятся различные неисправности и наблюдаются остаточные модели. Время обнаружения неисправности записывается при изменении кода, а время локализации неисправности записывается при схождении кода. Из базы данных неисправностей, представленной в таблице 2, неисправность может быть легко изолирована. Для достоверности таблицы 2, величина каждой неисправности отклоняется на 20% от своего нормального значения. Некоторые неисправности имеют один и тот же код неисправности, так как имеют схожие симптомы.

Таблица 2. База данных неисправностей (двигатель постоянного тока)

Нет	Правило	Доверие
1	Если u равно S, то r1 равно N	0,00
Если u равно S, то r1 равно Z	0,9841
3	Если u равно S, то r1 равно P	0.0159
4	Если u равно M, то r1 равно N	0,0000
5	Если u равно M, то r1 равно Z	0,9888
Если u равно M, то r1 равно P	0,0112
7	Если u равно L, то r1 равно N	0,0000
8	Если u равно L, то r1 это Z	0.9853
9	Если u равно L, то r1 равно P	0,0147
10	Если u равно S, то r2 равно N	0,0000
900	Если u равно S, то r2 равно Z	0,9861
12	Если u равно S, то r2 равно P	0,0139
13	Если u равно M, то r2 равно N	0,0000
14	Если u равно M, то r2 равно Z	0.9901
15	Если u равно M, то r2 равно P	0,0099
16	Если u равно L, то r2 равно N	0,0000
9027
9027 Если u равно L, то r2 равно Z	0,9862
18	Если u равно L, то r2 равно P	0,0138
	Интегральный код: 222-222

↑ 90↓278 39

Код	Ошибка	T det (s)	T iso (s)
222	Нет неисправности	/	/
333-111	D ↑	53	148
11127-111	48	195
333-222	R f ↑ /	12
	900 900	31

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом для ветряных турбин

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом в качестве ветряного генератора

Мы знаем из прошлого ветра В руководстве по турбине говорится, что электрический генератор — это вращательная машина, которая преобразует механическую энергию, производимую лопастями ротора (первичный двигатель), в электрическую энергию или мощность.Это преобразование энергии основано на законах электромагнитной индукции Фарадея, которые динамически индуцируют ЭДС. (электродвижущая сила) в катушки генератора при его вращении. Существует множество различных конфигураций электрического генератора, но одним из таких электрических генераторов, который мы можем использовать в ветроэнергетической системе, является генератор постоянного тока с постоянным магнитом или генератор PMDC .

Машины с постоянным магнитом постоянного тока (DC) могут использоваться как обычные двигатели, так и как ветряные генераторы постоянного тока, поскольку конструктивно между ними нет принципиальной разницы.Фактически, та же самая машина PMDC может приводиться в действие электрически, как двигатель для перемещения механической нагрузки, или она может приводиться в действие механически как простой генератор для генерации выходного напряжения. Это делает генератор постоянного тока с постоянными магнитами (генератор PMDC) идеальным для использования в качестве простого ветряного генератора.

Если мы подключим машину постоянного тока к источнику постоянного тока, якорь будет вращаться с фиксированной скоростью, определяемой подключенным напряжением питания и силой его магнитного поля, тем самым действуя как «двигатель», создающий крутящий момент.Однако, если мы механически вращаем якорь со скоростью, превышающей расчетную скорость двигателя, используя лопасти ротора, то мы можем эффективно преобразовать этот двигатель постоянного тока в генератор постоянного тока, производящий генерируемую выходную ЭДС, пропорциональную его скорости вращения и магнитному полю. сила.

Обычно в обычных машинах постоянного тока обмотка возбуждения находится на статоре, а обмотка якоря — на роторе. Это означает, что у них есть выходные катушки, которые вращаются со стационарным магнитным полем, которое создает необходимый магнитный поток.Электроэнергия снимается непосредственно с якоря через угольные щетки с магнитным полем, которое регулирует мощность, подаваемую либо постоянными магнитами, либо электромагнитом.

Вращающиеся катушки якоря проходят через это стационарное или статическое магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует электрический ток в катушках. В генераторе постоянного тока с постоянным магнитом якорь вращается, поэтому весь генерируемый ток должен проходить через коммутатор или через контактные кольца и угольные щетки, обеспечивающие электроэнергию на его выходных клеммах, как показано.

Типовая конструкция генератора постоянного тока

Простой генератор постоянного тока может быть сконструирован различными способами в зависимости от соотношения и взаимосвязи каждой из катушек магнитного поля относительно якоря. Двумя основными соединениями для машины постоянного тока с самовозбуждением являются «Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой», в котором основная обмотка возбуждения соединена параллельно с якорем. «Генератор постоянного тока с последовательной обмоткой» имеет токоведущую обмотку возбуждения, соединенную в серии с якорем.Каждый тип конструкции генератора постоянного тока имеет определенные преимущества и недостатки.

Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой — В этих генераторах ток поля (возбуждения) и, следовательно, магнитное поле увеличивается с рабочей скоростью, поскольку это зависит от выходного напряжения. Напряжение якоря и электрический крутящий момент также увеличиваются с увеличением скорости. Генератор с параллельной обмоткой, работающий с постоянной скоростью при различных условиях нагрузки, имеет гораздо более стабильное выходное напряжение, чем генератор с последовательной обмоткой.Однако по мере увеличения тока нагрузки внутренние потери мощности на якоре вызывают пропорциональное уменьшение выходного напряжения.

В результате ток через поле уменьшается, уменьшая магнитное поле и вызывая еще большее снижение напряжения, а если ток нагрузки намного выше, чем конструкция генератора, снижение выходного напряжения становится настолько серьезным, что приводит к большим внутренним потери якоря и перегрев генератора. В результате генераторы постоянного тока с шунтирующей обмоткой обычно не используются для больших постоянных электрических нагрузок.

Генератор постоянного тока серии

— Ток возбуждения (возбуждения) в генераторе с последовательной обмоткой такой же, как ток, который генератор подает на нагрузку, поскольку они оба подключены последовательно. Если подключенная нагрузка мала и потребляет небольшой ток, ток возбуждения также невелик. Следовательно, магнитное поле обмотки последовательного возбуждения слишком слабое, и генерируемое напряжение также низкое.

Аналогично, если подключенная нагрузка потребляет большой ток, ток возбуждения также будет высоким.Следовательно, магнитное поле обмотки последовательного возбуждения очень сильное, а генерируемое напряжение высокое. Одним из основных недостатков генератора постоянного тока с последовательной обмоткой является то, что он плохо регулирует напряжение, и в результате генераторы постоянного тока с последовательной обмоткой обычно не используются для неустойчивых нагрузок.

Оба генератора постоянного тока с шунтовой обмоткой серии и с самовозбуждающимися генераторами постоянного тока имеют недостаток в том, что изменения тока нагрузки вызывают серьезные изменения выходного напряжения генератора из-за реакции якоря, и, как следствие, эти типы генераторов постоянного тока используются редко. как ветряные генераторы.

Однако «составной» подключенный генератор постоянного тока имеет комбинацию как шунтирующих, так и последовательных обмоток, объединенных в один генератор, и которые могут быть соединены таким образом, чтобы образовать «составной генератор постоянного тока с коротким шунтом» или «длинный шунт». составной генератор постоянного тока ». Этот тип конструкции генератора постоянного тока с самовозбуждением позволяет объединить преимущества каждого типа в одной машине постоянного тока.

Еще один способ преодолеть недостатки генератора постоянного тока с самовозбуждением — обеспечить внешнее соединение обмоток возбуждения.Затем это производит другой тип генератора постоянного тока, называемый , генератор постоянного тока с отдельным возбуждением .

Как следует из названия, генератор постоянного тока с отдельным возбуждением питается от независимого внешнего источника постоянного тока для обмотки возбуждения. Это позволяет току возбуждения создавать постоянный поток магнитного поля независимо от условий нагрузки на якорь. Когда к генератору не подключена электрическая нагрузка, ток не течет, и на выходных клеммах появляется только номинальное напряжение генератора.

Если к выходу подключена электрическая нагрузка, будет течь ток, и генератор начнет подавать электроэнергию на нагрузку.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением имеет множество применений и может использоваться в ветряных генераторах. Однако генераторы постоянного тока для ветряных турбин имеют тот недостаток, что для возбуждения шунтирующего поля требуется отдельный источник питания постоянного тока. Однако мы можем преодолеть этот недостаток, заменив обмотку возбуждения постоянными магнитами, создав генератор постоянного тока с постоянным магнитом или генератор PMDC .

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом можно рассматривать как щеточный двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и постоянным магнитным потоком. Фактически, почти все щеточные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) можно использовать в качестве генераторов PMDC с постоянными магнитами, но, поскольку они на самом деле не предназначены для использования в качестве генераторов, они не могут быть хорошими генераторами ветряных турбин, потому что при работе в качестве простых генераторов постоянного тока В генераторе вращающееся поле действует как тормоз, замедляющий ротор.

Эти машины постоянного тока состоят из статора, имеющего редкоземельные постоянные магниты, такие как неодим или самарий-кобальт, для создания очень сильного магнитного поля статора вместо намотанных катушек и коммутатора, подключенного через щетки к намотанному якорю, как раньше.

Генератор постоянного тока с постоянными магнитами

При использовании в качестве генераторов постоянного тока с постоянными магнитами двигатели с постоянным магнитным постоянным током обычно должны приводиться в движение намного быстрее, чем их номинальная скорость двигателя, чтобы обеспечить напряжение, близкое к номинальному, поэтому машины постоянного тока с высоким напряжением и низкой частотой вращения работают лучше. Генераторы постоянного тока.

Основным преимуществом перед другими типами генераторов постоянного тока является то, что генератор постоянного тока с постоянными магнитами очень быстро реагирует на изменения скорости ветра, потому что их сильное поле статора всегда присутствует и постоянно.

Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами обычно легче, чем машины с обмоткой статора для данной номинальной мощности, и имеют более высокий КПД, поскольку отсутствуют обмотки возбуждения и потери в обмотках возбуждения.

Кроме того, поскольку статор снабжен системой полюсов постоянного магнита, он устойчив к воздействию возможного попадания грязи.Однако, если они не полностью герметизированы, постоянные магниты будут притягивать ферромагнитную пыль и металлическую стружку (также называемую стружкой или опилкой), что может вызвать внутренние повреждения.

Генератор постоянного тока с постоянными магнитами является хорошим выбором для небольших ветряных турбин, поскольку они надежны, могут работать на низких скоростях вращения и обеспечивать высокий КПД, особенно в условиях слабого ветра, поскольку их точка включения довольно низкая.

Существует множество готовых генераторов постоянного тока с постоянными магнитами с широким диапазоном выходной мощности от нескольких ватт до многих тысяч ватт.Напряжение постоянного тока, создаваемое машиной постоянного тока с постоянным магнитом, определяется следующими тремя факторами:

• Магнитное поле, создаваемое статором. Это зависит от физических размеров генератора, силы и типа используемых постоянных магнитов.
• Число витков или витков провода на якоре. Это значение фиксируется физическим размером генератора и якоря, а также размером проводника. Чем больше витков используется, тем выше выходное напряжение. Точно так же, чем больше диаметр или площадь поперечного сечения провода, тем выше ток.
• Скорость вращения якоря, которая определяется скоростью лопастей ротора ветряной турбины относительно скорости ветра. Для генераторов и двигателей PMDC выходное напряжение пропорционально скорости и, как правило, линейно.

Наиболее распространенным типом генераторов постоянного тока для ветряных турбин и небольших ветряных турбин, используемых для зарядки аккумуляторов, является генератор постоянного тока с постоянным магнитом, также известный как Dynamo . Динамо-машины — хороший выбор для новичков в ветроэнергетике, поскольку они большие, тяжелые и, как правило, имеют очень хорошие подшипники, поэтому вы можете установить довольно большие лопасти ротора прямо на вал их шкива.

Старомодные динамо-машины для грузовиков или автобусов с дизельным двигателем являются лучшим выбором для ветряных турбин, поскольку они предназначены для выработки необходимого напряжения и тока на более низких скоростях с упором на эффективность, а не на максимальную мощность. Кроме того, большинство динамо-машин для автобусов и грузовиков могут генерировать мощность до 500 Вт при 24 В, чего более чем достаточно для зарядки аккумуляторов и питания фонарей для небольшой системы низкого напряжения.

Другие типы двигателей с постоянным постоянным током, которые подходят для ветряных генераторов постоянного тока, включают тяговые двигатели, используемые в гольф-карах, вилочных погрузчиках и электромобилях.Обычно это двигатели на 24, 36 или 48 В с высоким КПД и номинальной мощностью.

Одним из основных недостатков генератора постоянного тока с постоянными магнитами является то, что эти машины имеют коммутирующие щетки, которые пропускают полный выходной ток генератора, поэтому машины постоянного тока, используемые в качестве динамо-машин и генераторов, требуют регулярного обслуживания, поскольку угольные щетки, используемые для извлечения генерируемых ток быстро изнашивается и производит большое количество электропроводящей углеродной пыли внутри машины. Поэтому иногда используются генераторы переменного тока.

Автомобильные генераторы переменного тока — еще один очень популярный выбор в качестве простого генератора постоянного тока для использования в качестве генератора ветровой турбины, особенно среди новичков и энтузиастов DIY, поскольку низковольтный постоянный ток также может генерироваться генераторами переменного тока. Большинство автомобильных генераторов переменного тока содержат выпрямители переменного тока в постоянный, которые подают постоянное напряжение и ток. В генераторе переменного тока магнитное поле вращается, и переменный трехфазный переменный ток, который генерируется неподвижными обмотками статора, преобразуется в 12 вольт постоянного тока внутренней схемой выпрямителя.У автомобильных генераторов переменного тока есть явное преимущество, заключающееся в том, что они специально разработаны для зарядки 12 или 24-вольтовых батарей.

Закрытые генераторы PMDC предпочтительнее использовать в системах ветряных турбин, чтобы защитить их от элементов, но стандартные автомобильные генераторы обычно открыты и охлаждаются окружающим воздухом, вентилируемым через генератор, поэтому требуется некоторая дополнительная форма защиты от атмосферных воздействий. Они также бывают разных размеров и номинальной мощности, предназначенные для небольших автомобилей и больших грузовиков, и, хотя они могут быть дешевыми и легкодоступными, они не очень эффективны по сравнению с более крупным генератором постоянного тока с постоянными магнитами.

Ключ к простоте и повышению эффективности заключается в создании ветряной турбины с прямым приводом с лопастями, установленными непосредственно на валу главного шкива генератора. Как только вы вводите шестерни, ремни, шкивы или любые другие способы увеличения или уменьшения их скорости, вы вносите потери энергии, дополнительные затраты и сложность.

Хотя хороший трехлопастный ротор диаметром от пяти до семи футов (от 1,5 до 2 метров) будет развивать скорость, превышающую 1000 об / мин, это все еще слишком медленно, чтобы быть подходящим для большинства обычных автомобильных генераторов переменного тока, которые вращаются со скоростью между 2 000 и 10 000 об / мин, поскольку они прикреплены к двигателю автомобиля, поэтому потребуется коробка передач или система шкивов для увеличения скорости вращения генератора и увеличения выходной мощности генератора.

Кроме того, автомобильным генераторам требуется дополнительный внешний источник питания для подачи небольшого тока смещения (обычно через индикаторную лампу приборной панели) на их катушки возбуждения, чтобы запустить возбуждение и, следовательно, процесс генерации до того, как генератор достигнет своей скорости включения .

Этот внешний ток возбуждения мог бы обеспечиваться подключенным аккумуляторным блоком, но проблема заключается в том, что аккумуляторы будут постоянно подавать ток на обмотку возбуждения, возможно, разряжая батареи, даже когда лопасти турбины неподвижны в периоды нулевого или слабого ветра. .Другая проблема современных автомобильных генераторов заключается в том, что они построены из соображений дешевизны и легкого веса, поэтому обычно имеют только небольшие валы ротора диаметром 5/8 дюйма или 17 мм для установки шкива, который может быть немного маловат, чтобы выдерживать вес и напряжения вращающихся лопастей.

Одной из самых сложных частей проектирования небольшой ветряной турбины низкого напряжения для производства электроэнергии является поиск подходящего генератора постоянного тока.

Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом — это низкоскоростной генератор, который довольно надежен и эффективен при слабом ветре для использования в автономных автономных системах для зарядки аккумуляторов или для питания низковольтного освещения и приборов.Как правило, они имеют линейные кривые мощности с низкой скоростью включения около 10 миль в час. К сожалению, старые генераторы постоянного тока на постоянных магнитах, которые больше, тяжелее и надежнее, становится все труднее найти.

Помимо генераторов постоянного тока с постоянными магнитами, автомобильный генератор переменного тока также является еще одним популярным выбором среди многих мастеров для использования в качестве низковольтных генераторов постоянного тока для ветряных турбин. Однако, будучи автомобильным генератором переменного тока, прикрученным сбоку, или двигателем внутреннего сгорания, они требуют высоких оборотов для выработки энергии и не всегда очень эффективны.Автомобильные генераторы также требуют внешнего источника питания для питания электромагнитов, которые создают внутреннее магнитное поле.

Автомобильные генераторы ограничивают собственный ток с помощью встроенной схемы регулятора, которая также предотвращает перезарядку подключенных аккумуляторов генератором. Однако автомобильный генератор переменного тока никогда не должен подключаться к батарее задним ходом или запускать генератор на высоких оборотах без подключенной батареи, так как выходное напряжение поднимется до высоких уровней (намного больше 12 вольт) и разрушит внутренний выпрямитель.

Низковольтные автономные ветряные системы постоянного тока отлично подходят для зарядки батарей и т. Низкое напряжение постоянного тока, генерируемое генератором постоянного тока с постоянными магнитами, в источник переменного тока более высокого напряжения (120 или 240 вольт) или установка другого типа ветряного генератора.

В следующем руководстве по ветроэнергетике мы рассмотрим работу и конструкцию другого типа электрической машины, называемой синхронным генератором.Синхронный генератор сильно отличается от генератора постоянного тока с постоянными магнитами, потому что он может использоваться для выработки электричества переменного или переменного тока, подключенного к трехфазной сети.

Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Рассел Бейли, П.Е.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Рассел Смит, П.Е.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получение викторины. «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам ».

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо «.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает напечатанная викторина во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA в проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением ожидаю сдачи дополнительных

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

метро проезд

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительно

аттестация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

признательны! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал краток.

хорошо организовано. «

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предлагали курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях. »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться.

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность скачать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея заплатить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические области за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Типы генераторов постоянного тока

ВИДЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

магнитное поле в постоянном токе Генератор обычно производится электромагнитами а не постоянные магниты. Генераторы обычно классифицируются по их методы возбуждения поля. Исходя из этого, d.c. генераторы разделены на следующие два класса:

(i) Отдельно взволнован d.c. генераторы

(ii) самовозбуждение Округ Колумбия. генераторы

поведение постоянного тока генератор на нагрузке зависит от метода поля возбуждение принято.

(i) Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением

А постоянного тока генератор, обмотка полевого магнита которого питается от независимого внешнего Округ Колумбия. источник (e.г., аккумулятор и т. д.) называется отдельно возбужденным генератором. Фиг.8 показывает соединения отдельно возбужденного генератора. Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения (Eg = PfØ ЗН / 60 А). Чем больше скорость и ток возбуждения, тем больше генерируемый э.м.ф. Можно отметить, что отдельно возбужденный постоянный ток. генераторы используются редко на практике. Постоянный ток генераторы обычно бывают самовозбуждающимися.

Арматура ток, Ia = IL

Терминал напряжение, В = Eg — IaRa

Электрический развиваемая мощность = EgIa

Мощность доставлено в нагрузку = EgIa — Ia ² Ra

(ii) Самовозбуждение D.С. Генераторы

А постоянного тока генератор, на обмотку полевого магнита подается ток с выхода Сам генератор называется самовозбуждающимся генератором. Есть три типа самовозбуждающиеся генераторы в зависимости от типа обмотки возбуждения подключается к якорю, а именно;

Серия

(a) генератор;

(б) Шунт генератор;

(c) Соединение генератор

(а) Серийный генератор

в генератор с последовательной обмоткой, обмотка возбуждения включена последовательно с якорем обмотка так, чтобы весь ток якоря проходил через обмотку возбуждения как груз.На рис. Показаны соединения генератора с последовательной обмоткой. Поскольку обмотка возбуждения несет весь ток нагрузки, имеет несколько витков толстой провод, имеющий низкое сопротивление. Серийные генераторы используются редко, за исключением специального назначения, например, в качестве ускорителей.

Арматура ток, Ia = Ise = IL = I (скажем)

Терминал напряжение, В = EG — I (Ra + Rse)

Мощность в арматуре = EgIa

Мощность доставлено в груз

(б) Шунтирующий генератор

в шунтирующий генератор, обмотка возбуждения включена параллельно якорю обмотку так, чтобы на нее подавалось оконечное напряжение генератора.В Обмотка шунтирующего возбуждения имеет много витков тонкой проволоки с высоким сопротивлением. Следовательно, только часть тока якоря протекает через шунтирующую обмотку возбуждения. а остальное течет через нагрузку. На рис. Показаны соединения генератор с шунтовой обмоткой.

Шунт ток возбуждения, Ish = V / Rsh

Арматура ток, Ia = IL + Ish

Терминал напряжение, В = Eg — IaRa

Мощность в арматуре = EgIa

Мощность доставлено в нагрузку = VI _L

(c) Генератор смеси

в генератор с составной обмоткой, на каждом полюсе есть два набора обмоток возбуждения — один находится последовательно, а другой — параллельно якорю.Генератор составных обмоток может быть: Короткий шунт, в котором только обмотка возбуждения параллельна обмотка якоря. Длинный шунт, в котором обмотка возбуждения параллельна как последовательная обмотка возбуждения, так и обмотка якоря

Генератор постоянного тока со смешанной обмоткой

---

---

ЦЕЛИ

• укажите различия между шунтирующим генератором и составной обмоткой. генератор.

• определить, что подразумевается под совокупным генератором составной обмотки и дифференциальный генератор с составной обмоткой.

• опишите, как регулирование напряжения генератора улучшается за счет соединения обмотки.

• перечислить изменения выходного напряжения при полной нагрузке из-за эффектов чрезмерного сложения, плоское, неполное и дифференциальное смешение.

• нарисуйте принципиальную схему генератора.

• подключить генератор.

Регулировка напряжения генератора — важный фактор при принятии решения. тип нагрузки, к которой должен быть подключен генератор.Для освещения нагрузки, постоянное напряжение на клеммах должно поддерживаться, когда ток нагрузки увеличивается. Простой шунтирующий генератор может сделать это только при дорогостоящем регулировании. также используется оборудование.

Генераторы, предназначенные для поддержания постоянного напряжения при разумной нагрузке. Пределы могут иметь двойную обмотку в цепи возбуждения. В вторая обмотка наматывается поверх основной обмотки или рядом с ней. Этот вторая обмотка называется последовательной обмоткой, чтобы отличать ее от обмотка главного шунта.У последовательной обмотки меньше витков, чем у шунтовой. Поскольку последовательная обмотка включена последовательно с якорем и нагрузкой, он пропускает ток полной нагрузки и имеет более толстый провод, чем поле шунта. Генератор с такой обмоткой двойного поля называется составной обмоткой. генератор.

илл. 4 показаны основные схемы двух способов подключения составной обмотки. генератор: длинный шунт и короткий шунт. В коротком шунтирующем контуре (A) главное поле шунта подключено непосредственно через щетки; в длинная шунтирующая цепь (B), шунтирующее поле подключается через комбинацию арматуры и поля серии.Рабочие характеристики эти схемы очень похожи, но предпочтительнее использовать короткий шунт, потому что поле шунта остается более постоянным и не зависит от изменений, вызванных по полю серии.

Илл. 1A Короткое шунтирующее соединение генератора. КОРОТКАЯ ПОДКЛЮЧЕНИЕ ШУНТА; SHUNT FIELD; СЕРИЯ ПОЛЕ; ПОЛЕВЫЙ РЕОСТАТ. Илл. 1B Соединение генератора с длинным шунтом: B. ДЛИННОЕ СОЕДИНЕНИЕ

СОСТАВНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ОБМОТКИ

Необходимо учитывать две важные детали генератора с составной обмоткой: (1) относительное направление токов через обе обмотки конкретной полюс поля и (2) магнитные эффекты, которые могут вызывать эти токи.

Последовательная и шунтирующая обмотки однополюсного генератора с составной обмоткой показаны на рисунке 2. Обмотка (A) — это последовательная обмотка, через которую ток нагрузки проходит; обмотка (B) — обычная шунтирующая обмотка. Если ток нагрузки в направлении, показанном на 2, сила намагничивания последовательной обмотки (A) поможет шунтирующей обмотке (B) и увеличит напряженность магнитного поля. Ток в обмотке шунта не обычно достаточно сильна, чтобы пропитать сердцевину.Если ток нагрузки через последовательная намотка находится в направлении, противоположном изображенному на 2, его действие будет заключаться в ослаблении магнитного поля.

Рис. 2 Составные обмотки поля : ПОЛЮС ГЕНЕРАТОРА.

Когда последовательная обмотка подключается для помощи шунтирующей обмотке, генератор называется накопительным генератором составной обмотки; если последовательная намотка соединен, чтобы противостоять магнитному полю, это называется дифференциалом генератор с составной обмоткой.

Действие двух полей при изменении плотности потока может быть использовано для улучшения регулировка напряжения нормального шунтирующего генератора. Как вы помните, как нагрузка прилагается к шунтирующему генератору, выходное напряжение падает, потому что внутреннего сопротивления, реакции якоря и снижения напряжения применяется к цепи возбуждения. Если напряженность поля может быть автоматически увеличивается пропорционально току нагрузки по мере его увеличения, выходное напряжение может поддерживаться на постоянном уровне, увеличиваться или уменьшаться.Это цель в добавлении последовательной обмотки к составному генератору. В качестве ток нагрузки увеличивается в кумулятивно-составном подключенном генераторе, он проходит через последовательную обмотку и увеличивает магнитный поток. Дополнительные напряжение, вызванное сокращением этого потока, компенсирует потерю напряжения из-за сопротивлению якоря, реакции якоря и более низкому напряжению шунтирующего поля.

Количество витков в поле серии помогает определить степень компаундирование, которое достигается.Большое количество витков в последовательной обмотке производит чрезмерное смешение (увеличение напряжения при полной нагрузке по сравнению с выходному напряжению без нагрузки). Небольшое количество последовательных витков дает пониженное напряжение при полной нагрузке. Этот эффект называется недооценкой.

Генераторы

с плоскими составными частями имеют одинаковое выходное напряжение на холостом ходу и при полной нагрузке. нагрузка. В промышленности этот тип генератора используется там, где расстояние между генератор и нагрузка короткие, а сопротивление линии минимальное.Чрезмерное усложнение генераторы используются, когда дальность передачи велика, как в тяговых обслуживания, и напряжение на конце линии должно оставаться достаточно постоянным.

Сравнение регулирования напряжения шунтирующего генератора и компаунда. Генератор как для накопительного, так и для дифференциального подключения показан в 3.

Рис. 3 Нагрузочные характеристики составного генератора.

КОНТРОЛЬ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Номинальное напряжение составного генератора, работающего с номинальной частотой вращения, составляет устанавливается регулировкой полевого реостата.Поскольку сложный эффект последовательное изменение поля со скоростью, важно управлять составом генератор на его номинальной скорости.

Варианты рецептуры

Генераторы с составной обмоткой, как правило, разрабатываются производителем. иметь чрезмерно сложный эффект. Количество рецептуры можно изменить. на любое желаемое значение с помощью реостата дивертора через поле серии. В fgr4 реостат дивертора (R) подключен параллельно (параллельно) с последовательной намоткой.Если сопротивление переключателя установлено на высокое значение, ток нагрузки проходит через последовательную обмотку, чтобы произвести максимальный эффект компаундирования. Если дивертер установлен на минимальное значение, ток нагрузки не проходит через последовательную обмотку, и генератор действует как обычный шунтирующий генератор. Установив реостат на промежуточный значений, может быть получена любая степень смешения в этих пределах. Результат равномерного смешивания, когда напряжение «холостого хода» равно «полной нагрузке». Напряжение.

Илл. 4 Переключающая цепь: переключающий реостат, шунт полевой реостат

РЕЗЮМЕ

Генераторы со смешанной обмоткой используют последовательное поле, соединенное последовательно с нагрузка, чтобы реагировать на текущие изменения нагрузки. Он подключен, чтобы помочь поле шунта или противодействовать полю шунта. В большинстве генераторов постоянного тока серия поле будет подключено так, чтобы создаваемое магнитное поле помогло шунту поток поля.Это соединение называется кумулятивным. Степень компаундирования можно контролировать с помощью реостата дивертора. Если сериал поле подключено так, что результирующий поток противодействует потоку шунтирующего поля, затем выходное напряжение падает с увеличением потребляемого тока и генератор подключен дифференциально.

ВИКТОРИНА

А . Выберите правильный ответ для каждого из следующих заявления.

1.Клеммная коробка генератора с составной обмоткой содержит клеммы приводит

а. F1, F2 и A1, A2

г. S1, S2 и F1, F2

г. S1, S2 и A1, A2

г. S1, S2, F1, F2 и A1, A2

2. Последовательная обмотка должна быть достаточно большой, чтобы выдерживать:

а. полный магнитный поток.

г. перегрузка 300%.

г. полный линейный ток.

г. полное линейное напряжение.

3.Выберите тип генератора, который можно использовать для довольно удаленных нагрузок. от генератора.

а. Чрезмерно смешанный c. недокомпаундированный

г. плоский компаунд d. дифференциал составной

4. Нормальное напряжение составного генератора изменяют регулировкой. ____

а. серийный полевой шунт. c. реостат поля шунта.

г. настройка кисти. d. эквалайзер.

5. Сопротивление последовательного переключателя возбуждения должно быть:

а.сравнительно высокий.

г. равно сопротивлению последовательного поля.

г. переменный резистор.

г. сравнительно низкий.

6. Для достижения максимального эффекта компаундирования переключающий реостат должен быть:

а. установить на минимальное значение.

г. установить на высокое значение.

г. устанавливается на среднее значение между минимальным и максимальным значениями.

г. снят с цепи последовательного возбуждения.

B. Выберите правильный ответ на вопросы с 7 по 12 из следующего списка и поместите его в отведенное место.

а. Полевые столбы g. увеличить

г. реостат дивертора h. плоская рецептура

г. генератор с составной обмоткой i. реостат поля шунта

г. насыщать j. сверхкомпаундирование

e. уменьшить k. оставаться постоянным

ф. шунтирующий генератор l. недокомпаундирование

7. Когда необходимо обеспечить автоматическое управление выходным напряжением. при постоянной скорости выбран генератор ______

8.Ток через шунтирующую обмотку составного генератора не Достаточно _____________ полюсов поля.

9. Выходное напряжение на клеммах накопительного генератора с составной обмоткой. должен ________________ при увеличении тока нагрузки.

10. Когда выходное напряжение генератора одинаково как на холостом ходу, так и при полной нагрузке, генератор называется типом ________.

11. Генераторы со многослойной обмоткой обычно конструируются именно такими.

12. Количество компаундирования, которое может быть получено от генератора, составляет контролируется ________.

Экспериментировать характеристики разомкнутой цепи отдельно возбужденного генератора постоянного тока с изменением поля с разной скоростью.

Инженерный колледж

Электротехнический отдел
EEEN 4361
Лаборатория электрического оборудования

Эксперимент — 7
Характеристики генератора постоянного тока

Цели:
Экспериментировать характеристики холостого хода генератора постоянного тока с независимым возбуждением при изменении поля с разной скоростью.
Изучить нагрузочные характеристики шунтирующего генератора постоянного тока.
Провести сравнительное исследование нагрузочных характеристик всех протестированных версий генераторов и оценить производительность машины.

Аппарат:
Генератор постоянного тока
Универсальный двигатель (версия постоянного тока)
Источник переменного тока постоянного тока (40-250 В / 10 А)
Источник переменного тока постоянного тока (0-250 В / 2,5 А)
Регулятор тока возбуждения
Techogenerator
1 Profi -Cassy
1 Датчик Cassy
1 Изолирующий усилитель, четыре канала
1 Адаптер переменного тока
2 Профессиональный цифровой мультиметр

Введение: Генераторы постоянного тока
имеют три характеристики.Во-первых, генераторы постоянного тока имеют характеристику холостого хода. У них также есть внутренняя характеристика и внешняя характеристика. Эти три характеристики генераторов постоянного тока подробно обсуждаются ниже.
1. Характеристика разомкнутой цепи (O.C.C.) (E0 / If)
При заданной фиксированной скорости характеристика разомкнутой цепи показывает соотношение между током возбуждения (If) и генерируемой ЭДС без нагрузки (E0). Характеристическая кривая холостого хода представляет собой кривую намагничивания, аналогичную для всех генераторов. Если генератор работает без нагрузки и с постоянной скоростью, можно получить данные для характеристической кривой разомкнутой цепи.Ток возбуждения постепенно увеличивается, и в результате регистрируется соответствующее напряжение на клеммах.
На рисунке ниже показано устройство подключения для получения характеристической кривой разомкнутой цепи. Для генераторов с последовательным возбуждением обмотка возбуждения подключается к внешнему источнику питания.

Рисунок 1
Согласно уравнению ЭДС генератора постоянного тока Eg = kɸ. Следовательно, генерируемая ЭДС прямо пропорциональна потоку поля и току поля. Однако обязательно отметить, что даже нулевой ток поля равен нулю, возникает некоторая ЭДС.Эта генерируемая ЭДС возникает из-за остаточного магнетизма в полюсах поля. Остаточный магнетизм индуцирует начальную ЭДС в якоре. Именно эта наведенная ЭДС способствует остаточному потоку и, в конечном итоге, увеличивает общий поток поля. Следовательно, наведенная ЭДС увеличивается. Следовательно, характеристика разомкнутой цепи следует прямой линии. Когда плотность потока увеличивается, полюса насыщаются, и ɸ становится постоянным. Даже при увеличении If остается постоянным, а Eg — постоянным. Таким образом, характеристика холостого хода будет иметь вид характеристики B-H.

Рисунок 2

На рисунке 2 показаны типичные характеристики разомкнутой цепи для всех типов генераторов постоянного тока.
2. Внутренняя или общая характеристика (E / Ia)
Взаимосвязь между якорем (Ia) и ЭДС, генерируемой под нагрузкой, показано на внутренней характеристической кривой. Генерируемая ЭДС Eg меньше E0 из-за реакции якоря. Генерируемая ЭДС Eg определяется вычитанием размагничивающего эффекта реакции якоря. Кривая внутренней характеристики должна лежать ниже характеристик разомкнутой цепи.
3. Внешняя характеристика (В / IL)
Кривые внешней характеристики иллюстрируют взаимосвязь между током нагрузки (IL) и напряжением на клеммах (В). Из-за падения напряжения в цепи якоря напряжение на клеммах V будет меньше по сравнению с генерируемой ЭДС Eg. По этой причине внутренняя характеристическая кривая будет лежать выше внешней характеристической кривой. Эта кривая критически важна для определения того, насколько генератор подходит для данной задачи. Поэтому Внешние характеристики также можно назвать тактико-техническими характеристиками.Ниже показаны внутренние и внешние кривые для каждого типа генераторов.
Характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Рисунок 3
Когда нет реакции якоря, напряжение остается постоянным для тока нагрузки. Таким образом, линия AB на приведенном выше графике иллюстрирует соотношение между напряжением холостого хода и током нагрузки. Реакция якоря имеет размагничивающий эффект, в результате чего ЭДС, генерируемая под нагрузкой, меньше ее напряжения. Кривая переменного тока характеризует внутреннюю характеристику возбужденного генератора постоянного тока.Напряжение на его клеммах меньше. Кривая AD представляет внешнюю характеристику как зависимость напряжения на клеммах от тока нагрузки.
Характеристики шунтирующего генератора постоянного тока
Характеристики внешней и внутренней нагрузки шунтирующего генератора постоянного тока определяются таким образом, чтобы он позволял ему наращивать напряжение перед приложением внешней нагрузки. Напряжение на шунтирующем генераторе повышается за счет приведения его в действие с номинальной скоростью первичного двигателя. Из-за остаточного магнетизма на полюсах поля индуцируется начальное напряжение.Шунтирующий генератор создает напряжение в соответствии с характеристической кривой разомкнутой цепи. После того, как напряжение нарастает, загружается резистивная нагрузка и через определенные промежутки времени снимаются показания.

Рисунок 4

Шунтирующий генератор имеет Ia = IL + If. Вычитание правильного значения If из Ia. дает нам внутреннюю характеристику, передаваемую Eg vs. IL.

Теория

Рисунок 5

Если сопротивление нагрузки уменьшается во время нормального режима работы, ток нагрузки увеличивается.Однако при продолжающемся уменьшении сопротивления нагрузки напряжение на клеммах падает. Сопротивление нагрузки уменьшается до определенного предела, после этого предельное напряжение на клеммах резко падает. Это происходит из-за повышенных потерь I2R и чрезмерной реакции якоря при высоком токе якоря. Превышение этого предела сопротивления нагрузки приведет к дальнейшему снижению сопротивления нагрузки при уменьшении тока нагрузки. Пунктирная линия показывает, как внешняя характеристическая кривая поворачивается обратно на рисунке 5.
Характеристики генератора постоянного тока серии

Рисунок 6

Обмотка возбуждения для генераторов постоянного тока соединена последовательно с нагрузкой и якорем. По этой причине кривая AB идентична характеристической кривой разомкнутой цепи. В этом сценарии ток возбуждения аналогичен току нагрузки (т.е. IL = If). Кривая OD и OC представляет соответственно внешнюю и внутреннюю характеристики. Напряжение на клеммах увеличивается с током нагрузки в последовательном генераторе постоянного тока. По мере увеличения тока нагрузки генератора постоянного тока его ток возбуждения также увеличивается.Тем не менее, из-за размагничивающих эффектов реакции якоря в генераторе постоянного тока напряжение на клеммах уменьшается при дальнейшем увеличении нагрузки сверх определенного предела.

Характеристики генератора постоянного тока

Рисунок 7

Составные генераторы постоянного тока имеют внешние характеристики, как показано на рисунке 7. Генератор считается перекомпонованным, когда ампер-витки последовательной обмотки регулируются для увеличения тока нагрузки, а затем увеличивается напряжение на клеммах. На кривой AB показаны внешние характеристики перекомпонованного генератора.Ампер-витки последовательной обмотки также можно отрегулировать для поддержания постоянного напряжения на клеммах, впоследствии увеличивая ток нагрузки. Этот генератор упоминается как плоский состав. Кривая AC показывает внешнюю характеристику плоского составного генератора.
Когда последовательная обмотка генератора имеет меньше витков, чем требуется для плоской составной части, она называется составной. Кривая AD показывает внешние характеристики недокомпенсированного генератора.
Процедура:
A: Предварительные измерения
Сначала прочтите и введите данные паспортной таблички генератора постоянного тока в Таблицу 1.
Номинальное напряжение (В) 220
Номинальный ток (якорь и последовательная обмотка) (А) 4,8
5,6
Номинальный ток (шунтирующая обмотка) (А) 5,4
Номинальная скорость (об / мин) 2040
Номинальная мощность (Вт) 0,75 кВт
Таблица 1
Используйте профессиональный цифровой мультиметр для измерения сопротивлений генератора, которые необходимо ввести в таблицу 2.
R_ (A1, A2) R_ (B1, B2) R_ (C1, C2) R_ (D1, D2) R_ (D1, D3) R_ (D2, D3) R_ (E1, E2) R_ (E1, E3) R_ (E2, E3)
45,3 2 3 3,8 1 2,9 0,64k 186,2 0,453k
Таблица 2
Считайте и введите данные с паспортной таблички Universal Двигатель в таблице 3.
Номинальное напряжение (В) 220
Номинальный ток (якорь и последовательная обмотка) (А) 5,3
Сопротивление поля (Ом) 5,3
Номинальная скорость (об / мин) 2700
Номинальная мощность (Вт) 0,8 кОм, 0,75 кОм
Таблица 3
Us e Профессиональный цифровой мультиметр для измерения сопротивления универсального двигателя, который необходимо ввести в Таблицу 4.
R_ (A1, A2) R_ (D1, D2)
6 1
Таблица 4

B: Характеристики разомкнутой цепи генератора
Подключите цепь, как показано на рисунке, используя соединение для измерения Касси для указанного тока возбуждения, напряжения холостого хода и скорости ротора.

Рисунок 8

Характеристики разомкнутой цепи генератора:
Подключите цепь, как показано на рисунке 1.
Активируйте Cassy Lab для напряжения на клеммах (V_t) как UA1, тока возбуждения (F_i) как UB1 и скорости ротора как UA2. Для величин UA1, UB1 и UA2 выберите «усредненные значения» и «нулевую точку», как показано слева.
Настройте канал A развязывающего усилителя на положение / 100, а канал B на положение 1 V / A.
В опции Формула определите новую формулу как напряжение на клеммах, как (UA1 * 100), чтобы определить ток возбуждения как (UB1) и определить скорость ротора как (UA2 * 1000).
Исправьте опцию ручной записи в настройках параметров измерений лаборатории Cassy.
Перейдите к опции отображения Cassy Lab и настройте ее, чтобы нарисовать график между напряжением на клеммах и током возбуждения.
Попросите инструктора проверить соединения.
Постепенно подайте напряжение питания двигателя постоянного тока для запуска до достижения скорости 1300 об / мин.
Измените ток возбуждения с помощью внешнего источника постоянного тока, убедитесь, что ручка тока установлена ​​на 10 А с шагом 0,02 А, пока вы не достигнете 0,24 А, также следите за номинальными значениями напряжения и тока от обоих источников.На каждом этапе вам нужно измерять напряжение между C1 и A2, которое является напряжением на клеммах. Вы можете снимать показания для каждого шага из лаборатории кассы с помощью кнопки однократного измерения. Это напряжение холостого хода, а ток, отображаемый на внешнем источнике питания, — это ток возбуждения. Имейте в виду, что всякий раз, когда вы меняете ток, скорость двигателя должна быть зафиксирована на 1300 об / мин. Это можно сделать, слегка изменив подачу постоянного тока на универсальный двигатель.

Рисунок 9

Просмотрите и вставьте оба графика в файл Word.
Ток возбуждения (А) Напряжение на клеммах (В) (1300 об / мин) Напряжение на клеммах (В) (1500 об / мин)
0 1300 1500
0,02 1290 1490
0,04 1285 1485
0,06 1280 1480
0,08 1265 1465
0,1 1235 1435
0,12 1230 1430
0,14 1215 1415
0,16 1190 1400
0,18 1170 1399
0,2 1145 1390
0,22 1130 1385
0,24 1110 1380
Таблица 5

Используя график на следующей странице, постройте график напряжения холостого хода (ось y) и тока возбуждения (ось x).

Вопрос: Объясните характеристики вашего графика в лабораторном отчете.
Кривая, которая показывает соотношение между током возбуждения (If) и генерируемым напряжением (E0) в якоре без нагрузки, называется характеристикой магнитной цепи или разомкнутой цепи генератора постоянного тока.
C: Характеристики нагрузки генератора постоянного тока с независимым возбуждением
Подключите схему, как показано на рисунке 2, используя напряжение нагрузки измерительного соединения Касси, для тока нагрузки и для скорости ротора. Обратите внимание, что на этом этапе значение сопротивления нагрузки должно быть 100%.

Рисунок 10

Временно отключите нагрузку от цепи, затем подайте и увеличьте напряжение возбуждения до достижения номинального тока возбуждения, равного 0.24 А, убедитесь, что ручка тока должна быть зафиксирована на 10 А.
Теперь включите нагрузку, затем постепенно подайте напряжение питания двигателя постоянного тока (50-60 В), чтобы запустить двигатель до достижения номинальной скорости генератора (1500 об / мин. ) и проведите измерения при напряжении холостого хода. Учащийся готов продолжить измерения для онлайн-записи.
Выполните измерения и запись данных, изменяя резистивную нагрузку от 100% до 30% ступенчато, как показано ниже: 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40% и 30%.На каждом этапе частота вращения ротора должна быть зафиксирована на номинальной скорости генератора 1500 об / мин, слегка регулируя напряжение источника питания двигателя постоянного тока перед измерением.

Напряжение на клеммах нагрузки (В) Ток нагрузки
100% 0,11 51,50
90% 0,13 54,00
80% 0,14 54,00
70% 0,16 53,50
60% 0,18 53,00
50% 0,20 52,00
40% 0,26 54,00
30% 0,33 52,00
Таблица 6

Уменьшите напряжение питания двигателя постоянного тока до нуля.
Выключите все источники питания и верните регулятор сопротивления вращения обратно на 100%, сохраните файл лаборатории Cassy, ​​но не закрывайте его.

Рисунок 11
Рисунок 12

D: Характеристики нагрузки шунтирующего генератора постоянного тока:
Подключите схему, как показано на рисунке 3, используя соединение Cassy Measurement для напряжения нагрузки, тока нагрузки и скорости ротора. Обратите внимание, что на этом этапе значение сопротивления нагрузки должно быть установлено на 100%.

Рисунок 13

Рисунок 14

Напряжение на клеммах нагрузки (В) Ток нагрузки
100% 0,02 5,00
90% 0,02 4,50
80% 0,02 4,50
70% 0,02 4,50
60% 0.02 4,50
50% 0,02 5,00
40% 0,02 4,50
30% 0,02 4,50
Таблица 7

Рисунок 15

Заключение
Генераторы постоянного тока с отдельным возбуждением более выгодны по сравнению с генераторами постоянного тока с самовозбуждением. Это связано с тем, что генераторы постоянного тока с независимым возбуждением работают в стабильном состоянии при любом возбуждении поля, чтобы обеспечить более широкий диапазон выходного напряжения. Тем не менее, генераторы постоянного тока с отдельным возбуждением очень дороги из-за наличия отдельного источника возбуждения.

.