Принцип работы трёхфазного бесконтактного индукторного генератора с неподвижной обмоткой возбуждения

В процессе вращения ротора магнитный поток изменяется от максимума до минимума. При положении ротора, показанном на [рис. 1, а)], против трёх катушек статора проходит три луча ротора, которые расположены под углом 120 градусов. Оставшиеся три луча удаляются от трёх катушек другой группы, уменьшая в них магнитный поток, и приближаются к третьей группе катушек, где магнитный поток возрастает. Следовательно, на статоре генератора имеются три группы катушек, которые пронизываются различными магнитными потоками — таким образом, в них в один и тот же момент будет индуктироваться разная по фазе переменная ЭДС [рис. 1, в)]. Катушки одинаковой по фазе ЭДС соединены между собой последовательно. Фазы включены между собой в «треугольник» [рис. 1, б)]. Если фазные напряжения и токи изменяются синусоидально и нагрузка по всей линии одинаковая, то при соединении фаз в «треугольник» между линейными и фазными величинами существует зависимость:

U_л=U_ф

; I_л=√3 I_ф

Рис. 1. Схемы трёхфазной индукторной генераторной установки.

а) – Схема индукторного генератора:

1) – Статор;

2) – Зубцы статора;

3) – Обмотка катушки статора;

4) – Ротор;

5) – Обмотка возбуждения;

6) – Крышки генератора;

б) – Схема соединения обмоток генератора с выпрямителем, регулятором напряжения, аккумуляторной батареей и потребителями;

в) – Кривые изменений фазных напряжений генератора за период;

г) – Выпрямленное напряжение U двухполупериодным выпрямителем трёхфазного тока;

д) – Принципиальная схема диода:

1) – Пластинка полупроводника n-типа;

2) – Область р, созданная в результате взаимодействия с примесным веществом;

3) – Примесное вещество;

е) – Устройство полупроводникового диода серии В А:

1) – Корпус;

2) – Пластинка кремния;

3) – Диск;

4) – Внутренний вывод;

5) – Фланец изолятора;

6) – Изолятор;

7) – Штенгель, соединённый с внутренним выводом;

8) – Лепестки наружного вывода;

9) – Провод;

10) – Наконечник;

11) – Армирующее стальное кольцо.

17*

Похожие материалы:

Устройство синхронного генератора переменного тока, принцип работы

Электричество – вид энергии, который можно передавать на дальние расстояния, преобразовывать в механическую, тепловую энергию и трансформировать в световое излучение. Электроэнергию получают различными способами – химическим, тепловым, механическим, фотоэлектрическим.

Наиболее распространенный способ получения электроэнергии – механический, с использованием генераторов. Именно таким образом получают практически всю электрическую энергию, используемую в бытовых и производственных целях.

Генераторы, иначе называемые «электростанциями», бывают синхронными и асинхронными, одно- и трехфазными. Рассмотрим подробнее устройство и работу трехфазного электрогенератора, который может работать параллельно с другими электрогенераторами или централизованной электрической сетью.

 

В конструкцию синхронных электрических генераторов входят три основные детали:

• Ротор. Вращающийся элемент. Это биполярный электромагнит постоянного тока. Обмотка ротора соединяется с блоком управления через два щеточных узла.
• Статор. Неподвижный элемент. Витки статорной обмотки равномерно расположены по окружности. В однофазных машинах присутствует одна обмотка, в трехфазных – три, которые соединяются по схемам «звезда», «треугольник» или со сдвигом друг относительно друга на 120°.
• Блок управления.

 

Статор и ротор изготавливают из пластин электротехнических марок стали, которые хорошо проводят магнитный поток и плохо проводят электрические вихревые токи. Синхронные генераторы, имеющие явно полюсный ротор, используются для тихоходных машин, у которых скорость вращения не превышает 1000 оборотов в минуту, например установок с гидравлическими турбинами. Синхронные электрогенераторы с не явно полюсными роторами используются для механизмов, вращающихся с высокой скоростью – 1500-3000 об/минуту. Бывают двух- и четырехполюсными.

Принцип работы синхронного электрогенератора

Основные этапы:

• При вращении ротора двигателем внутреннего сгорания начинается вращение поля электромагнита.
• В результате вращения магнитного поля в статорной обмотке появляется переменное синусоидальное напряжение – одно- или трехфазное. Значение напряжения генерируемого тока зависит от скорости вращения ротора.
• Изменение электрической нагрузки синхронного генератора меняет механическую нагрузку на валу двигателя внутреннего сгорания. В свою очередь, это изменяет скорость вращения ротора, а значит, изменения величины напряжения и частоты. Избежать таких изменений параметров генерируемого электротока позволяет блок управления, который автоматически регулирует электрические характеристики через обратную связь.

 

Трехфазный синхронный генератор может работать в режиме генератора или в режиме двигателя. В первом случае в СГ входящей является механическая энергия, а выходящей – электрическая. Во втором случае – входящей является электрическая энергия, а выходящей – механическая.

 

Разновидности синхронных генераторов

 

Конкретная область применения определяет, какой вид синхронного генератора купить.

 

Производители предлагают электрогенераторы:

• Шаговые (импульсные). Применяются для приводов, работающих в режиме старт-стоп, или для устройств постоянного режима работы с импульсным сигналом управления.
• Безредукторы. Используются в автономных системах.
• Бесконтактные. Востребованы в качестве электростанций на речных и морских судах.
• Гистерезисные. Предназначены для установки в счетчиках времени, инерционных электрических приводах, системах автоматизированного руководства.
• Индукторные. Используются для оснащения электрических установок.

 

Области применения синхронных трехфазных генераторов переменного тока

 

Важная особенность синхронного генератора – возможность синхронизации с другими подобными электрическими машинами. Это свойство позволяет использовать эти машины в промышленной энергетике и при повышении нагрузок в час пик подключать резервные агрегаты.

 

Трехфазные генераторы применяют на:

• тепловозах с выпрямлением переменного тока полупроводниковыми элементами и других транспортных системах;
• мощных гидро-, тепловых электростанциях, атомных станциях, передвижных электростанциях;
• гибридных автомобилях с целью совмещения тяги ДВС и мощности тяговых электродвигателей.

 

Синхронные трехфазные генераторы могут использоваться в качестве электромоторов с мощностью более 50 кВт. В этом режиме ротор соединяют с источником постоянного тока, а статор подключают к трехфазному кабелю.

 

В каких случаях необходимо купить и использовать синхронный генератор?

 

Синхронный генератор переменного тока выбирают в следующих случаях:

• Если предъявляются высокие требования к постоянству параметров напряжения и частоты тока.
• При высокой вероятности перегрузок в переходном режиме потребителей с реактивной мощностью.
• При вероятности перегрузок в рабочем режиме, когда к генератору подключаются потребители как с активной, так и с реактивной мощностью.

 

Преимущества использования синхронных генераторов

 

Плюсы трехфазных синхронных генераторов:

• Способность выдерживать перегрузы в электросети, превышающие в три раза номинальное значение, и короткие замыкания.
• Более высокое качество генерируемой электроэнергии, по сравнению с асинхронными генераторами. Поэтому эти электрические машины используются для работы в комплексе с дорогостоящим оборудованием.
• Наличие автоматических регуляторов напряжения, регулирующих выпрямителей, которые защищают оборудование от перегруза и коротких замыканий и способны отключать электроустановки в случае возникновения аварийных ситуаций.

 

Современные электрические генераторы изготавливаются в соответствии с требованиями мировых стандартов качества и безопасности.

Индукторный генератор — это… Что такое Индукторный генератор?

Индукторный генератор

        электрическая машина переменного тока, у которой изменение магнитного потока, пронизывающего обмотки статора, вызывается перемещением ферромагнитного зубчатого ротора. Поток возбуждения создаётся обмоткой, питаемой постоянным током. Обмотка возбуждения и рабочая обмотка неподвижно располагаются на статоре. Различают И. г. с пульсирующим полем, в которых магнитное поле, изменяясь по величине (пульсируя), не меняет своей полярности, и генераторы, в которых магнитное поле меняется и по величине, и по направлению. И. г. первого типа выполняются как однофазными, так и трёхфазными; частота генерируемого тока достигает 10 кгц. И. г. второго типа выполняются только однофазными; частота от 10 до 20 кгц. И. г. всегда спарен с приводным двигателем и применяется главным образом для преобразования частоты электрического тока (см. также Генератор повышенной частоты).

        

         Лит.: Шаров В. С., Электромашинные индукторные генераторы, М.—Л., 1961; Алексеева М. М., Машинные генераторы повышенной частоты, Л., 1967.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Индуктор телефонный
• Индукторы

Смотреть что такое «Индукторный генератор» в других словарях:

• индукторный генератор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN inductor generatorinductor alternator …   Справочник технического переводчика

• индукторный генератор — Синхронный генератор, у которого нормальная составляющая магнитной индукции в каждой точке активной поверхности якоря меняется только по величине, не меняя знака …   Политехнический терминологический толковый словарь

• Генератор повышенной частоты —         электромашинный, электрическая машина, преимущественно однофазная, генерирующая ток в диапазоне частот от 100 до 10000 гц (иногда выше) и применяющаяся главным образом в качестве источника питания установок индукционного нагрева металлов …   Большая советская энциклопедия

• ИНДУКТОРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА — синхронная электрическая машина, у к рой обмотки якоря и возбуждения расположены на статоре; ротор имеет ряд равномерно располож. по окружности выступов без обмотки. Индукторный генератор И. э. м. для генерирования одно или многофазного перем.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• Микроэлектромашина —         электрическая машина мощностью от долей вт до нескольких сотен вт, с частотой вращения вала (ротора) до 30 000 об/мин. Различают М. постоянного и переменного тока и универсальные. М. могут иметь различное конструктивное исполнение в… …   Большая советская энциклопедия

• ГИ- — генератор индукторный в маркировке Источник: http://www.ssep.ru/product/3/ Пример использования ГИ 160 6 …   Словарь сокращений и аббревиатур

Генератор 2ГВ.003 — презентация онлайн

1. РАЗДЕЛ 1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕГРИИ Лекция 4. Генератор 2ГВ.003

Генератор является основным автономным
источником электроэнергии. В комплекте
ЭВ-10 применяется генератор модели
2ГВ.003. Он закреплён на концевой балке
рамы тележки и приводится во вращение от
оси колесной пары посредством текстропноредукторно-карданного привода

3.

Для сведения Вспомним принцип работы генератора переменного тока. На статоре
размещены три якорные (или, по-другому, индукторные) обмотки, в
каждой из которых при пересечении её магнитным полем ротора
индуцируется синусоидальная ЭДС (рисунок 4.2). Три синусоидальные
ЭДС (фазы), сдвинутые относительно друг друга на 1200 , выведены на
зажимы АВС генератора.

4. Для сведения

В качестве возбудителя магнитного поля на рисунке показан
вращающийся постоянный магнит. В действительности
постоянные магниты применяются редко из-за их слабой
намагниченности и недолговечности. Роторы большинства
генератора – это электромагниты, состоящие из сердечника с
намотанной на него обмоткой возбуждения. Для питания
обмотки возбуждения используется скользящий контакт
щеток с контактными кольцами. Однако для вагонов,
испытывающих динамические толчки при прохождении
рельсовых стыков, скользящий контакт ненадёжен. Поэтому
самым распространённым типом вагонных генераторов
являются так называемые индукторные генераторы, у
которых как обмотки якоря, так и обмотки возбуждения
размещены на неподвижном статоре.

5. Принцип работы индукторного генератора

Ротор представляет
собой шихтованный
стальной барабан,
имеющий 6 зубцов .
На нём нет никаких
обмоток, поэтому на
электросхеме ротор
генератора не
обозначается.

6. Принцип работы индукторного генератора

Обмотка возбуждения 7,
расположена на двух
подшипниковых щитах. По
обмотке возбуждения
протекает постоянный ток,
он создает магнитный поток
возбуждения Ф, который
проходит через втулку
ротора, зубец ротора 2,
воздушный зазор между
зубцом ротора и зубцом
статора Δ, зубец статора 6,
корпус статора,
подшипниковый щит 4,
выступ подшипникового
щита 8, воздушный зазор б и
вновь замыкается на втулку
ротора.

7. Принцип работы индукторного генератора

Обмотка на левом щите
намотана так, что в зоне
зубцов магнитные
потоки складываются.
При вращении генератора воздушный зазор Δ между
зубцами ротора и статора периодически изменяется от
минимума до максимума. А поскольку магнитная
проницаемость воздуха в 1000 раз меньше магнитной
проницаемости стали, то и магнитный поток возбуждения
Ф также периодически изменяется от минимума до
максимума. Изменяющийся магнитный поток по закону
индукции Фарадея наводит в обмотке якоря
(расположенной на зубцах статора) переменную ЭДС.
На роторе 6 зубцов, а на статоре 18. Поэтому
при вращении каждый зубец ротора
последовательно пересекает своим
магнитным полем три зубца статора. В связи
с этим в якорной обмотке статора наводится
ТРЁХФАЗНАЯ переменная ЭДС

10. Устройство генератора 2ГВ.003

В генераторе 2ГВ.003 и на статоре и на подшипниковых
щитах расположены по две обмотки.
Основная обмотка якоря вырабатывает электроэнергию
для питания вагонных потребителей. На её выходе –
трёхфазный переменный ток, напряжение и частота
которого зависят от частоты вращения ротора (от
скорости движения вагона). Но для питания основных
потребителей необходим постоянный ток со
стабильным напряжением 50 В. Поэтому к основной
обмотке подключен регулятор напряжения генератора
(РНГ), поддерживающий 50 В при любой скорости
движения, и выпрямитель, преобразующий трёхфазный
переменный ток в постоянный.

11. Устройство генератора 2ГВ.003

Для эффективного заряда АБ на неё должно
подаваться напряжение 60-70 В. С этой целью в
генераторе имеется вторая обмотка якоря,
вольтодобавочная. Она расположена, как и
основная, на зубцах статора, вырабатывает
однофазный переменный ток, который после
преобразования на выпрямителе, становится
постоянным током с напряжением 10-20 В. Для
заряда АБ две обмотки соединяют
последовательно, в результате получая 60-70 В.

12. Устройство генератора 2ГВ.003

Чертеж генератора 2ГВ.003. Видны две обмотки якоря:
основная (трёхфазная) 11 и вольтодобавочная 12.

13. Статор с двумя якорными обмотками в пазах: основной и вольтодобавочной

14. Две обмотки возбуждения

Параллельная обмотка возбуждения, расположенная на
выступах подшипниковых щитов, предназначена для
создания основного магнитного потока машины Ф.
После подключения нагрузок, когда по основной обмотке
якоря начинает протекать ток, она создаёт собственный
магнитный поток, который на зубцах направлен встречно
основному магнитному потоку и ослабляет его. Данное
явление называют реакцией якоря. Для устранения
реакции якоря предназначены последовательная
обмотка возбуждения. По ней протекает тот же самый ток
нагрузок, что и по обмотке якоря, следовательно, она
создает магнитный поток такой же силы, как и поток
реакции якоря. Но он направлен встречно потоку реакции
якоря и уничтожает его.

15. Две обмотки возбуждения: параллельная 17 и последовательная 15

На электросхеме концы
(выводы) основной
трехфазной обмотки якоря
обозначены 1С1, 1С2, 1С3.
Концы вольтодобавочной
обмотки 2С1, 2С2, 2С3.
Вольтодобавочная
обмотка, в отличие от
основной, однофазная,
вывод 2С2 от средней
точки предназначен для
подключения
выпрямителя. Концы
параллельной обмотки
возбуждения обозначены
И1, И2; последовательной
обмотки возбуждения
01,02.

17. Основные характеристики генератора:

• длительная мощность 9 кВт,
• номинальное напряжение потребителей
50 В,
• масса 260 кг.

18. Вопросы для повторения:

1) Каково назначение генератора? Каким образом он
приводится во вращение? Где он размещён на вагоне? Что
означает передаточное число привода 4,1?
2) Почему на вагонах не нашли широкого применения
генераторы постоянного тока и синхронные генераторы?
Поясните принцип действия индукторного генератора.
3) Какие обмотки якоря имеются на генераторе, где они
размещены и для чего предназначены? Как концы
обмоток якоря обозначаются в электрической схеме?
4) Какие обмотки возбуждения имеются на генераторе,
где они размещены и для чего предназначены? Как концы
обмоток возбуждения обозначаются в электрической
схеме?

19.

Урок окончен

Генераторы переменного тока Индукторный генератор В

Генераторы переменного тока

Индукторный генератор • В системах электроснабжения широко применяются генераторы переменного тока индукторного типа. Они не имеют обмоток на роторе и колец со щетками. Такие генераторы по сравнению с генераторами постоянного тока надежнее в работе и требуют более простого ухода.

Строение генератора • В индукторном генераторе обмотки переменного тока 5 выполняются неподвижными закладываются в пазы статора, а каждая обмотка охватывает один из зубцов 1. Обмотка возбуждения неподвижна и выполнена в виде двух кольцевых катушек 6, которые соединены последовательно и расположены в двух подшипниковых щитах 7. Ротор состоит из равномерно расположенных зубцов 10 и пазов 11, которые образуют полюса машины

Принцип работы • Если через обмотки возбуждения 6 пропустить ток, то создается магнитный поток, который замкнется по цепи. Он пройдет по подшипниковому щиту 7, через воздушный зазор 8, по втулке 9 ротора, через зубцы 10 ротора, воздушный зазор 4, зубцы 1 статора, остов 2 и снова войдет в подшипниковый щит

Магнитный поток • При вращении ротора зубцы статора поочередно совпадают с зубами и пазами ротора. При совпадении зубцов между ними будет наименьший воздушный зазор, магнитное сопротивление минимальное, а через обмотки W 1 проходит магнитный поток Фмакс

• При совпадении зубца статора с пазом ротора зазор наибольший, магнитное сопротивление увеличивается и обмотки пересекаются магнитным потоком Фмин

Вывод • Таким образом, при вращении ротора пульсирует магнитный поток и в обмотках W 1, расположенных на зубцах статора, индуктируется переменная ЭДС, а при подключении нагрузки в них потечет переменный ток. При этом, в отличие от других генераторов, магнитный поток, пронизывающий обмотки W 1 статора, не изменяется по направлению

Индукторный генератор с совмещенными обмотками возбуждения и статора

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным реактивным электрическим генераторам, применяемым, в частности, в трансмиссиях самоходных гусеничных и колесных машин.

Известен индукторный генератор с совмещенными обмотками возбуждения и статора (якоря), содержащий зубчатый безобмоточный ротор и статор, Z₁ зубцов которого охвачены катушками обмотки статора (якоря), образующими N-фазную систему. Обмотка статора выполнена с зубцовым шагом и состоит из Z₁ катушек, а каждая фаза из Z₁/N катушек, находящихся на противоположно расположенных зубцах. Катушки каждой фазы соединены между собой и подключены к электронному коммутатору, реализованному на силовых биполярных транзисторах с изолированным затвором (БТИЗ) (анг. IGBT — Insulated-gate Bipolar Transistor) и диодах, соединенных по схеме асимметричного моста (KR 101311378 В1, 25.09.2013; US 5493195 А, 20.02.1996; CN 204408232 U, 17.06.2015).

В этом генераторе ток возбуждения формируется путем подключения фазных обмоток к выходному напряжению генератора с помощью IGBT транзисторов электронного коммутатора, причем моменты этого подключения синхронизированы с положением ротора (вала) генератора. Соответственно, IGBT транзисторы имеют высокое рабочее напряжение, что приводит к увеличению статических и динамических потерь в этих транзисторах и, соответственно, к снижению КПД генератора. Высокое рабочее напряжение IGBT транзисторов в сочетании с повышенной сложностью электронного коммутатора, содержащего 2⋅N силовых ключей (IGBT транзисторов), приводят к снижению надежности генератора.

Известен также трехфазный разнополюсный вентильный индукторный генератор, содержащий зубчатый безобмоточный ротор и статор, на зубцах сердечника которого размещены катушки трехфазной обмотки, соединенные в треугольник. Последовательно с фазами включены диоды, благодаря чему обмотка совмещает функции якорной (статорной) обмотки и обмотки возбуждения. При этом напряжение возбуждения подается на один из диодов (UA 98261 С2, 25.04.2012; Лущик В.Д. Вентильнi iндукторнi генератори радiального збуждения з сумiщеними обмотками. // Електротехнiка i Електромеханiка. — Харкiв: НТУ «Харкiвський полiтехнiчний iнститут», 2014, №6. — С. 47-49).

В этом индукторном генераторе используется отдельный источник тока возбуждения, соединенный с обмоткой статора. Это приводит к необходимости применения гальванически развязанного источника тока возбуждения, обеспечивающего необходимую (полную) мощность возбуждения. Такие источники тока реализуются в виде импульсных преобразователей с трансформаторным выходом, имеющих повышенные габаритные размеры и массу, а также потери энергии в трансформаторе и силовых полупроводниковых компонентах. Кроме того, токи протекающие в компонентах такого источника (за исключением выходного тока), не приводят к увеличению потока возбуждения генератора.

Кроме того в этом многофазном генераторе источник тока возбуждения подключен к диоду только одной фазы, что приводит к асимметрии генератора и, соответственно, к ухудшению его КПД и массогабаритных характеристик.

В итоге, к недостаткам известного индукторного генератора относятся его повышенная сложность и, соответственно, пониженная надежность, а также относительно невысокий КПД, повышенные габаритные размеры и масса.

Наиболее близким к предложенному является индукторный генератор с совмещенными обмотками обмотками возбуждения и статора, содержащий статор с явнополюсным сердечником и многофазной обмоткой, выполненной в виде зубцовых катушек, охватывающих полюса статора, источники тока возбуждения, выполненные в виде дополнительных витков или дополнительных катушек, размещенных вместе с зубцовыми катушками на полюсах статора, и безобмоточный ротор с зубчатым сердечником. Зубцовые катушки каждой фазы соединены между собой последовательно и/или параллельно и образуют обмотки фаз, которые соединены по схеме треугольника или многоугольника, причем в каждую из них последовательно согласованно включены диоды, параллельно которым подключены конденсаторы. Источники тока возбуждения через тиристоры или последовательно соединенные дополнительные диоды и транзисторные ключи подключены к диодам, включенным в фазные обмотки. Регулирование выходного напряжения генератора осуществляется путем формирования многофазных гальванически развязанных сигналов управления тиристорами или транзисторными ключами из условия увеличения или уменьшения тока возбуждения генератора, соответственно, при снижении или увеличении его выходного напряжения (RU 2658636 С1, 22. 06.2018).

К недостаткам прототипа относится повышенная сложность конструкции и, соответственно, пониженная надежность генератора, вызванная наличием регулятора напряжения, формирующего многофазные гальванически развязанные сигналы управления тиристорами или транзисторными ключами. Другим недостатком этого индукторного генератора является пониженная точность поддержания выходного напряжения, что обусловлено подключением цепи обратной связи непосредственно к нагрузке со сглаживающим емкостным фильтром, а также отсутствием коррекции сигналов управления тиристорами или транзисторными ключами при изменении тока нагрузки генератора.

Из анализа аналогов и прототипа следует, что в предшествующем уровне техники не решена техническая проблема создания индукторного генератора с совмещенными обмотками возбуждения и статора (якоря), имеющего простую конструкцию и высокую точность поддержания выходного напряжения. Задачей изобретения является создание такого генератора.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является упрощение конструкции с соответствующим повышением надежности индукторного генератора с совмещенными обмотками и повышение точности поддержания его выходного напряжения.

Этот технический результат достигается за счет того, что индукторный генератор с совмещенными обмотками возбуждения и статора содержит статор с явнополюсным сердечником и многофазной обмоткой, выполненной в виде зубцовых катушек, охватывающих полюса статора, вращающийся безобмоточный ротор с зубчатым сердечником, закрепленным на его валу, диоды и конденсаторы, соединенные между собой параллельно и включенные последовательно согласованно с обмотками фаз, образованных путем последовательного и/или параллельного соединения зубцовых катушек, дополнительные витки зубцовых катушек или дополнительные катушки, размещенные на полюсах статора вместе с зубцовыми катушками, соединенные между собой последовательно и/или параллельно и образующие источники тока возбуждения, электронные ключи, проводящие ток в одном направлении и приспособленные для подключения источников тока возбуждения к диодам и конденсаторам, и регулятор выходного напряжения, приспособленный для управления электронными ключами. Обмотки фаз с диодами и конденсаторами соединены по схеме треугольника или многоугольника и подключены к нагрузке генератора непосредственно или через выпрямитель. Регулятор напряжения осуществляет одновременное формирование сигналов управления всеми электронными ключами и выполнен с возможностью регулирования выходного напряжения генератора путем изменения соотношения между числом полупериодов тока, поступающего от источников тока возбуждения на параллельно соединенные диоды и конденсаторы через открытые электронные ключи, и числом полупериодов напряжения источников тока возбуждения, приложенных к закрытым электронным ключам.

Указанный технический результат достигается также при реализации признаков зависимых пунктов формулы изобретения, в частности за счет того, что:

— электронные ключи выполнены в виде тиристоров или последовательно соединенных дополнительных диодов и транзисторов;

— регулятор выходного напряжения генератора содержит по меньшей мере измерительный выпрямитель его выходного переменного напряжения, фильтр выходного напряжения указанного выпрямителя, микроконтроллер, формирующий сигналы управления электронными ключами, и усилитель (формирователь) этих сигналов;

— индукторный генератор дополнительно содержит датчик тока нагрузки, подключенный к регулятору его выходного напряжения, в частности, к микроконтроллеру, входящему в состав этого регулятора;

— регулятор выходного напряжения генератора содержит по меньшей мере измерительный выпрямитель его выходного переменного напряжения, фильтр выходного напряжения этого выпрямителя, устройство сравнения выходного напряжения фильтра с заданной величиной выходного напряжения генератора, интегратор, D-триггер, тактовый генератор, логическую схему И и усилитель сигналов управления электронными ключами, причем выход устройства сравнения через интегратор соединен с входом D триггера, выход которого соединен с первым входом логической схемы И, а выход тактового генератора соединен с входом синхронизации D-триггера и вторым входом логической схемы И, выход которой подключен к входу усилителя сигналов управления электронными ключами.

Реализация отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения обеспечивает достижение указанного технического результата.

В частности, одновременное формирование сигналов управления всеми электронными ключами обеспечивает возможность реализации одноканального регулятора, причем независимо от числа фаз N генератора и числа электронных ключей. Исключение необходимости раздельного управления электронными ключами приводит к значительному упрощению и повышению надежности регулятора и генератора в целом. При этом одновременно повышается точность поддержания выходного напряжения за счет исключения погрешности многоканальных регуляторов, обусловленной асимметрией его отдельных каналов.

Регулятор, осуществляющий регулирование выходного напряжения генератора путем изменения соотношения между числом полупериодов тока, поступающего от источников тока возбуждения на параллельно соединенные диоды и конденсаторы через открытые электронные ключи, и числом полупериодов напряжения источников тока возбуждения, приложенных к закрытым электронным ключам, как показано ниже в описании изобретения, отличается предельной простотой, высокой надежностью и не требует применения датчика положения ротора. Поэтому реализация этого признака обеспечивает достижение указанного технического результата. При этом за счет исключения датчика положения ротора и, соответственно, влияния его погрешности на работу регулятора, повышается точность поддержания выходного напряжения генератора.

Реализация отличительных признаков зависимых пунктов формулы обеспечивает достижение этого же технического результата.

А именно, применение измерительного выпрямителя выходного переменного напряжения генератора приводит к упрощению и повышению надежности генератора за того, что этот выпрямитель имеет более простую и более надежную конструкцию по сравнению с традиционно применяющимися измерительными датчиками напряжения. Подключение этого выпрямителя до силового выпрямителя позволяет повысить точность поддержания выходного напряжения генератора в динамических режимах его работы, в частности, при резких изменениях тока нагрузки. Это обусловлено исключением влияния силового конденсатора фильтра выходного напряжения генератора C_F на результат измерения напряжения на его обмотках.

Применение датчика тока позволяет повысить жесткость выходной нагрузочной характеристики генератора, что обеспечивает повышение точности регулирования его выходного напряжения. В отдельных случаях применение датчика тока позволяет исключить цепи обратной связи по напряжению, что обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности генератора, поскольку в случае необходимости обеспечения гальванической развязки датчики тока по сравнению с датчиками напряжения имеют более простую и более надежную конструкцию.

Реализация схемы регулятора напряжения в соответствии с отличительными признаками другого зависимого пункта формулы, предусматривающими применение интегратора и D-триггера, позволяет создать предельно простую и надежную схему управления генератора, имеющую высокую помехоустойчивость, нулевую статическую погрешность поддержания выходного напряжения и высокую устойчивость регулирования, что также обеспечивает достижение указанного технического результата.

Влияние указанных и прочих отличительных признаков независимого и зависимых пунктов формулы изобретения на достигаемый технический результат дополнительно показано при описании примеров реализации предложенного генератора.

На фиг. 1 в качестве примера приведена упрощенная схема трехфазного индукторного генератора с совмещенными обмотками и регулятором его выходного напряжения, реализованным на основе микроконтроллера. На фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая принцип формирования импульсов управления электронными ключами (тиристорами). На фиг. 3 — пример реализации регулятора выходного напряжения на аналоговых и цифровых логических микросхемах.

Под индукторным генератором в данном случае подразумевается синхронный генератор, у которой неподвижный статор выполняет функции якоря и индуктора, а процесс преобразования механической энергии вращающегося ротора в электрическую энергию обусловлен пульсациями магнитной индукции вследствие зубчатости ротора.

Этот генератор может называться также индукторным реактивным генератором, индукторным генератором с радиальным возбуждением или аксиальным возбуждением, индукторным разнополюсным генератором, вентильным индукторным генератором и т.д., а в англоязычной литературе — генератором с переменным магнитным сопротивлением: Switched Reluctance Generator (SRG).

Индукторный генератор с совмещенными обмотками возбуждения и статора (именуемый далее в тексте «генератор» или «индукторный генератор»), содержит корпус (внешнюю оболочку, станину, рубашку и т.п.) и подшипниковые щиты. Внутри корпуса размещены неподвижный статор с явнополюсным сердечником и N-фазной обмоткой, выполненной в виде зубцовых катушек 1 фаз U, V и W охватывающих каждый полюс статора, а также вращающийся безобмоточный ротор с зубчатым сердечником, закрепленным на его валу.

Генератор может также иметь бескорпусную конструкцию. Возможна его реализация как с радиальным, так и с аксиальным магнитным потоком (с дисковым ротором).

Сердечники статора и ротора выполнены в виде пакетов, набранных из изолированных листов электротехнической стали. Полюса статора и зубцы сердечника ротора в радиальном или аксиальном направлении обращены друг к другу и разделены воздушным зазором.

У индукторного генератора, рассчитанного на работу с низкими скоростями вращения ротора, зубцовая зона, с целью повышения КПД и улучшения его массогабаритных характеристик, может быть выполнена гребенчатой.

На одном, на двух противоположных полюсах статора одной или каждой фазы, на всех полюсах статора, относящихся к каждой фазе, или на всех полюсах статора (Z₁) размещены дополнительные катушки 2 (U_E, V_E и W_E). Они соединены между собой последовательно и/или параллельно и образуют один или нескольких (от одного до N) источников тока возбуждения N-фазного индукторного генератора.

Вместо дополнительных катушек могут использоваться дополнительные витки, размещенные в зубцовых катушках статора.

Фазные обмотки (обмотки фаз) генератора образованы путем последовательного и/или параллельного соединения зубцовых катушек. Например, каждые две катушки, находящиеся на противоположно расположенных полюсах (зубцах) каждой фазы соединены между собой последовательно встречно, а образовавшиеся пара катушек — параллельно. Возможно также образование обмоток фаз путем параллельного или последовательного соединения всех катушек каждой фазы.

Эти обмотки одновременно используются в качестве обмоток возбуждения, т.е. обмотки статора совмещены с N обмотками возбуждения и согласованы между собой.

Чтобы иметь возможность пропустить ток возбуждения по обмоткам статора (якоря), его фазные обмотки U, V и W соединены по схеме треугольника или многоугольника (фиг. 1) через диоды 3, которые включены последовательно согласованно с этими обмотками.

Ток источника возбуждения подается по меньшей мере на один диод 3 в одной фазной обмотке. Этот ток, благодаря указанному соединению фазных обмоток, протекает по всем этим обмоткам (по всему контуру N-угольника).

С целью улучшения характеристик генератора, в том числе для уменьшения пульсаций его выходного напряжения, предпочтительной является симметричная схема возбуждения. В этом случае используется N источников тока возбуждения, которые подключены к N диодам 3, включенным последовательно с обмотками всех N фаз, как это показано на фиг. 1.

Параллельно диодам 3 подключены конденсаторы 4, которые генерируют реактивную энергию, необходимую для работы индукторного генератора в режиме возбуждения от собственных источников тока — от дополнительных обмоток (витков) 2 (U_E, V_E и W_E), т.е. при его работе в режиме самовозбуждения.

Для регулирования выходного напряжения генератора необходимо изменение тока его возбуждения. Поэтому дополнительные катушки 2 (U_E, V_E и W_E), использующиеся в качестве одного или нескольких источников тока возбуждения, подключены к диодам 3 и конденсаторам 4 через электронные ключи 5, проводящие ток в одном направлении. Они могут быть выполнены в виде триодных тиристоров, не проводящих ток в обратном направлении, или последовательно соединенных дополнительных диодов и транзисторов.

Транзисторы могут быть выполнены в виде одного или группы параллельно соединенных полевых транзисторов с изолированным затвором (МОП — металл-окисел-полупроводник или МДП — металл-диэлектрик-полупроводник), а по англоязычной терминологии — MOS, MOSFET или МОСФЕТ (от сокращения словосочетаний: «Metal-Oxide-Semiconductor» (металл-окисел-полупроводник) и «Field-Effect-Transistors» (транзистор, управляемый электрическим полем) и их транскрипции, или биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ) (анг. IGBT — Insulated-gate bipolar transistor) или биполярных транзисторов (БТ) (анг. BJT — Bipolar Junction Transistor). Их кристаллы размещены в отдельных корпусах или объединены в транзисторные модули.

Последовательность соединения дополнительных диодов и транзисторов (транзисторных модулей) может быть любой. Полярность включения всех диодов 3 и электронных ключей 5 (тиристоров или дополнительных диодов с транзисторами) может быть изменена на противоположную без нарушения работоспособности генератора.

При работе генератора максимальное обратное напряжение на диодах 3 и на электронных ключах 5 относительно невелико — существенно меньше выходного напряжения генератора U_EX. С учетом этого, с целью повышения КПД генератора, в качестве диодов 3 и дополнительных диодов в электронных ключах могут быть применены диоды с барьером Шоттки.

Конденсаторы 4 могут быть любого типа. Целесообразно применение керамических или пленочных конденсаторов, что позволяет повысить надежность генератора и улучшить его массогабаритные характеристики в силу более высокой удельной емкости конденсаторов этих типов.

Обмотки фаз 1 (U, V и W) с диодами 3 и конденсаторами 4 через силовой выпрямитель 6 подключены к выводным клеммам генератора и его нагрузке R_L. Сглаживание пульсаций выходного напряжения генератора осуществляется с помощью конденсатора C_F 7.

N-фазная полезная нагрузка генератора может быть также подключена непосредственно к его фазным обмоткам.

Для управления электронными ключами (тиристорами) 5 в состав генератора входит регулятор его выходного напряжения. Он может быть реализован на основе микроконтроллера 8 (фиг. 1) или аналоговых и цифровых логических микросхем (фиг. 3).

Регулятор имеет гальванически развязанные выходы, количество которых равно числу электронных ключей и по своей структуре является одноканальным, т.е. осуществляет одновременное формирование сигналов управления всеми электронными ключами 5 (формирование токов управляющих электродов тиристоров I_GT или напряжений на затворах транзисторов U_GT) независимо от их числа и числа фаз генератора N. Для обеспечения возможности формирования таких сигналов в состав регулятора входит усилитель 9 с оптоэлектронной развязкой или с трансформаторным выходом (фиг. 1).

В первом случае в усилителе используется, например, цифровой или МОП транзистор, коллектор или сток которого соединен со светодиодами транзисторных, тиристорных или симисторных оптопар, формирующих сигналы управления электронными ключами.

В частности, возможно применение симисторных оптронов серии МОСЗОХХ, обеспечивающих коммутацию тиристоров в момент перехода напряжения через ноль с соответствующим снижением коммутационных помех. Они имеют внутри корпуса узел синхронизации момента включения с нулем переменного напряжения (встроенную схему ZCC).

Возможно также применение симисторных оптронов без схемы ZCC.

Во втором случае в состав регулятора или его усилителя входит трансформатор 10, имеющий одну первичную обмотку, соединенную, например, с коллектором или стоком транзистора усилителя 9, и несколько вторичных обмоток (по числу электронных ключей). Возможно также применение двух или более трансформаторов 10. В этом случае суммарное количество вторичных обмоток этих трансформаторов равно числу электронных ключей, а их первичные обмотки объединены.

Согласование величин и полярностей напряжений на вторичных обмотках трансформатора (трансформаторов) 10 с полярностями и уровнями токов и напряжений, необходимых для управления электронными ключами (тиристорами, транзисторами) может осуществляться с помощью диодов и резисторов. Пример реализации такого согласования показан на фиг. 1.

Сигнал обратной связи формируется с помощью измерительного выпрямителя 11, выполняющего функции датчика выходного переменного напряжения на фазных обмотках генератора, и фильтра выходного напряжения этого выпрямителя, реализованного, в частности, в виде резистора 12 и конденсатора 13. На выходе фильтра, с целью согласования его выходного напряжения с рабочим диапазоном входных напряжений микроконтроллера (входа его АЦП) или аналоговой микросхемы, может быть установлен резистор 14, образующий совместно с резистором 12 делитель напряжения, а также ограничитель напряжения 15, обеспечивающий защиту регулятора напряжения от перенапряжений.

Если регулятор выходного напряжения генератора реализован без применения микроконтроллера, то схема, приведенная в качестве примера его реализации (фиг. 3), содержит сравнивающее устройство (устройство сравнения выходного напряжения фильтра с напряжением управления выходным напряжением генератора) 16, реализованное, например, на операционном усилителе, а также интегратор 17, тактовый генератор 18, D-триггер 19 и логическую схему И 20.

В этой схеме выход устройства сравнения 16 отфильтрованного напряжения обратной связи U_FB с заданным значением выходного напряжения генератора U_SET, соединен с входом D триггера 19 через интегратор 17. Выход тактового генератора 18 соединен с входом синхронизации D-триггера и первым входом логической схемы И, второй вход которой соединен с выходами D-триггера.

В регуляторе напряжения с помощью датчика тока 21, подключенного, в частности, к дополнительному входу микроконтроллера 8, может быть реализована дополнительная обратная связь по току, обеспечивающая повышение точности регулирования напряжения, либо реализован режим регулирования выходного напряжения генератора из условия стабилизации тока нагрузки генератора R_L.

Электрическое питание регулятора напряжения +U, -U осуществляется от отдельного маломощного источника питания или от низковольтного источника питания электромеханической трансмиссии, в которой используется генератор.

Генератор работает следующим образом.

После начала вращения ротора его остаточная намагниченность вызывает небольшую по величине ЭДС фазных обмотках U, V и W. В дополнительных обмотках (витках) U_E, V_E и W_E статора также возникает ЭДС, которая через открытые ключи 5 поступает на диоды 3. В результате этого по обмоткам фаз (по контуру треугольника или многоугольника) начинает протекать начальный ток возбуждения, который образует неподвижное магнитное поле возбуждения.

Начальный ток возбуждения может также формироваться с помощью дополнительного источника тока или напряжения, кратковременно подключаемого к одному из диодов 3 (на чертежах условно не показан).

При протекании тока возбуждения по зубцовым катушкам, зубцы (полюса) статора приобретают намагниченность противоположной полярности. Их магнитные потоки зависят не только от магнитодвижущей силы (МДС), но и от их положения относительно зубцов ротора. При вращении ротора связь магнитного потока с зубцовыми катушками статора изменяется во времени с частотой f, которая зависит от скорости вращения n и числа зубцов ротора Z₂, f=n⋅Z₂.

Как следствие, в зубцовых катушках и, соответственно, в обмотках фаз индуцируется симметричная многофазная ЭДС. Поскольку ЭДС отдельных фаз генератора смещены друг относительно друга на угол 120° (при N=3), суммарная ЭДС, которая прикладывается к диодам 3 и конденсаторам 4, равна нулю.

Одновременно в дополнительных катушках (витках) 2 (U_E, V_E и W_E), образующих источники тока возбуждения, возникает ЭДС. Она выпрямляется электронными ключами (тиристорами) 5 и подается на диоды 3, усиливая ток обмотки возбуждения и, соответственно, создавая дополнительную МДС возбуждения.

ЭДС с фазных обмоток через многофазный двухполупериодный силовой выпрямитель 6 подается на емкостный фильтр C_F и далее на выходные клеммы генератора и на его полезную нагрузку R_L.

При этом в фазных обмотках протекают однополупериодные токи нагрузки, МДС которых в зубцах статора совпадает с МДС тока возбуждения, т.е. ток нагрузки увеличивает поток возбуждения. Это приводит к улучшению КПД и массогабаритных характеристик генератора. Одновременно наличие указанной внутренней положительной связи по току нагрузки способствует компенсации реакции якоря, что приводит к повышению жесткости внешней характеристики генератора.

Конденсаторы 4 в генераторе выполняют роль источника реактивной энергии. В результате их присоединении к диодам 3 в обмотках фаз U, V и W возникают емкостные токи. Они создают магнитные потоки, которые во время нахождения зубцов ротора под зубцами статора увеличивают магнитные потоки и уменьшает эти потоки, когда зубцы статора находятся против пазов ротора, увеличивая тем самым величину изменений магнитных потоков в полюсах (зубцах) статора.

Регулятор выходного напряжения генератора формирует сигналы управления электронными ключами 5 (токи управляющих электродов тиристоров I_GT или напряжения на затворах транзисторов U_GT) из условия увеличения или уменьшения тока возбуждения генератора, соответственно, при снижении или увеличении выходного напряжения генератора U_EX относительно предварительно установленной величины U_SET.

При этом может либо задаваться общий период сигналов широтно-импульсного регулирования Т и изменяться их коэффициент заполнения (фиг. 2), либо регулирование может осуществляться без формирования общего периода Т, как это реализовано в схеме, показанной на фиг. 3.

Регулятор выходного напряжения осуществляет формирование сигналов управления одновременно всеми электронными ключами, в частности, тиристорами, и реализован по принципу изменения соотношения между числом полупериодов тока, поступающего от источников тока возбуждения на параллельно соединенные диоды 3 и конденсаторы 4 через открытые электронные ключи (тиристоры) 5, и числом полупериодов напряжения источников тока возбуждения, приложенных к закрытым электронным ключам (тиристорам).

Импульсы управления электронными ключами, с целью упрощения конструкции и повышения надежности генератора, могут формироваться без синхронизации с напряжением на обмотках U_E, V_E и W_E.

При реализации регулятора на основе микроконтроллера 5 алгоритм регулирования определяется программой микроконтроллера. В этом случае частота формирования импульсов управления электронными ключами U_M и общий период Т сигналов широтно-импульсного регулирования U_PW (фиг. 2) определяется частотой внутреннего тактового генератора микроконтроллера и его программой. Отфильтрованный сигнал обратной связи U_FS и сигнал, задающий выходное напряжение генератора U_SET, подаются на входы АЦП микроконтроллера. Микроконтроллер, работая по программе, записанной в его энергонезависимой памяти, сравнивает эти сигналы и в соответствии с результатами этого сравнения регулирует скважность импульсов широтно-импульсного регулирования тока возбуждения генератора. Внутри положительного импульса этого периода U_PW (фиг. 2) формируется напряжение управления транзисторами электронных ключей, либо периодические импульсы напряжения U_M, преобразуемые усилителем 9 в короткие импульсы тока управления тиристорами. При этом, с целью исключения необходимости синхронизации импульсов управления тиристоров с моментами перехода через ноль напряжений на обмотках U_E, V_E и W_E, и соответствующего упрощения генератора, импульсы управления тиристорами формируются с частотой, существенно превышающей частоту напряжения на этих обмотках. Например, от 3-х до 10-ти раз.

Реализация указанного алгоритма обеспечивает регулирование тока возбуждения генератора из условия поддержания его выходного напряжения на заданном уровне U_SET.

Во время работы генератора микроконтроллер дополнительно реализует функции защиты генератора от перегрева, перенапряжений и перегрузки, в том числе при коротких замыканиях и обрыве нагрузки R_L. Для реализации такой защиты в состав генератора входят различные дополнительные датчики (температуры обмоток, охлаждающей жидкости и т.д.), условно не показанные на чертеже.

Применение датчика тока 21 обеспечивает повышение жесткости выходной нагрузочной характеристики генератора. В этом случае, например, экспериментально снимается зависимость выходного напряжения генератора от тока нагрузки, определяются коэффициенты коррекции скважности импульсов широтно-импульсного регулирования и записываются в энергонезависимую память микроконтроллера, реализующего эту коррекцию программно.

В случае реализации регулятора напряжения без микроконтроллера (фиг. 3), на выходе устройства сравнения выходного напряжения фильтра с напряжением управления генератором U_SET, равным или пропорциональным заданной величине выходного напряжения генератора, формируется разность этих напряжений, в общем случае с определенным коэффициентом усиления. Эта разность интегрируется интегратором 17 и поступает на вход D триггера 19, который пропускает на вход схемы И 20 импульсы тактового генератора 18 в том случае, если напряжение на его входе D превышает уровень логической единицы. Импульсы тактового генератора с выхода схемы И поступают на усилитель 9 и далее на тиристоры 5.

Прочие особенности работы предложенного индукторного генератора и регулятора его выходного напряжения не требуют пояснений, поскольку понятны из чертежей и научно-технической литературы.

Для специалистов в данной области техники также понятно, что кроме описанных вариантов индукторного генератора с совмещенными обмотками возможны также иные варианты его реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.

Индукционный генератор переменного тока презентация. Переменный электрический ток

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

История:

Системы производящие переменный ток были
известны в простых видах со времён открытия
магнитной индукции электрического тока.
Ранние машины были разработаны Майклом
Фарадеем и Ипполитом Пикси.
Фарадей разработал «вращающийся
треугольник», действие которого было
многополярным — каждый активный проводник
пропускался последовательно через область,
где магнитное поле было в противоположных
направлениях. Первая публичная демонстрация
наиболее сильной «альтернаторной системы»
имела место в 1886 году. Большой двухфазный
генератор переменного тока был построен
британским электриком Джеймсом Эдвардом
Генри Гордоном в 1882 году. Лорд Кельвин и
Себастьян Ферранти также разработали ранний
альтернатор, производивший частоты между 100
и 300 герц. В 1891 году Никола Тесла
запатентовал практический «высокочастотный»
альтернатор (который действовал на частоте
около 15000 герц). После 1891 года, были
введены многофазные альтернаторы.
Принцип действия генератора основан на
действии электромагнитной индукции —
возникновении электрического напряжения в
обмотке статора, находящейся в переменном
магнитном поле. Оно создается с помощью
вращающегося электромагнита — ротора при
прохождении по его обмотке постоянного тока.
Переменное напряжение преобразуется в
постоянное полупроводниковым
выпрямителем.

Общий вид генератора переменного тока с внутренними полюсами. Ротор является индуктором, а статор — якорем

Ротор – сердечник,
вращающийся вокруг
горизонтальной или
вертикальной оси
вместе со своей
обмоткой.
Статор – неподвижный сердечник с его обмоткой.

Схема устройства генератора: 1 — неподвижный якорь, 2 — вращающийся индуктор, 3- контактные кольца, 4- скользящие по ним щетки

Вращающийся

индуктор
генератора I
(ротор) и якорь
(статор) 2, в
обмотке которого

Ротор

(индуктор)
генератора
переменного
тока
с
внутренними
полюсами. На валу ротора
справа
показан
ротор
вспомогательной
машины,

Виды генераторов:

Турбогенератор – это генератор,
который приводится в действие
паровой или газовой турбиной.

Дизельагрегат

—
генерат
ор,
ротор
которог
о
вращает
ся от
двигате

Гидроге

нератор
вращает
гидроту
рбина.

Генератор переменного тока начала 20-го века сделанный в Будапеште,

Венгрия, в зале производства электроэнергии гидроэлектростанции
(фотография Прокудина-Горского, 1905-1915).

Автомобильный

генератор
переменного
тока. Приводной
ремень снят.

Широкое применение генераторов переменного тока:

Ни для кого не станет удивительным тот факт, что в наши дни популярность,
востребованность и спрос таких устройств, как электростанции и генераторы переменного
тока, достаточно высоки. Это объясняется, прежде всего, тем, что современное
генераторное оборудование имеет для нашего населения огромное значение. Помимо этого
необходимо добавить и то, что генераторы переменного тока нашли свое широкое
применение в самых различных сферах и областях.
Промышленные генераторы могут быть установлены в таких местах, как поликлиники и
детские сады, больницы и заведения общественного питания, морозильные склады и
многие другие места, требующие непрерывной подачи электрического тока. Обратите свое
внимание на то, что отсутствие электричества в больнице может привести непосредственно
к гибели человека. Именно поэтому в подобных местах генераторы должны быть
установлены обязательно.
Также довольно распространенным является явление использования генераторов
переменного тока и электростанций в местах проведения строительных работ. Это
позволяет строителям использовать необходимое им оборудование даже на тех участках,
где полностью отсутствует электрификация. Однако и этим дело не ограничилось.
Электростанции и генераторные установки были усовершенствованы и дальше. В
результате этого нам были предложены бытовые генераторы переменного тока, которые
вполне удачно можно было устанавливать для электрификации коттеджей и загородных
домов.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что современные генераторы переменного
тока имеют довольно широкую область применения. Кроме того они способны решить
большое количество важных проблем, связанных с некорректной работой электрической
сети, либо ее отсутствием.

Областное государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Борисовский агромеханический техникум»

• Презентация к уроку по теме; Устройство и принцип работы автомобильного генератора.

• по МДК 01 02 «Устройство, техническое обслуживание
• и ремонт автомобилей»

• Здоровцов Александр Николаевич

Устройство и принцип работы автомобильного генератора Генератор

• — устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока.

Требования, предъявляемые к генератору:

• выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи;
• напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.

Шкив

• – служит для передачи механической энергии от двигателя к валу генератора посредством ремня

Корпус генератора

• состоит из двух крышек: передняя (со стороны шкива) и задняя (со стороны контактных колец), предназначены для крепления статора, установки генератора на двигателе и размещения подшипников (опор) ротора. На задней крышке размещаются выпрямитель, щеточный узел, регулятор напряжения (если он встроенный) и внешние выводы для подключения к системе электрооборудования;

Ротор —

• Ротор состоит

• стальной вал с расположенными на нем двумя стальными втулками клювообразной формы. Между ними находится обмотка возбуждения, выводы которой соединены с контактными кольцами. Генераторы оборудованы преимущественно цилиндрическими медными контактными кольцами;

• 1. вал ротора; 2. полюса ротора; 3. обмотка возбуждения; 4. контактные кольца.

Статор

• Статор генератора

• — пакет, набранный из стальных листов, имеющий форму трубы. В его пазах расположена трехфазная обмотка, в которой вырабатывается мощность генератора;

• 1. обмотка статора; 2. выводы обмоток; 3. магнитопровод

Сборка с выпрямительными диодами

• Сборка с выпрямительными диодами

• — объединяет шесть мощных диодов, запрессованных по три в положительный и отрицательный теплоотводы;

• 1. силовые диоды; 2. дополнительные диоды; 3. теплоотвод.

Регулятор напряжения

• — устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды;

Щеточный узел

• – съемная пластмассовая конструкция. В ней установлены подпружиненные щетки, контактирующие с кольцами ротора;

Устройство генератора Виды генераторов установленных на автомобилях

• Бесконтактный генератор с возбуждением от постоянных магнитов.
• Генератор переменного тока с клювообразным ротором и с контактными кольцами
• Индукторный генератор переменного тока.

• · а — модель генератора;
• · б- ротор с постоянным магнитом NS и с шестью когтеобразными полюсами;
• · в — шестиполюсный статор с тремя фазными обмотками, соединенными «звездой»;
• · NS- цилиндрический постоянный магнит с полюсами N и S;
• · М — магнитопровод статора;
• · R- магнитопровод ротора в виде когтеобразных наконечников из твердой стали;
• · Ф- магнитный поток ротора;
• · 8- воздушным зазор;
• · Ф.- фазная обмотка статора;
• · EФ- ЭДС, наведенная в фазной обмотке;
• · w- круговая частота вращения ротора;
• · 1. 2, 3, общ. — выводы фазных обмоток, соединенных «звездой».

Бесконтактный генератор с возбуждением от постоянных магнитов

• вращающийся ротор — это постоянный магнит, а фазные обмотки — это катушки на неподвижном статоре. Такой генератор называется бесконтактным генератором переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Он может быть однофазным или многомерным. Генератор прост по конструкции, надежен, не боится грязи, не требует электрического возбуждения, не имеет трущихся электроконтактов, срок службы определяется высыханием изоляции фазных обмоток. Но на современных легковых автомобилях генератор с возбуждением от постоянных магнитов не применяется из-за невозможности строго поддерживать в нем постоянное рабочее напряжение при изменении оборотов двигателя внутреннего сгорания

Генератор переменного тока с клювообразным ротором и с контактными кольцами

• а — модель генератора; б — расчлененный ротор с катушкой возбуждения W„ и с шестью северными N и шестью южными S клювообразными полюсами постоянного электромагнита; в — упрощенная конструкция генератора;
• 1 — магнитопровод М статора с фазными обмотками Wф
• 2 — клювообразные полюсные наконечники ротора;
• 3 — обмотка возбуждения Wв;
• 4 — крыльчатка вентилятора;
• 5 — приводной шкив;
• 6 — магнитопровод R ротора;
• 7 — корпусные крышки;
• 8 — встроенный выпрямитель;
• 9 — контактные кольца К;
• 10 — щеткодержатель КЩМ со щетками.

Генератор переменного тока с клювообразным ротором и с контактными кольцам

• Обмотка Wв своими выводами подключена к контактным кольцам К, которые в свою очередь через щетки КЩМ соединяются с внешней электрической цепью возбуждения. Таким способом к клювообразный ротор становится многополюсным постоянным электромагнитом, магнитодвижущая сила которого может легко регулироваться путем изменения тока возбуждения, что очень важно для автомобильных электрогенераторов.
• Генератор с клювообразным ротором и с контактными кольцами имеет самое широкое применение на современных легковых автомобилях.

• а — модель генератора;
• б — схема соединения обмоток на однофазном статоре;
• в — упрощенная конструкция генератора;
• 1 — — паз ротора
• ;2 — подшипник;
• 3 — вал ротора;
• 4 — полюс ротора
• ;5 — корпус генератора; Wв, Wф — обмотки возбуждения и фазные.

Индукторный генератор переменного тока

• Основным отличием этого генератора является то, что его вращающийся ротор — это пассивная магнитомягкая ферромасса, а обмотка возбуждения установлена на неподвижном статоре вместе с фазными обмотками. Для уменьшения магнитных потерь ферромасса ротора, как и статора, выполнена набором тонких пластин из электротехнической стали. Генератор является бесконтактным. Работа такого генератора основана на периодическом прерывании постоянного магнитного потока, статора, что при вращении ротора достигается периодическим изменением величины воздушного зазора между статором и ротором. Таким образом, индукторный генератор является синхронным и управляется по напряжению с помощью изменения тока возбуждения в статорной обмотке. В индукторном генераторе реализуется принцип получения ЭДС путем изменения магнитной проводимости в воздушном зазоре: при управлении величиной индукции магнитного поля статора. Соответствующим подбором конфигурации поверхности пассивного ротора и полюсных наконечников статора можно приблизить периодичность изменения магнитного потока к синусоидальному закону, что обеспечивает синусоидальную форму рабочему напряжению генератора.

Использованные материалы и Интернет-ресурсы

• http://respektt.ru/foto/generator_ustroistvo.jpg
• http://www.mlab.org.ua/articles/electric/59-electric-generator.html
• http://www.domashniehitrosti.ru/generator4.html
• Родичев В. А.: Грузовые автомобили. М.: Издательский центр «Академия», 2010-239с.

Класс: 11

Цели урока:

• продолжить изучение темы переменный ток;
• объяснить устройство и принцип действия трехэлектродной лампы, виды и типы генераторов переменного тока;
• продолжить формирование естественнонаучных представлений по изучаемой теме;
• создавать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся;
• способствовать развитию конвергентного мышления;
• формирование коммуникативного общения.

Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook, на каждом столе лежит “Сборник по физике” Г.Н. Степановой.

Метод ведения урока : беседа с использованием интерактивного комплекса SMART Board Notebook.

План урока:

1. Оргмомент
2. Проверка знаний, их актуализация (методом фронтального опроса)
3. Изучение нового материала (каркасом нового материала является презентация)
4. Закрепление
5. Рефлексия

Ход урока

Ламповый генератор

Выше было рассмотрено применение трехэлектродной лампы в электронном усилителе. Однако триоды широко применяют и в ламповых генераторах, которые служат для создания переменных токов различной частоты.

Простейшая схема лампового генератора приведена на рис. 192. Основными его элементами являются триод и колебательный контур. Для питания нити накала лампы используется батарея накала Бн. В цепь анода включена анодная батарея Бa и колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности Lк и конденсатора Cк, Катушка Lc включена в цепь сетки и связана индуктивно с катушкой Lк колебательного контура. Если зарядить конденсатор, а затем замкнуть его на катушку индуктивности, то конденсатор будет периодически разряжаться и заряжаться, а в цепи колебательного контура возникнут затухающие электрические колебания тока и напряжения. Затухание колебаний вызвано потерями энергии в контуре. Для получения незатухающих колебаний переменного тока необходимо периодически с определенной частотой добавлять энергию в колебательный контур с помощью быстродействующего устройства. Таким устройством является триод. Если накалить катод лампы (см. рис. 192) и замкнуть анодную цепь, то в цепи анода появится электрический ток, который зарядит конденсатор Ск колебательного контура. Конденсатор, разряжаясь на катушку индуктивности Lк, вызовет в контуре затухающие колебания. Переменный ток, проходящий при этом через катушку Lк, индуктирует в катушке Lс переменное напряжение, воздействующее на сетку лампы и управляющее силой тока в цепи анода.

Когда на сетку лампы подается отрицательное напряжение, анодный ток в ней уменьшается. При положительном напряжении на сетке лампы в анодной цепи увеличивается ток. Если в этот момент на верхней пластине конденсатора Ск колебательного контура будет отрицательный заряд, то анодный ток (поток электронов) зарядит конденсатор и тем самым скомпенсирует потери энергии в контуре.

Процесс уменьшения и увеличения тока в анодной цепи лампы повторится во время каждого периода электрических колебаний в контуре.

Если при положительном напряжении на сетке лампы верхняя пластина конденсатора Ск заряжена положительным зарядом, то анодный ток (поток электронов) не увеличивает заряда конденсатора, а, наоборот, уменьшает его. При таком положении колебания в контуре не будут поддерживаться, а будут затухать. Чтобы этого не случилось, необходимо правильно включать концы катушек Lк и Lc и обеспечить этим своевременный заряд конденсатора. Если колебания в генераторе не возникают, то необходимо поменять местами концы одной из катушек.

Ламповый генератор является преобразователем энергии постоянного тока анодной батареи в энергию переменного тока, частота которого зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора, образующих колебательный контур. Нетрудно понять, что это преобразование в схеме генератора выполняет триод. Э. д. с., индуктируемая в катушке Lc током колебательного контура, периодически воздействует на сетку лампы и управляет анодным током, который в свою очередь с определенной частотой подзаряжает конденсатор, возмещая таким образом потери энергии в контуре. Такой процесс повторяется многократно в течение всего времени работы генератора.

Рассмотренный процесс возбуждения незатухающих колебаний в контуре называют самовозбуждением генератора, так как колебания в генераторе сами себя поддерживают.

Генераторы переменного тока

Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т.п. Область применения каждого из перечисленных видов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но неспособны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС (в рассмотренной модели это вращающаяся рамка). Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока Ф = BS через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходиться при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу. В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

Основные характеристики электротехнических материалов урок разработка презентация. Генератор переменного тока трансформатор производство передача и использование. Получение и передача переменного электрического тока Трансформатор. Устройства с постоянными магнитами для получения й электроэнергии. Получение электроэнергии при помощи генератора переменного тока. Доклад по дисциплине физика на тему применение трансформатором. Получение переменного тока с помощью индукционного генератора. Получение переменного тока с помощью индукционных генераторов. Генераторы переменного тока роль в производстве электроэнергии. Область применение промышленных генераторов переменного тока. Генераторы переменного тока и получения эдс переменного тока. Расчёт ЭДС в переменном магнитном поле.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА Корпус (5) и передняя крышка генератора (2) служат опорами для подшипников (9 и 10), в которых вращается якорь (4). На обмотку возбуждения якоря напряжение от аккумулятора подается через щетки (7) и контактные кольца (11). Якорь приводится в движение посредством клинового ремня через шкив (1). При запуске двигателя, как только якорь начинает вращаться, создаваемое им электромагнитное поле индуцирует переменный электрический ток в обмотке статора (3). В выпрямительном блоке (6) этот ток становится постоянным. Далее ток через совмещенный с выпрямительным блоком регулятор напряжения поступает в электросеть автомобиля для питания системы зажигания, освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов и др.

3 слайд

Описание слайда:

Общий вид автомобильного генератора переменного тока 1 и 19 – алюминиевые крышки; 2 – блок диодов выпрямителя; 3 –вентиль выпрямительного блока; 4 – винт крепления выпрямительного блока; 5 – контактные кольца; 6 и 18 – задний и передний шарикоподшипники; 7 – конденсатор; 8 – вал ротора; 9 и 10 – выводы; 11– вывод регулятора напряжения; 12 – регулятор напряжения; 13 – щетка; 14 – шпилька; 15 – шкив с вентилятором; 16 – полюсный наконечник ротора; 17 – дистанционная втулка; 20 – обмотка ротора; 21- статор; 22 – обмотка статора; 23 – полюсный наконечник ротора; 24 – буферная втулка; 25 – втулка; 26 – поджимная втулка

4 слайд

Описание слайда:

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Современные автомобили используют трехфазные генераторы переменного тока. Генератор — самый активно нагруженный компонент электрики. Во время движения автомобиля частота оборотов вала генератора достигает 10-14 тысяч оборотов в минуту. Это самая большая скорость вращения среди всех узлов автомобиля, в 2-3 раза превышающая частоту оборотов двигателя. Срок службы у генератора примерно в два раза меньше, чем у двигателя: примерно 160 тыс.километров пробега. По своему конструктивному исполнению генераторные установки делят на — генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Генераторы бывают двух видов: генератор переменного тока (используется на большинстве легковых автомобилей) генератор постоянного тока (используется на большинстве автомобилей, работающих в автохозяйствах) Генератор переменного тока состоит из двух основных частей: статора с неподвижной обмоткой, в которой индуцируется переменный ток, и ротора, создающего подвижное магнитное поле, а также крышек, приводного шкива с вентилятором и встроенного выпрямительного блока.

5 слайд

Описание слайда:

Статор генератора 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

6 слайд

Описание слайда:

Схема обмотки статора генератора. А — петлевая распределенная отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга; Б — волновая сосредоточенна, напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора; В — волновая распределенная. секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. 1 фаза, 2 фаза, 3 фаза

7 слайд

Описание слайда:

Ротор автомобильного генератора. Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.5). Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы — полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса. а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал

8 слайд

Описание слайда:

Щеточный узел — это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

9 слайд

Описание слайда:

Система охлаждения генераторов Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (рис. а) воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом (рис. б), закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции.

10 слайд

Описание слайда:

Привод генераторов Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора (отношение диаметров называют передаточным отношением), тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. Привод клиновым ремнем не применяется для передаточных отношений больше 1,7-3. Прежде всего это связано с тем, что при малых диаметpax шкивов клиновой ремень усиленно изнашивается. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется, как правило, натяжными роликами при неподвижном генераторе.

11 слайд

Описание слайда:

Крепление генератора Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная пружина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна — она находится на передней крышке. В отверстии задней лапы (если крепежные лапы — две) обычно имеется дистанционная втулка, устраняющая зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лапы.

12 слайд

Описание слайда:

Регуляторы напряжения Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Все регуляторы напряжения имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование. В вибрационных регуляторах измерительным и исполнительным элементом является электромагнитное реле. У контактно-транзисторных регуляторов электромагнитное реле находится в измерительной части, а электронные элементы — в исполнительной части. Эти два типа регуляторов в настоящее время полностью вытеснены электронными.

13 слайд

Описание слайда:

Основные неисправности генератора и способы их устранения Генератор не дает зарядного тока (амперметр показывает разрядный ток при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя) Пробуксовка приводного ремня Натянуть ремень, убедившись в исправности подшипников Зависание щеток Очистить щеткодержатель, щетки от грязи, проверить усилие щеточных пружин Подгорание контактных колец Зачистить и при необходимости проточить контактные кольца Обрыв цепи возбуждения Устранить обрыв цепи Задевание ротора за полюса статора Проверить подшипники, места посадки. Поврежденные детали заменить Неисправность регулятора напряжения Заменить регулятор напряжения Обрыв в цепи «генератор-аккумулятор» Устранить обрыв Генератор дает зарядный ток, но не обеспечивает хорошего заряда аккумуляторной батареи Плохой контакт «массы» генератора с «массой» регулятора напряжения Проверить целостность провода, идущего на «массу», и надежность контакта Срабатывание реле защиты регулятора напряжения из-за замыкания в цепи возбуждения генератора на «массу» Найти место замыкания и устранить неисправность Износ щеток Заменить щетки новыми Зависание щеток Очистить щеткодержатель, щетки от грязи Загрязнение и замасливание контактных колец Протереть кольца тканью, смоченной бензином Неисправность регулятора напряжения Проверить и при необходимости заменить регулятор напряжения Витковое замыкание или обрыв цепи одной из фаз статорной обмотки Неисправность (пробой) диодов выпрямительного блока Разобрать генератор, проверить состояние статорной обмотки (отсутствие обрыва и замыкания). Статор с неисправной обмоткой заменить Слабое натяжение ремня Отрегулировать натяжение ремня Повышенная шумность генератора Износ или разрушение подшипников Заменить подшипники Ослабление гайки шкива генератора Подтянуть гайку Износ посадочного места подшипника Заменить крышку генератора Межвитковое замыкание обмотки статора («вой» генератора) Заменить статор

Цель: 1) Изучить генератор, его устройство,
принцип его работы.
2) Детальное рассмотрение принципов
работы и устройства автомобильного
генератора.
3) Выполнить письменную
экзаменационную работу в связи с
окончанием курса автослесаря.

История генератора:

Изобретателем автомобильного генератора в
той форме, в которой он устанавливается и в
наши дни, был немецкий инженер Роберт Бош.
В 1887 он разработал низковольтное магнето
для стационарных двигателей, а к 1902 году –
магнето высокого напряжения, которое стало
прообразом показанной им в 1906 году
«световой машины», то есть первого
автомобильного генератора постоянного тока.
Аббревиатура «АГС»
расшифровывается
«Автомобильные Генераторы и
Стартеры»

Генератор — устройство, преобразующее

механическую энергию, получаемую от
двигателя, в электрическую

ВИДЫ ГЕНЕРАТОРОВ

Генераторы
постоянного тока
(не применяют на
современных
автомобилях)
Генераторы
переменного
тока
(используют в
настоящее время)

ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО

ТОКА
На автомобилях выпуска до
1960-х годов (например ГАЗ51, ГАЗ-69, ГАЗ-М-20
«Победа» и многих других)
устанавливались генераторы
постоянного тока
ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
Первая конструкция генераторов
переменного тока была
представлена фирмой «Невиль»,
США в 1946 году.
Применяются на автомобилях
ГАЗ-53, ВАЗ-2101, Москвич-2140
Генератор переменного тока мощнее
долговечнее, дешевле, чем
генераторы постоянного тока

Основне части автомобильного генератора:

1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Шкив
Корпус
Ротор
Статор
Сборка с выпрямительными диодами
Регулятор напряжения
Щёточный узел
Защитная крышка диодного модуля

Принцип работы автомобильного

генератора:
Когда в замке зажигания
поворачивается ключ, на обмотку
возбуждения поступает ток через
щёточный узел и контактные кольца. В
обмотке наводится магнитное поле.
Ротор генератора начинает двигаться
с вращением коленчатого вала.
Обмотки статора пронизываются
магнитным полем ротора. На выводах
обмоток статора возникает
переменное напряжение. С
достижением определённой частоты
вращения, обмотка возбуждения
запитывается непосредственно от
генератора, то есть, генератор
переходит в режим самовозбуждения.

Неисправности генератора:

Электрические неисправности:
Износ щёток;
Обрыв или нарушения
контакта электрических
цепей;
Замыкания между
витками обмотки ротора;
Выход из строя, хотя и не
часто, диодного моста или
регулятора напряжения.
Механические неисправности:
Износ подшипников;
Вибрирующий ротор;
Растяжение и обрыв ремня
привода генератора.

ВЫВОД:

Генератор — очень сложное устройство, поэтому важно бережно относиться
к нему. Постоянно следите за состоянием всех его деталей, а также за
степенью натяжения приводного ремня. Тогда автомобильный генератор
сможет прослужить максимально долго. Принцип работы индукционного генератора

| electricaleasy.com

Так же, как машина постоянного тока, одна и та же индукционная машина может использоваться в качестве асинхронного двигателя, а также в качестве индукционного генератора без каких-либо внутренних модификаций. Индукционные генераторы также называются асинхронными генераторами .
Прежде чем начать объяснение , как работает индукционный (асинхронный) генератор , я предполагаю, что вы знаете принцип работы асинхронного двигателя. В асинхронном двигателе ротор вращается из-за скольжения (т.е.е. относительная скорость между вращающимся магнитным полем и ротором). Ротор пытается догнать синхронно вращающееся поле статора, но безуспешно. Если ротор достигает синхронной скорости, относительная скорость будет равна нулю, и, следовательно, ротор не будет испытывать крутящего момента.
А что, если ротор вращается со скоростью больше синхронной?

Как работают индукционные генераторы?

• Рассмотрим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины.Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, заставляет ротор двигаться за ним (машина действует как двигатель).
• Теперь, если ротор ускоряется до синхронной скорости с помощью первичного двигателя, скольжение будет нулевым, и, следовательно, чистый крутящий момент будет нулевым. Ток ротора станет нулевым, когда ротор работает с синхронной скоростью.
• Если ротор заставляют вращаться со скоростью, большей, чем синхронная скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора разрезают магнитное поле статора.
• Этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое толкает (силы в противоположном направлении) на поле статора. Это вызывает напряжение статора, которое выталкивает ток, текущий из обмотки статора, против приложенного напряжения. Таким образом, машина теперь работает как индукционный генератор (асинхронный генератор) .

Индукционный генератор — это не машина с самовозбуждением. Следовательно, при работе в качестве генератора машина получает реактивную мощность от линии питания переменного тока и подает активную мощность обратно в линию.Реактивная мощность необходима для создания вращающегося магнитного поля. Активная мощность, возвращаемая в линию, пропорциональна скольжению выше синхронной скорости.

Генератор индукционный самовозбуждающийся

Понятно, что асинхронной машине для возбуждения требуется реактивная мощность, независимо от того, работает она в качестве генератора или двигателя. Когда индукционный генератор подключен к сети, он забирает из сети реактивную мощность. Но что, если мы хотим использовать индукционный генератор для питания нагрузки без использования внешнего источника (например,грамм. сетка)?
К клеммам статора можно подключить конденсаторную батарею для подачи реактивной мощности как на машину, так и на нагрузку. Когда ротор вращается с достаточной скоростью, на выводах статора создается небольшое напряжение из-за остаточного магнетизма. Из-за этого небольшого генерируемого напряжения вырабатывается ток конденсатора, который обеспечивает дополнительную реактивную мощность для намагничивания.

Применение индукционных генераторов: Индукционные генераторы вырабатывают полезную мощность даже при различных скоростях ротора.Следовательно, они подходят для ветряных турбин.

Преимущества: Асинхронные генераторы или Асинхронные генераторы более прочные и не требуют расположения коммутатора и щеток (как это необходимо в случае синхронных генераторов).

Одним из основных недостатков индукционных генераторов является то, что они потребляют довольно большую реактивную мощность.

Что такое индукционный генератор? (Принцип работы с диаграммой)

Добро пожаловать в блог Linquip.Сегодня и в этой статье мы хотим поговорить об одном из наиболее часто используемых генераторов, который называется индукционным генератором. Возникает вопрос: «Что такое индукционный генератор», и чтобы ответить на этот вопрос, мы подготовили для вас простое определение в следующем разделе. На следующем этапе мы познакомимся с принципом работы индукционных генераторов. В этом разделе мы рассмотрим 4 шага, чтобы рассказать вам, как работает индукционный генератор. Остальная часть статьи посвящена применению, ограничениям, преимуществам и недостаткам индукционных генераторов.

Наша команда собрала всю необходимую информацию по этой теме, чтобы избавить вас от необходимости читать разноплановый контент на других веб-сайтах. Оставайтесь с нами до конца, чтобы найти ответ на свой вопрос по этой теме. Давайте начнем с некоторых основных определений вначале.

Что такое индукционный генератор?

Индукционный генератор или асинхронный генератор — это тип электрического генератора переменного тока (AC), в котором для производства электроэнергии используются принципы работы асинхронных двигателей.Фактически, индукционный генератор или машина запускаются как двигатель. Асинхронный двигатель становится генератором, когда он подключен к системе электроснабжения, а затем приводится в действие с превышением его синхронной скорости некоторым первичным двигателем, который может быть турбиной, двигателем, ветряной мельницей или чем-либо, способным обеспечить крутящий момент и скорость, необходимые для движения. двигатель в состояние превышения скорости.

Затем скорость машины увеличивается по сравнению с синхронной скоростью с помощью внешнего первичного двигателя. Скорость увеличивается в том же направлении, что и вращающееся поле, создаваемое обмотками статора.

Рабочие характеристики генератора будут незначительно отличаться от характеристик двигателя. Как правило, частота вращения при скольжении и коэффициент мощности будут ниже, а КПД — выше. Различия могут быть настолько незначительными, что их нельзя будет обнаружить методами измерения в нормальном поле.

Как мы отметим в последнем разделе, основным преимуществом индукционного генератора является регулирование частоты. Скорость должна строго контролироваться синхронным генератором, чтобы его частота не отклонялась от частоты сети.Выходная частота и напряжение регулируются системой питания индукционных генераторов и не зависят от изменений скорости. Эффект саморегулирования сводит к минимуму сложность системы управления.

Индукционные генераторы полезны в таких приложениях, как мини-гидроэлектростанции, ветряные турбины или для уменьшения газовых потоков высокого давления до более низкого давления, поскольку они могут восстанавливать энергию с помощью относительно простых средств управления.

Подробнее о Linquip

Как работает индукционный генератор?

В предыдущем разделе мы познакомили с индукционными генераторами в целом.В следующих строках и 4 шагах мы расскажем вам, как работает индукционный генератор.

Шаг 1. Предположим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, заставляет ротор двигаться за ним (на этом этапе машина действует как двигатель).

Шаг 2. Теперь, если ротор ускоряется до синхронной скорости с помощью одного из упомянутых выше первичных двигателей, скольжение будет равно нулю и, следовательно, чистый крутящий момент будет равен нулю.Ток ротора станет нулевым, когда ротор работает с синхронной скоростью.

Шаг 3. Если ротор заставляют вращаться со скоростью, большей, чем синхронная скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора разрезают магнитное поле статора.

Шаг 4. На последнем этапе этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое действует противоположно полю статора. Это вызывает напряжение статора, которое выталкивает ток, текущий из обмотки статора, против приложенного напряжения.Таким образом, машина теперь работает как индукционный генератор или, как его обычно называют, асинхронный генератор.

Каковы применения индукционного генератора?

В предыдущих двух разделах мы рассказали вам, что такое индукционный генератор и как он работает. Далее мы представим три основных применения индукционных генераторов.

1. Бумажные фабрики

Одно из применений индукционных генераторов — на бумажных фабриках, имеющих значительный запас доступного топлива в виде коры и древесного лома.Используемый в бойлере, он может генерировать 4000 л.с. избыточного пара. Самая большая отдельная нагрузка — это насос мощностью 2000 л.с., 3600 об / мин. Путем механического подключения турбины мощностью 4000 л.с. и индукционного генератора мощностью 2000 л.с. к насосу топливо можно использовать для приведения в действие насоса и выработки 2000 л.с. электроэнергии. В случае отказа пара генератор можно использовать в качестве двигателя для привода насоса. Кроме того, насос поможет ограничить превышение скорости системы в случае потери электрической нагрузки.

2. Ветряные мельницы

Ветер постоянно дует между пустыней и горами.Установив несколько башен с ветряными мельницами, приводящими в движение индукционные генераторы через редукторы, будет вырабатываться энергия, пропорциональная скорости ветра, и ее можно будет продать местным коммунальным предприятиям.

3. Водные компании

Компании водоснабжения могут покупать электроэнергию по низким ценам в ночное время и продавать электроэнергию по высоким ценам в период пиковой нагрузки в дневное время. Как? Строят низкие и высокие бассейны и устанавливают несколько насосов. Ночью они перекачивают воду из низкого бассейна в высокий бассейн, покупая электроэнергию у коммунальных предприятий.В пиковые периоды вода течет обратно через насосы, приводя в действие двигатели в качестве генераторов. Электроэнергия продается ЖКХ. Устройство настолько простое, что им можно управлять дистанционно.

Каковы ограничения индукционного генератора?

Настала очередь ограничений индукционных генераторов. Далее вы познакомитесь с некоторыми из наиболее распространенных ограничений этого типа генератора.

Индукционный генератор, подключенный к конденсаторной системе, может генерировать реактивную мощность, достаточную для работы и использования своих собственных возможностей.Когда ток нагрузки превышает способность генератора обеспечивать как реактивную мощность намагничивания, так и мощность нагрузки, генератор немедленно прекращает выработку энергии. Необходимо снять нагрузку и перезапустить индукционный генератор либо от источника постоянного тока, либо от остаточного магнетизма в сердечнике, если он имеется.

Приятно знать, что индукционные генераторы особенно подходят для ветряных электростанций, поскольку в этом случае скорость всегда является переменным фактором. В отличие от синхронных двигателей, индукционные генераторы зависят от нагрузки и не могут использоваться отдельно для управления частотой сети.

Преимущества и недостатки индукционных генераторов?

Это последний раздел, в котором мы представляем некоторые из наиболее важных преимуществ и недостатков индукционных генераторов. Давайте посмотрим на плюсы и минусы этого типа генератора.

1. Преимущества индукционных генераторов

• Требует меньше обслуживания.
• Относительно дешевле.
• Он имеет небольшой размер на киловатт выходной мощности, что означает высокую плотность энергии.
• Работает параллельно без охоты.
• Как и синхронный генератор, ему не нужна синхронизация с питающей линией.

2. Недостатки индукционных генераторов

• Индукционному генератору необходимы реактивные вольт-амперы от питающей линии для его возбуждения.

Заключение

В этой статье мы постарались дать вам всю необходимую информацию об индукционных генераторах. мы привели базовое определение того, что такое индукционный генератор, а затем перешли к принципу работы и различным способам использования индукционных генераторов, или, как их обычно называют, асинхронных генераторов.В последнем разделе мы привели некоторые преимущества и недостатки этого типа генератора.

Если у вас есть опыт использования асинхронных генераторов и вы знаете о нем больше, мы будем очень рады услышать ваше мнение в комментариях на нашем сайте Linquip. Более того, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, вы можете зарегистрироваться на нашем сайте и ждать, пока наши специалисты ответят на ваши вопросы. Надеюсь, вам понравилась эта статья.

Индукционный генератор

— конструкция, схема, характеристики скольжения по крутящему моменту, преимущества и применение

В этом разделе вы изучаете индукционный генератор — конструкция, схема, характеристики скольжения по крутящему моменту, преимущества и применение.

Если выводы обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя поддерживаются подключенными к трехфазному источнику постоянного напряжения и частоты, и в то же время он приводится в движение со скоростью, превышающей синхронную скорость, с помощью подходящего первичного двигателя, механически соединенного с его валом, наблюдается, что двигатель начинает подавать электрическую энергию в сеть переменного тока. Таким образом, двигатель в этом состоянии действует как генератор и называется индукционным генератором или асинхронным генератором.Как показано на рис. 1, индукционная машина работает как генератор и подает активную мощность в сеть.

Рис. 1: Индукционная машина, работающая как генератор

Трехфазный асинхронный двигатель, у которого для работы двигателя скольжение лежит между нулем и единицей, и для этого случая мы имеем преобразование электрической энергии в механическую. Когда ротор асинхронного двигателя приводится в движение с помощью подходящего первичного двигателя со скоростью выше, чем синхронная скорость, мы имеем отрицательное скольжение.Следовательно, отрицательное скольжение соответствует работе генератора. Мы знаем, что в случае асинхронного двигателя вращающееся магнитное поле создается током намагничивания, подводимым к обмотке статора от трехфазного источника питания. Этот источник тока намагничивания должен быть доступен, когда машина работает как индукционный генератор. Индукционный генератор может быть самовозбуждающимся, обеспечивая намагничивающую реактивную мощность с помощью бухты конденсатора. В таком случае внешний источник переменного тока не требуется.

Строительство индукционного генератора

Конструкция индукционного генератора аналогична конструкции асинхронного двигателя. Будет ли машина работать как двигатель или как генератор, зависит от того, является ли скольжение (S) положительным или отрицательным. Индукционные генераторы почти всегда снабжены роторами с короткозамкнутым ротором.

Характеристики проскальзывания крутящего момента индукционного генератора

В индукционном генераторе, поскольку ротор движется со скоростью выше синхронной, а вращающееся поле остается в том же направлении, направление резки проводников ротора меняется на противоположное, так что ротор e.м.ф. реверсируется, ток ротора меняется на противоположный, и, следовательно, вращающий момент меняется на противоположный (это очевидно из уравнения вращающего момента двигателя. Когда скольжение отрицательное, вращающий момент отрицательный). На рис. 6.11 показана характеристика скольжения крутящего момента асинхронной машины для режимов генератора и двигателя.

Рис. 1: Крутящий момент асинхронной машины для режимов генератора и двигателя.

Индукционный генератор против синхронного генератора

Индукционный генератор отличается от синхронного генератора (т.е.е. генератора) в основном в следующих отношениях

1. Индукционный генератор не требует возбуждения постоянным током.
2. Индукционный генератор вырабатывает переменный ток только тогда, когда его статор подключен к линии с фиксированной частотой, а его ток возбуждения является током намагничивания, отбираемым из линии.
3. Частота тока намагничивания определяет частоту переменного тока, подаваемого индукционным генератором. Таким образом, частота не зависит от скорости, с которой работает индукционный генератор.
4. Синхронизация не требуется, поскольку машина не может генерировать ЭДС. пока он не будет подключен к сети.

Преимущества индукционного генератора

Ниже приведены некоторые явные преимущества индукционного генератора:

1. Простая и прочная конструкция.
2. Дешевле по стоимости.
3. Требуется меньше обслуживания.
4. Без охоты.
5. Синхронизация не требуется.
6. Частота подаваемого переменного тока регулируется частотой тока возбуждения, изменения скорости первичного двигателя сравнительно менее важны.
7. В условиях короткого замыкания он выдает небольшую мощность, потому что его возбуждение быстро становится равным нулю. Это обеспечивает некоторую самозащиту.

Недостатки

из Индукционный генератор

Основные недостатки индукционного генератора следующие:

1. Он не может работать независимо, и метод обеспечения возбуждения путем подключения подходящих конденсаторов к его клеммам имеет ограниченное практическое значение с учетом емкости (т.е.е. номинал) требуемых конденсаторов.
2. Он может подавать только опережающий ток, тогда как для большинства коммерческих нагрузок требуется запаздывающий ток.

Приложения

из Индукционный генератор

Индукционные генераторы имеют очень ограниченное применение. Некоторые из них упомянуты ниже

1. В основном индукционный генератор используется для торможения (из-за его отрицательного момента). Действие генератора предотвращает превышение скорости асинхронного двигателя, когда на его вал подается механическая мощность от нагрузки.например Индукционные генераторы обычно используются в подъемниках для торможения грузов, движущихся с высокой скоростью под действием силы тяжести. Они также используются для торможения на железных дорогах (т. Е. Тяги). Когда асинхронные двигатели остаются подключенными к линии на понижении, любая тенденция поезда развивать их на скорости выше синхронной сопровождается работой генератора. Следовательно, помимо торможения поезда, генераторы накачивают линию энергией. Это называется рекуперативным торможением.
2. Индукционные генераторы очень полезны для небольших электростанций с регулируемой частотой вращения и постоянной частотой.например Небольшую и регулируемую гидроэнергетику, не требующую создания обычной гидроэлектростанции, можно использовать с помощью индукционного генератора с приводом от водяного колеса. При достаточном водоснабжении машина автоматически включается по воздушной линии, питаемой от другой нормальной электростанции. С другой стороны, когда подачи воды недостаточно для приведения машины в движение выше синхронной скорости, она автоматически отключается.
3. Индукционные генераторы все чаще используются в ветряных мельницах.

Связанные темы

• Предохранитель HRC — работа, схема, конструкция, преимущества и применение

  В этом разделе вы изучаете определение, работу, схему, конструкцию, преимущества и применение предохранителя HRC. В…

Введение в индукционный генератор, работа, особенности, преимущества и применение

Привет, друзья, надеюсь, у всех у вас все хорошо. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим введение в индукционный генератор. Генератор — это такой инструмент, который преобразует любую энергию в электрическую. Как вы знаете, энергия не может быть произведена, она может преобразовываться из одной формы в другую. Генератор может преобразовывать многие виды энергии, например механическую, тепловую и физ.э., в электрическую. Очень распространена механическая энергия, которая работает над генератором для производства электроэнергии. Когда генератор преобразует механическую энергию в электрическую, это также известно как динамо .

В настоящее время генератор работает в каждом нашем доме, на фабрике или в промышленной зоне.Как будто они работают в разных автомобилях, в ветряных турбинах или в системе выработки электроэнергии. В сегодняшнем посте мы рассмотрим введение индукционного генератора, его рабочую конструкцию, использование или схему. Итак, давайте начнем с Введение в индукционный генератор.

Введение в индукционный генератор

• Генератор переменного тока, рабочие характеристики которого аналогичны асинхронным двигателям, называется индукционным генератором .
• Этот генератор работает механически, так как скорость вращения генератора выше, чем синхронная скорость.
• Обычный асинхронный двигатель в основном работает как генератор без каких-либо особых изменений в его схеме.

• Индукционный генератор в основном используется на гидроэлектростанциях, в производстве энергии ветра, и они имеют возможность снижать давление воздуха с более высоким давлением до меньшего, потому что они имеют возможность восстанавливать мощность самым простым способом.
• Индукционный генератор имеет множество ограничений. Потому что он не имеет схемы внешнего возбуждения и не может генерировать реактивную энергию (Q).
• Поскольку этот генератор использует реактивную энергию, должен быть внешний источник реактивной мощности, который должен быть подключен к нему для создания поля на статоре.
• Этот источник Sperate также регулирует (контролирует) выходное напряжение генератора, этот генератор не имеет возможности контролировать свои напряжения на клеммах.
• Обычно напряжение генератора регулируется подключенным к нему внешним источником энергии.
• Основным преимуществом этого генератора является то, что его конструкция очень проста, нет необходимости постоянно двигаться с одной и той же скоростью, а также нет специальной схемы возбуждения.

Возбуждение индукционного генератора

• В асинхронной машине, будь то двигатель или генератор, требуется ток якоря, обеспечиваемый внешним источником.
• Поскольку поле в роторе запаздывает, поле статора и индукционного генератора или двигателя всегда использует реактивную мощность.
• Итак, источник питания для производства реактивной мощности необходим в статической части генератора для создания (наведения) тока в роторе.
• Когда генератор не работает, то реактивная мощность, обеспечиваемая внешним источником, после этого он использует свою собственную мощность.
• Метод выработки энергии для асинхронных двигателей сложен из-за того, что требуется возбуждать ротор, который запускается только с оставшейся (остаточной) намагниченности.
• В некоторых ситуациях оставшейся (остаточной) намагниченности достаточно для самовозбуждения двигателя в условиях нагрузки.
• Итак, важно либо остановить машину и временно подключить ее к источнику питания на электростанции, либо подключить батарею конденсаторов, которая уже имеет накопленную энергию и обеспечивает принудительную реактивную мощность во время процесса.

Принцип работы индукционного генератора

• Индукционный генератор вырабатывает электроэнергию, когда скорость вращения ротора превышает синхронную скорость (это скорость вращения поля в статоре).
• Если у нас есть нормальный 4-полюсный асинхронный двигатель, работающий на частоте шестьдесят герц, он будет иметь синхронную скорость 1800 об / мин (оборот в минуту).
• По данной формуле можно найти синхронную скорость.

n _синхр = 120f _e / P

n _syn — синхронная скорость.

f _e — электрическая частота.

P — номер полюса двигателя.

• Если у нас есть другой аналогичный безполюсный автомат, работающий на частотах в пятьдесят герц, то он будет иметь скорость 1500 оборотов в минуту.
• Скорость вращения двигателя меньше синхронной скорости (n _sync ).
• Разница между скоростью движения ротора и синхронной скоростью известна как скольжения .
• Предположим, что двигатель вращается со скоростью 1450 оборотов в минуту и ​​имеет Nsync (синхронная скорость) 1500 оборотов в минуту, тогда его скольжение составляет (+3,3) процента.
• При обычной работе асинхронного двигателя синхронная скорость больше скорости ротора.
• Он позволяет потоку ротора создавать ток в роторе, этот ток создает поток в статоре, полярность которого противоположна потоку статора.
• Таким образом, ротор тянется за потоком статора, при этом токи в роторе индуцируются с частотой скольжения.
• В случае генератора первичный двигатель (который обеспечивает механическую энергию для генератора) перемещает ротор с такой скоростью, которая превышает синхронную скорость.
• В случае, когда статор генератора также индуцирует ток в роторе и создает магнитный поток, поскольку противоположный поток ротора теперь связан со статором, в статоре образуется ток, и двигатель теперь работает как генератор, вырабатывая электрическую энергию.

Индукционный генератор, работающий в одиночку

• Индукционный генератор может работать автономно, если мы предоставим ему батарею конденсаторов для реактивной мощности.
• На данной схеме показан изолированный генератор.
• Ток намагничивания I _M , необходимый для асинхронной машины, как функция напряжения на клеммах (V _t ), можно рассчитать, запустив машину как двигатель без нагрузки и вычислив ее ток якоря (Im) как функцию напряжение на клеммах. Данная диаграмма поясняет кривую этого процесса.
• Для достижения определенного напряжения для индукционного генератора подключенные к нему конденсаторные батареи должны давать такое значение тока намагничивания, которое будет соответствовать этому уровню.

• Между тем, ток, который вырабатывается конденсаторными батареями, прямо пропорционален подаваемому на них напряжению, размещение всех вероятных групп напряжения и тока через конденсатор является линейным.
• Соответствующая кривая показана на данной диаграмме.
• Если 3-фазный набор конденсаторов связан с клеммами, напряжение холостого хода индукционного генератора будет пересекать кривую намагничивания генератора и линию нагрузки конденсаторных батарей.
• Выходное напряжение холостого хода генератора для трех 3-х конденсаторных батарей изображено на диаграмме .

Характеристики крутящего момента индукционного генератора

• На приведенном графике построена характеристика крутящего момента асинхронной машины.
• В полученной цепи асинхронного двигателя мы увидели, что выход двигателя был заменен сопротивлением указанного ниже значения.

R _mec = R ₂ / с (1-с)

• Из кривой видно, что скольжение индукционного генератора имеет отрицательное значение, поэтому значение сопротивления нагрузки также отрицательное.
• Это означает, что нагрузочный резистор не потребляет мощность, но работает как источник питания.
• Он начал подачу питания, которая связана с ним.
• Мощность индукционного генератора зависит от некоторых факторов.
  • Значение отрицательного скольжения (S).
  • скорость вращения ротора.
• Из кривой характеристики крутящий момент-скорость асинхронного двигателя видно, что экстремальный крутящий момент, создаваемый в режиме генератора, называется крутящим моментом толкания .
• Если значение этого крутящего момента, создаваемого любым первичным двигателем, выше, чем крутящий момент толкания.

Как нарастает напряжение в индукционном генераторе при его первом запуске?

• При первом запуске индукционного генератора оставшийся (остаточный) магнетизм в статоре генератора создает меньшее значение напряжения.
• Меньшее напряжение генерирует ток в роторе, это индуцированное током ротора напряжение в статоре, и значение напряжения статора увеличивается, затем получается нормальное значение для запуска генератора.
• Главный вопрос в том, что если в статоре нет остаточной намагниченности, то как запустится генератор.
• Основная проблема с индукционным генератором заключается в том, что напряжение этого генератора изменяется при изменении нагрузки, особенно когда он работает с реактивной нагрузкой.
• Характеристическая кривая автономного индукционного генератора с постоянной параллельной емкостью, изображенная на данной диаграмме.
• Из графика видно, что если на генераторе присутствует индуктивная нагрузка, то кривая очень быстро идет вниз.
• Это происходит, когда конденсаторные батареи обеспечивают мощность (реактивную) на генератор и нагрузку, и если некоторая часть мощности, движущаяся к нагрузке, отводится на генератор, вызывает серьезные падения напряжения в генераторе.
• Из-за этих падений напряжения в генераторе нелегко запустить асинхронный двигатель от выходной мощности генератора.

• Следует использовать различные методы для увеличения эффективной емкости в начальных условиях, а затем ее уменьшения во время нормальной работы.

Ограничения индукционного генератора

• Индукционный генератор, связанный с конденсаторной схемой, может производить достаточно реактивной мощности, чтобы работать самостоятельно.
• Когда ток нагрузки превышает способность генератора выдавать как реактивную мощность намагничивания, так и мощность нагрузки, генератор мгновенно останавливается для выработки энергии.
• Выходной сигнал на валу должен быть исключен, и генератор снова запускается с питанием постоянного тока от остаточного магнетизма в статоре, который он существует.
• Индукционные генераторы в основном подходят для ветряных электростанций, так как в этом случае скорость всегда является гибким фактором.
• В отличие от синхронных двигателей, асинхронные генераторы зависят от нагрузки и не могут использоваться отдельно для управления частотой электросети.

Применение индукционного генератора

• Индукционные генераторы в основном использовались в 20 веках, но с 1960 по 1970 год они практически исчезли с рынка для общественного пользования.
• Но после 1973 года, когда цена на нефть выросла, люди осознали важность этих генераторов, и они вернулись на рынок.
• Из-за повышения цен на энергию эти генераторы становятся очень полезными для промышленности.
• Благодаря своей простоте и меньшему размеру на кВт выходной мощности, индукционные генераторы также предпочтительны для небольших ветряных мельниц.

Это полная статья об индукционном генераторе, если вы хотите узнать что-то еще об индукционном генераторе, можете спросить в комментариях.Увидимся в следующем уроке.

Вы также можете прочитать некоторые статьи, связанные с асинхронным двигателем. Это описано здесь.

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Асинхронный двигатель и генератор с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель и генератор с короткозамкнутым ротором

ВОЗВРАЩЕНИЕ ДОМ

ИНДУКЦИОННАЯ МАШИНА С БЕЛОЧНОЙ КЛЕТКОЙ

Принцип работы двигателя и генератора

Вращающееся намагничивающее поле представлен пространственным вектором B _m (или, эквивалентно току намагничивания I _м ) движется с синхронной скоростью ω _s относительно статора (или стационарный) наблюдатель и на скорости скольжения ω _sl = ω _с — ω _м относительно ротора наблюдатель.В моторном режиме работы, где ω _м < ω _s , ротор эффективно движется назад (по часовой стрелке) относительно поля, вызывая в каждом баре напряжение, имеющее указанную полярность и величину, пропорциональную скольжению скорости u и напряженности поля, действующего на стержень (в соответствии с режущее правило v = Blu). Поскольку магнитное поле синусоидально распределено в пространство, поэтому будут индуцированные напряжения в стержнях ротора.Игнорирование эффектов утечка ротора (т.е. предполагая, что ротор является чисто резистивным), в результате токи ротора находятся в фазе с наведенными напряжениями и, следовательно, имеют синусоидальную форму. распределены в пространстве, изменяясь во времени синусоидально с частотой скольжения; они могут тогда будет представлен пространственным вектором I _r , которые вращаются со скоростью скольжения ω _sl относительно ротора и при синхронной скорости ω _s по отношению к статору.Потому что B _m не может изменяется при фиксированном входном напряжении статора (в соответствии с законом Фарадея) пространственный вектор статора I _R создан для того, чтобы компенсировать влияние ротора так, чтобы результирующий ток статора стал Я _с = Я _R + Я _м . В электромагнитная сила, действующая на стержень ротора, может быть получена из f = Bli правило, и оно действует в положительном или против часовой стрелки (как скорость ротора) в настоящем корпус мотора.Результирующий крутящий момент, развиваемый на роторе, также действует в то же направление. Следуйте по пути, по которому движется стержень ротора, соблюдая полярность и величину (описываемую размером) тока стержня.

Я н корпус генератора где ω _m > ω _s , все полярности и направления поменяны местами, как видно на правом рисунке (за исключением намагничивающий компонент).

© M. Riaz

Применение индукции: генераторы и двигатели

Генератор переменного тока

Рисунок 1. Генератор переменного тока.

Генератор переменного тока использует законы индукции Фарадея, он состоит из катушки с проволокой, вращающей магнитное поле. Когда катушка вращается, она отсекает магнитный поток, генерирующий ЭДС, создаваемая ЭДС определяется законом Фарадея. Угол изменяется с угловой частотой ω .Следовательно, в данный момент времени угол между нормалью к области и силовыми линиями магнитного поля будет составлять t . Следовательно, потокосцепление φ N будет иметь значение BAN cos (ωt). Дифференцируя функцию cos (ω t ) по времени, получаем -ω sin (ω t ). Следовательно, ЭДС дается как

Электроны текут сначала в одном направлении, а затем в другом. Генератор вырабатывает переменный ток. Одним из преимуществ переменного тока перед постоянным током является то, что его можно легко «повысить» или «понизить» с помощью трансформатора.Другими словами, трансформатор может принимать ток низкого напряжения и превращать его в ток высокого напряжения, и наоборот. Мощность — это произведение напряжения на ток ( P = VI ). Для заданного количества мощности низкое напряжение требует более высокого тока, а более высокое напряжение требует более низкого тока. Поскольку металлические проводники имеют определенное сопротивление, некоторая мощность будет теряться в виде тепла в проводах. Эта потеря мощности определяется как P = I ² R .Таким образом, если общая передаваемая мощность одинакова и с учетом ограничений практических размеров проводников, низковольтные, сильноточные передачи будут испытывать гораздо большие потери мощности, чем высоковольтные и слаботочные передачи. Это справедливо независимо от того, используется ли постоянный или переменный ток. Однако было очень сложно эффективно преобразовать мощность постоянного тока в высоковольтную и слаботочную форму, тогда как с переменным током это можно сделать с помощью простого и эффективного трансформатора.

Трансформаторы

Еще одно применение электромагнитной индукции — трансформатор.Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения величины переменного тока. Структура трансформатора состоит из двух катушек, называемых первичной и вторичной, соединенных железным сердечником, который используется для концентрации магнитного поля. Когда к первичной обмотке подается переменный ток, он создает магнитное поле в железном сердечнике, а изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. В зависимости от соотношения витков первичной обмотки и вторичной обмотки определяется, является ли трансформатор повышающим или понижающим.

Рисунок 2. Принципиальная схема трансформатора

::. IJSETR. ::

International Journal of Scientific Engineering and Technology Research (IJSETR) — международный журнал, предназначенный для профессионалов и исследователей во всех областях информатики и электроники. IJSETR публикует исследовательские статьи и обзоры по всей области инженерных наук и технологий, новые методы обучения, оценки, проверки и влияние новых технологий, и он будет продолжать предоставлять информацию о последних тенденциях и разработках в этой постоянно расширяющейся теме.Публикации статей отбираются путем двойного рецензирования, чтобы гарантировать оригинальность, актуальность и удобочитаемость. Статьи, опубликованные в нашем журнале, доступны онлайн.

Журнал объединит ведущих исследователей, инженеров и ученых в интересующей области со всего мира. Темы, представляющие интерес для представления, включают, помимо прочего:

• Электроника и связь
Машиностроение

• Электротехника

• Зеленая энергия и нанотехнологии

• Машиностроение

• Компьютерная инженерия

• Разработка программного обеспечения

• Гражданское строительство

• Строительное проектирование

• Строительное проектирование

• Электромеханическое машиностроение

• Телекоммуникационная техника

• Коммуникационная техника

• Химическая промышленность

• Пищевая промышленность

• Биологическая и биосистемная инженерия

• Сельскохозяйственная техника

• Инженерная геология

• Биомеханическая и биомедицинская инженерия

• Инженерные науки об окружающей среде

• Новые технологии и передовая инженерия

• Беспроводная связь и сетевое проектирование

• Тепловедение и инженерия

• Управление бизнесом, экономика и информационные технологии

• Органическая химия

• Науки о жизни, биотехнологии и фармацевтические исследования

• Тепло, Масстранфер и Технологии

• Биологические науки

• пищевая микробиология

• Сельскохозяйственные науки и технологии

• Водные ресурсы и экологическая инженерия

• Городские и региональные исследования

• Управление человеческими ресурсами

• Polution Engineering

• Математика

• Наука

• Астрономия

• Биохимия

• Биологические науки

• Химия

• Натуральные продукты

• Физика

• Зоология

• Наука о продуктах питания

• Материаловедение

• Прикладные науки

• Науки о Земле

• Универсальная аптека и LifeScience

• Квантовая химия

• Аптека

• Натуральные продукты и научные исследования

• Челюстно-лицевая и оральная хирургия

• Вопросы маркетинга и торговая политика

• Глобальный обзор деловых и экономических исследований

• Управление бизнесом, экономика и информационные технологии

Особенность IJSETR…

• Прямая ссылка на аннотацию

• Открытый доступ для всех исследователей

• Автор может искать статью по названию, названию или ключевым словам

• Прямая ссылка на аннотацию по каждой статье

• Статистика по каждой статье как нет. раз его просмотрели и скачали

• Быстрый процесс публикации

• Предложение автору о доработке статьи

• Пост-публикация работает как индексация каждой статьи в разных базах данных.

• Журнал издается как в электронной, так и в печатной версиях.

• Отправка печатной версии автору в течение недели после онлайн-версии

• Надлежащий процесс экспертной оценки

• Журнал предоставляет электронные сертификаты с цифровой подписью всем авторам после публикации статьи

• Полная статистика по каждому выпуску будет отображаться в ту же дату выпуска выпуска

.