Генератор принцип действия переменного тока: Принцип работы генератора переменного тока: 7 типов устройств

Содержание

Урок 43-3 Устройство и принцип работы генератора переменного тока

Рассмотрим замкнутый контур (рамку) площадью S, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого равна B. Контур равномерно вращается вокруг оси OO’ с угловой скоростью ω.

Магнитный поток, пронизывающий контур, определяется формулой Ф = BS cosΔφ, где Δφ — угол между вектором нормали n к плоскости контура и вектором В. Рамка вращается внутри магнита с частотой v, и за время t совершает N = vt оборотов. За оборот рамка поворачивается на угол 2π рад. Угол на который поворачивается рамка за время t: Δφ = 2π vt = ωt, тогда изменение магнитного потока ΔФ = BS cos Δφ = BS cos ωt .

В замкнутом контуре возникает э.д.с. индукции, которая по закону электромагнитной индукции равна скорости изменения магнитного потока .

Тогда получим мгновенное значение э.д.с.

e = — Ф’ = — (BS cos ωt)’ = BSω sin ωt

Следовательно э.д.с. индукции, возникающая в замкнутом контуре, при его равномерном вращении в однородном магнитном поле меняется со временем по закону синуса. Э.д.с. индукции максимальна при sin ωt = 1, т.е. α = ωt = π/2

Величина ε₀ = ωBS – называется амплитудным значением э.д.с. индукции.

Если такой контур замкнуть на внешнюю цепь, то по цепи пойдет ток, сила и направление которого изменяются. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле является простейшимгенератором переменного тока.

В нашей стране используется переменный ток частотой 50 Гц (в США – 60 Гц). Такой ток вырабатывается генераторами.

Генераторы электрического тока – это устройства для преобразования различных видов энергии – механической, химической, тепловой, световой и др. – в электрическую.

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.

В настоящее время имеется много различных типов генераторов. Но все они состоят из одних и тех нее основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС — электродвижущая сила (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка).

Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную – ротором.

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_m= BS) через каждый виток.

В изображенной на рисунке модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором. Магнитное поле создает неподвижный постоянный магнит. Разумеется, можно было бы поступить и наоборот: вращать магнит, а рамку оставить неподвижной. К концам обмотки ротора присоединены контактные кольца. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.

Модель генератора переменного тока.

Промышленные генераторы имеют намного большие размеры, для увеличения напряжения, снимаемого с клемм генератора, на рамки наматывают не один, а много витков. Во всех промышленных генераторах переменного тока витки, в которых индуцируется переменный ток, устанавливают неподвижно, а вращается магнитная система. Если ротор вращать с помощью внешней силы, то вместе с ротором будет вращаться и магнитное поле, создаваемое им, при этом в проводниках статора будет индуцироваться э.д.с.

Принцип действия генератора переменного тока следующий. 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 для увеличения потока магнитной индукции.

В больших промышленных генераторах вращается именно 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 приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки.

Структурная схема генератора переменного тока.

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 левее валу (В настоящее время постоянный ток в обмотку ротора чаще всего подают из статорной обмотки этого же генератора через выпрямитель).

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.

О генераторах переменного тока: устройство прибора, технические характеристики

Хорошо известный генератор тока (старое название – «альтернатор») – это агрегат особой конструкции, обеспечивающий получение электрической энергии за счет механической работы, совершаемой при вращении вала. В качестве источника внешнего импульса могут использоваться любые бытовые приводные механизмы, включая традиционный дизель (смотрите расположенное ниже фото), гидравлический привод или ветряной двигатель.

Дизельный генератор

Все основные конструктивные решения генераторов тока переменного направления и величины используют при своей работе один и тот же принцип действия. Он заключается в преобразовании механической работы в электрическую энергию. Рассмотрим особенности превращения энергии вращения в электрическую ЭДС более подробно.

Принцип работы

Для того чтобы понять, как работает генератор переменного тока, сначала следует разобраться с тем, в чем состоит принцип действия преобразователя вращательного движения в электричество. В основе такой трансформации лежит эффект взаимодействия полей вращающегося ротора и неподвижного статора. За счет воздействия создаваемого подвижным ротором поля на неподвижную статорную катушку в ней наводится собственная э/м ЭДС, под воздействием которой в подключенной к выходу нагрузке начинает течь переменный ток.

Суть или общий принцип работы генератора переменного тока удобнее всего пояснить на примере взаимодействия обычной рамки из электропроводящего материала с полем постоянного магнита (рисунок, представляющий простую рамку с током, приводится ниже по тексту). Ее можно рассматривать в качестве простейшего генератора переменного тока.

Рамка в поле магнита

Отметим, что приведенная на этом рисунке схема может служить моделью генератора переменного тока. При вращении рамки с определенной скоростью внешний магнитный поток через ее площадь будет непрерывно меняться как по направлению, так и по величине. А это, согласно закону э\м индукции Фарадея, вызовет появление в ней гармонически меняющейся ЭДС.

Если соорудить на валу рамки что-то вроде токосъемника, изготовленного в виде колец с отводами, такое приспособление позволит снимать с нее наведенное напряжение, под действием которого в активной нагрузке потечет ток синусоидальной формы.

Обратите внимание! Этот пример использования эффекта э/м индукции можно несколько видоизменить, вращая постоянный магнит внутри неподвижной проволоки с током.

В этом случае рамка будет напоминать статор, а вращающийся магнит – высокоскоростной ротор генератора тока. Получаемый в результате этого электромагнитный эффект будет в этом случае тем же самым.

Виды и конструкция генераторов

Типы генераторов

Классический индукционный генератор переменного тока по характеру взаимодействия своей подвижной части и неподвижной статорной катушки подразделяется на следующие типы: синхронный или асинхронный.

Дополнительная информация. Этим агрегаты для получения электрической энергии напоминают такие широко распространенные в электротехнике устройства, какими являются известные каждому электродвигатели.

Напомним всем интересующимся этим вопросом, что при их конструировании применяется абсолютно та же схема, что и при разработке генераторов напряжения. Отличие состоит лишь в том, что в случае с генератором задействована обратная последовательность преобразования (используется принцип обратимости).

И те, и другие электрические машины представлены механизмами синхронного и асинхронного типа, которые, в свою очередь, отличаются отсутствием или наличием такого характерного для всех электрических машин явления, как скольжение ротора.

Основное отличие по этому признаку проявляется в том, что при вращении ротора в асинхронной системе он немного отстает от индуцируемого в катушке магнитного поля (как бы «скользит» вдоль нее).

В отличие от рассмотренного случая, синхронный двигатель при своей работе не обнаруживает эффекта скольжения, что объясняется особенностями конструктивного исполнения. В равной мере это касается и его аналога, представляющего синхронный генератор.

Особенности конструкции

Для того чтобы разобраться с тем, из чего состоит генератор, достаточно внимательно изучить его устройство, представленное на приведенной ниже фотографии.

Конструкция типового генератора

Из размещенного выше рисунка видно, как устроен сам генератор, и что в его состав входят следующие узлы:

Корпус с передней и задней крышками и подшипниковой парой;
Статор и ротор электрогенератора;
Электронный регулятор с блоком выпрямительных диодов;
Набор контактных колец.

Основные части генератора (статор и ротор) монтируются в корпусе с обязательной их центровкой, исключающей возможность появления так называемых «биений».

Трехфазные генераторы

Во всех приведенных выше материалах рассматривался простейший однофазный генератор переменной ЭДС (точнее описывающая его работу модель). В реальной жизни в основном применяются генераторы трехфазного тока, характерным признаком которых является наличие в статоре трех отдельных обмоток, устанавливаемых с пространственным смещением на 120 градусов.

Применение такого способа их взаимного расположения приводит к определенному порядку чередования фаз. В этом случае при вращении ротора в обмотках катушек наводятся электрические сигналы, смещенные на те же 120 градусов, что соответствует стандарту трехфазного генератора.

Важно! Для подключения обмоток к внешней нагрузке, как правило, используется схема «звезда» (смотрите рисунок ниже).

Включение обмоток звездой и треугольником

В отдельных случаях, связанных с особенностями подключения потребителя, может применяться другая схема, известная как «треугольник». Независимо от выбранного способа включения обмоток, для передачи электроэнергии потребителю прокладываются три фазных провода и один нулевой.

Классический трехфазный генератор любого типа хорошо вписывается в системы энергообеспечения различных объектов с включенным в качестве нагрузки силовым электрооборудованием (как в электростанциях).

Автогенераторы

Устройство генератора переменного тока позволяет использовать его даже в тех случаях, когда к системе предъявляются достаточно жесткие требования. Так, он широко применяется в качестве автомобильного генератора, полная схема которого приводится на расположенном ниже рисунке.

Схема автогенератора

Эти виды механизмов, как правило, содержат в своем составе следующие обязательные узлы:

Несущий корпус;
Обмотки статора и ротора;
Встроенный регулятор напряжения;
Модуль силовых (выпрямительных) диодов.

Устройство автомобильного генератора обеспечивает поддержание выходного напряжения, используемого для питания бортовой аппаратуры, на стабильном уровне. Его выпрямительный модуль гарантирует получение постоянного напряжения, поступающего не только для питания автомобильных приборов, но и для подзарядки аккумулятора.

Любой автогенератор начинает работать сразу же после запуска стартера и начала вращения вала двигателя. После срабатывания электронного реле-регулятора на него переключается вся сетевая нагрузка.

Таким образом, по своему устройству и принципу работы генераторы переменного тока для автомобиля, имеющие заданную электрическую мощность, во многом схожи с рассмотренными ранее преобразовательными устройствами. По техническим характеристикам и порядку обслуживания они ничем не отличаются от обычного индукционного генератора.

Единственным и очень важным их преимуществом, по сравнению с типовыми электрическими машинами, является возможность получения постоянного тока, выпрямляемого системой из нескольких диодов.

В заключительной части обзора следует сказать, что принцип работы генераторных устройств (взаимодействие э\м полей) широко применяется в самых различных сферах промышленного производства. В соответствии с ним, работают большинство специальных измерительных устройств и многие другие полезные приборы. Так что Максвелл сделал поистине «царский» подарок человечеству, открыв своевременно эффект электромагнитной индукции.

Если бы в мире не было генераторов переменного тока, человечество вряд ли добилось тех технических успехов, которыми оно без оглядки пользуется в настоящее время.

Видео

Генератор переменного тока: устройство, виды, выбор

Один из вариантов обеспечения электропитания — генератор переменного тока. Эта установка может быть как основным вариантом, так и только на время пропадания основного источника питания.

Содержание статьи

Что такое генератор тока

Устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, называют генератором тока. Они бывают переменного и постоянного тока. Устройства, вырабатывающие постоянный ток, более сложны в исполнении и менее надёжны.

Тоже как вариант))

С появлением полупроводниковых приборов, которые позволяют выпрямить переменный ток, по большей части всё равно использовался генератор переменного тока. Если необходим постоянный ток, на выходе источника переменного тока ставят выпрямитель, который формирует электропитание требуемого типа и уровня.

Устройство и принцип работы

Понять, как происходит такое преобразование, можно глядя на простейшую модель генератора. Его работа основана на принципе возникновения ЭДС — электродвижущей силы. Коротко сформулировать суть этого явления можно так, если замкнутая рамка пересекает магнитное поле, в ней возникает (наводится) электрический ток. Чтобы «снять» ток с рамки, используют специальное устройство ‒ щеточный узел. На концах рамки сделаны кольца, которые соприкасаются с токосъёмными контактами (щетками). Щетки, за счет силы упругости пружин, плотно прилегают к кольцам, обеспечивая контакт. К щеткам припаяны провода, по которым далее в устройство и передаётся ток.

Генератор переменного тока: устройство и принцип действия

Как получается переменное напряжение? Представьте себе, рамка вращается, то одной, то другой стороной приближаясь к полюсам (положительному S и отрицательному N). Чем ближе к полюсу, тем сильнее наводимое поле (больше сила тока), чем дальше ‒ тем меньше. Соответственно, на контактных кольцах имеем плавно изменяющуюся силу тока. Она то близка к нулю (когда рамка находится дальше всего), то подходит к максимуму. Таким образом, получаем на выходе ток синусоидальной формы.

Таким образом получаем на выходе генератора ток синусоидальной формы

Те же самые процессы происходят, если прямоугольную рамку закрепить неподвижно, а внутри нее вращать магнитное поле. Ток также имеет синусоидальную форму, просто имеем два типа установок ‒ с неподвижным статором и с неподвижным ротором.

Генератор постоянного тока устроен точно также и отличается только устройство снятия тока. К рамке прикреплены два полукольца, так что щетки снимают ток попеременно, то с одного конца рамки, то с другого. В результате на выходе имеем положительные полуволны, которые близки к постоянному току.

Виды бытовых генераторов

Это была теория, а теперь переходим к практике. Генераторы электрического тока нужны обычно для обеспечения питанием электрооборудования. Существуют две ситуации:

Электрогенератор нужен на случай пропадания сети.
Как основной источник питания.

Простейшие генераторы постоянного и переменного тока: устройство и принцип работы

Для обоих случаев логика выбора похожа, но имеет свои особенности. Если генератор нужен для постоянной работы, на первое место выходит расход топлива и надёжность. Также стоит обратить внимание на «громкость» работы, ёмкость бака для топлива.

Для кратковременного включения на случай пропадания питания, чаще всего стараются приобрести не слишком дорогую модель. Но в погоне за экономией, не стоит забывать о качественных характеристиках.

Синхронные и асинхронные

Сейчас не станем разбираться к конструктивных особенностях, а остановимся на достоинствах и недостатках. Синхронные генераторы отличаются тем, что на якоре имеют обмотки. Они выдают более стабильное напряжение и имеют меньшие отклонения по частоте. Это хорошо для требовательных к качеству питания. К плюсам синхронных генераторов тока относят также нормальную реакцию на пусковые токи, так что нормально работают они с индуктивной нагрузкой (с электродвигателями). Минусы ‒ более сложная конструкция и высокая цена. Ещё один момент, наличие щеток, которые, как известно снашиваются и искрят. Так что при более высокой цене синхронные генераторы имеют меньший рабочий ресурс.

Устройство асинхронных моделей проще

Асинхронные генераторы имеют более простую конструкцию и более низкие цены. При относительно невысокой цене отличаются значительно большим эксплуатационным сроком. Но стабильность тока желает быть лучше: погрешность до 10% по напряжению и 4% по частоте. Ещё один недостаток: плохо переносят пусковые токи. Потому, для обеспечения нормальной работы сложной техники желательно иметь стабилизатор, а для плавного пуска электромоторы подключать через преобразователь частоты.

Инверторный или нет

Есть ещё так называемые инверторные бытовые генераторы тока. Это те же генераторы, но на выходе которых стоит дополнительное устройство, стабилизирующее выходные показатели. С учётом того что техника у нас становится всё более дорогой и требовательной к качеству питания, использование инверторных генераторов почти необходимость.

Генератор переменного тока с инвертором: основные узлы и блоки

Единственное исключение, когда агрегат будет стоять на даче или в доме, а в период его работы, «капризная» техника работать не будет. К группе «капризных» однозначно относится вся компьютерная техника, а также та, которая управляется при помощи микропроцессоров. Также «капризными» являются автоматизированные котлы. Если котёл зависит от наличия напряжения и автоматика в нем не механическая, вам однозначно требуется инверторный генератор.

Инверторный генератор кроме двигателя и непосредственно генератора, имеет ещё выпрямитель и инвертор

Как работает инверторный генератор переменного тока? То напряжение, которое выработал генератор, попадает на блок инвертора. Он сначала выпрямляется, а потом из постоянного напряжения формируются полярные импульсы заданной частоты (50 Гц) и скважности. На выходе устройства импульсы превращаются в синусоиду. В результате на выходе имеем питание с идеальными (почти) характеристиками. Так что асинхронный инверторный генератор подходит для питания любой техники. Вот только пусковые нагрузки по-прежнему проблема.

Количество фаз и топливо для первичного двигателя

Чтобы выбрать генератор переменного тока, необходимо разобраться с классификацией, видами и типами, достоинствами и недостатками. В первую очередь стоит определиться с количеством фаз, которые должен выдавать агрегат, как понимаете, есть однофазные и трехфазные. Выбирать по этому признаку стоит учитывая имеющуюся проводку или нагрузку. Если генератор должен обеспечить работу трехфазного потребителя, на его выходе должно быть именно такое напряжение. Если подключаемые приборы только однофазные, покупать трехфазный генератор стоит только тогда, когда он будет работать на постоянной основе. В качестве резервного обычно ставят однофазные агрегаты, обеспечивая питанием наиболее важные устройства.

Для начала необходимо определиться с количеством фаз вырабатываемого тока

Когда мы разбирались в принципе действия генераторов переменного тока, не рассматривался один момент: как и чем приводится в действие вращающаяся часть устройства. В бытовых моделях это двигатель внутреннего сгорания. Именно он приводит в движение ротор, а работать он может на следующих видах топлива:

бензин;
дизельное топливо;
газ.

Для бытового использования, чаще всего, используют дизельные и бензиновые генераторы. Так как оба вида топлива практически равнозначны по доступности, то выбор между ними основан на технических особенностях. О них подробнее немного ниже.

Генератор переменного тока: бензин или дизель?

Для бытовых целей обычно используют бензиновый или дизельный генератор тока. Сказать какой лучше однозначно невозможно, так как они отличаются по характеристикам. Потому для одних условий лучше бензиновый, для других ‒ оптимальный дизельный.

Выбор генератора тока зависит от многих моментов

Когда лучше выбрать бензиновый

Перечень свойств и особенностей бензинового генератора переменного тока:

Имеет небольшую мощность, не более 10 кВт.
Не рассчитан на длительную беспрерывную работу.
Имеет небольшой вес и размеры.
Работает негромко.
Небольшая цена.
Бензиновые генераторы тока оптимальны для работы на непродолжительны период времени

Основное, что стоит помнить, бензиновый электрогенератор не рассчитан на длительную работу (сутками). Рекомендованная нагрузка, особенно у двухтактных моделей 2–3 часа в день и до 500 часов в год. Зато отличаются такие установки невысокой ценой и компактностью. Это отличный выбор, если надо питать совсем небольшую нагрузку непродолжительное время. Чаще всего такие генераторы берут с собой на природу, охоту, рыбалку и т. д.

Двухтактные бензиновые генераторы — лучший выбор для выезда на природу

Бензиновые генераторы тока с четырехтактными бензиновыми двигателями ресурс имеют существенно больше: до 3000–5000 тысяч часов. Но и его надолго не хватит при постоянной работе. Так что бензиновые генераторы имеет смысл ставить, если электричество отключается у вас редко и ненадолго.

Чем хороши дизельные

Дизельный генератор переменного тока ‒ установка гораздо боле мощная, но и настолько же более дорогостоящая. Бывают они двух типов: с воздушным и жидкостным охлаждением. Установки с воздушным охлаждением имеют средние габариты, среднюю мощность и вполне приемлемую цену. Вот они идеальны, если электричество отключается часто, но не постоянно. В то же время, маломощные дизельные генераторы (есть и такие) по характеристикам ненамного лучше бенз

Генератор переменного тока — Генератор переменного тока состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь и вращающейся части — ротор или индуктор

В 1832-м году неизвестным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор переменного тока. Но в самых первых электронных устройствах применялся только постоянный ток, в то время как переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Тем не менее, вскоре выяснили, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, то есть тот ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций, генераторы переменного тока экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Поэтому были собраны надежные электрические двигатели переменного тока, которые сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. Надо отметить, что благодаря существованию переменного тока, его особенным физическим явлениям, смогли появиться такие изобретения, как радио, магнитофон и прочая автоматика и электротехника, без которой сложно представить современную жизнь.

Устройство генератора переменного тока

Генератор переменного тока – это устройство, которые преобразует механическую энергию, в электрическую.

Состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь (см. рисунок) и вращающейся части — ротор или индуктор. В генераторе переменного тока ротор — это электромагнит, который обеспечивает магнитное поле, которое передается на статор. На внутренней поверхности статора есть осевые впадины, так называемые пазы, в которых расположена обмотка переменного тока (проводник). Статор генератора изготавливается из 0. 35 мм спрессованных стальных листов, которые изолированы покрытой лаком пленкой. Эти листы устанавливаются в станине устройства. Ротор крепится внутри статора и вращается посредством двигателя. Вал – одна из деталей, для передачи крутящего момента под действием расположенных на нём опор. На общем валу с генератором, располагается так называемый возбудитель постоянного тока, который питает постоянным током обмотки ротора. Аккумулятор в генераторе переменного тока выполняет функции стартерной батареи, которая имеет свойство накапливать и хранить электроэнергию при нехватке в отсутствии работы двигателя и при нехватке мощности, которую развивает генератор.

Применение генераторов переменного тока в жизни

В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Используются они как в промышленных, так и в бытовых сферах. Промышленные генераторы являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес центрах, а так же на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием.

Обслуживание

Практически любая дизельная электростанция в независимости от ее мощности и производителя имеет 2 главные составляющие. Это генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания. Так как поддерживать данные узлы необходимо в рабочем исправном состоянии, в ходе их эксплуатации нужен определенный перечень обязательных работ по их техническому обслуживанию. К сожалению, подавляющее большинство владельцев считает, что можно ограничиться лишь своевременной заменой масла и фильтра, при этом «техническое обслуживание» можно провести и самостоятельно. Но результатом этого зачастую становится полный отказ работы устройства. В результате чего, не сложно сделать вывод, что проще и дешевле, доверить оборудование профессионалам, которые благодаря знаниям и огромному опыту, смогут увеличить срок службы ДГУ и сократить расходы при аварийных ситуациях.

Принцип работы генератора переменного и постоянного тока

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

генератор тока

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.

Электрический мотор

Генератор переменного тока

генератор переменного тока

При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.

генератор переменного тока

Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Генератор постоянного тока

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т. д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

автомобильный генератор тока

Таким образом, генератор тока является современным устройством, способный преобразовывать энергию механического движения в электрическую.

Оцените качество статьи:

Принцип действия генератора переменного тока

Закон
индукции Фарадея лежит в основе
электроэнергетики: на этом принципе
действуют генераторы — источники
электроснабжения промышленности и
населения, трансформаторы. Простейший
электрогенератор содержит вращающийся
магнит (либо электромагнит) — ротор и
неподвижную катушку статора (рис. 8). При
вращении ротора в витках обмотки статора
магнитный поток меняется по закону:,
и возникает ЭДС индукции

обеспечивающая
ток в нагрузке
.

Принцип действия трансформатора

Трансформатор
(рис.9) содержит ферромагнитный сердечник,
на котором две обмотки, первичная с
числом витков
и
вторичная с
.
К вторичной подключена нагрузкаR,
к
первичной — источник напряжения
.
В
соответствии с законом Фарадея,

вызывает
рост магнитного потока
,
().
Сердечник,
имеющий большую магнитную проницаемость
(μ=400÷10000), выполняет две функции. Во-первых,
он концентрирует магнитный поток так,
что поток

через
первичную и вторичную обмотки практически
одинаков. Во-вторых, большое значение

обеспечивает
малый ток через первичную обмотку, когда
нагрузка не подключена (ток холостого
хода), т. е. снижает потери энергии при
трансформации.

В
соответствии с (5) на вторичной обмотке
возникает напряжение
,
так что напряжение изменяется:

где

— коэффициент
трансформации.

Состав установки

В
данной работе определяют взаимную
индуктивность двух катушек (длинной
катушки –
и короткой катушки –,
которую надевают на катушкуL₁
и могут перемещать вдоль ее оси). Схема
установки представлена на рис.10. Питание
одной из катушек (например
)
осуществляется от генератора звуковой
частоты, напряжение

(9)

с
которого подается через резистор с
сопротивленцем
.
Вольтметр, расположенный на панели,
измеряет действующее напряжение.

Сопротивление
выбирается таким, чтобы выполнялось
неравенство

(10)

где

—
индуктивность катушки
,
—
ее активное сопротивление. В этом случае
силу тока, протекающего через катушку
,
можно
определить по формуле

.
(11)

Переменный
ток в катушке

создает
ЭДС индукции в катушке
:

.
(12)

Для
измерения
в данной работе используют осциллограф.
Амплитуда ЭДС индукции

,
(13)

где ν — частота
звукового генератора. Из (13) имеем

.
(14)

Если
поменять местами катушки L₁
и
L₂,
то можно определить

(15)

Измерения

Собрать
установку, состоящую из звукового
генератора, электронного осциллографа
и двумя соосно расположенными катушками
и.
Ознакомиться с работой звукового
генератора и электронного осциллографа
(см. описание), включить их в сеть 220 В,
подготовить к работе.

Указания по технике безопасности

1.
Приборы питаются от сети 220 В. Включение
в сеть приборов должно проводиться
только в присутствие лаборанта или
преподавателя.

2. Все
корпусные клеммы приборов должны быть
надежно заземлены (для заземления должен
применяться провод без изоляции).

3. Запрещается
работать в помещении одному.

Задание 1

Измерение
взаимной индуктивности М₂₁
и М₁₂
и исследование их зависимости от
взаимного расположения катушек

1.
Напряжение сигнала со звукового
генератора установите в диапазоне 1-4
В, а его частоту — в пределах 30-200 кГц.

2.
Подайте напряжение на катушку
,
а
ЭДС с катушки

на
осциллограф.

3.
Установите подвижную катушку

в
крайнее положение. Перемещая ее в
противоположное крайнее положение,
через каждый сантиметр запишите значение
ЭДС магнитной индукции в цепи катушки
.

4. По
формуле (14) рассчитайте М₂₁.
Данные
измерений и вычислений занесите в
табл.1.

5.
Поменяв местами катушки
и,
повторите измерения по п.п. 1-4.

6.
Постройте графики зависимости М₂₁
и М₁₂
как
функции координаты z
(z
— расстояние
между центрами катушек
и).

Таблица 1

z, см	ε₀₂, В	М₂₁ Гн	z, см	ε₀₁, В	M₂₁, Гн

U_Д=			ν=

Задание 2

Определение
М₂₁
для различных напряжений питания

1.
Поставьте катушку

в
среднее положение относительно катушки
.

2.
Установите частоту звукового генератора
10⁴
Гц.

3.
Изменяя напряжение U_Д
в цепи катушки L₁
снимите
зависимость амплитуды ЭДС магнитной
индукции от U_Д:
ε₀₂=f(U_Д).
Измерения провести в интервале 0-5 В
через 0,5 В.

4. По
формуле
(14) рассчитайте М₂₁.
Данные
измерений и вычислений занесите в табл.2

Таблица 2

U₀, В
ε₀₂, В
М₂₁, Гн
ν=		R=10⁴ Ом

5. По
данным табл. 2 найдите среднее значение
М₂₁.

Задание 3

Определение
М₂₁
для различных частот генератора

1.
Поставьте катушку L₁
в
среднее положение относительно катушки
L₂.

2. Установите
амплитуду напряжения звукового генератора
2 В.

3.
Изменяя частоту генератора от 5 до 20 кГц
(не
менее 10 точек), снимите зависимость
амплитуды ЭДС индукции ε₀₂
от частоты подаваемого напряжения.

4. По
формуле (14) рассчитайте М₂₁.
Данные измерений и вычислений занесите
в табл.3.

Таблица 3

ν, Гц
ε₀₂, В
М₂₁, Гн
U_Д=		R=10⁴ Ом

5. По
данным табл. 3 найдите среднее значение
М₂₁.

6. Для
одного из полученных значений М₂₁
рассчитайте
абсолютную и относительную погрешности
ΔМ₂₁
и ΔМ₂₁/М₂₁.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока

Следующая: Генератор постоянного тока
вверх: магнитная индукция
Предыдущая: Вихревые токи

Генератор переменного тока

Электрический генератор или динамо-машина — это устройство, преобразующее механическую энергию в
электроэнергия. Самый простой практичный генератор состоит из прямоугольного
катушка вращается в однородном магнитном поле. Магнитное поле обычно подается
постоянным магнитом.Эта установка проиллюстрирована на рис. 38.

**Рисунок 38:**
*Генератор переменного тока.*

Позвольте быть длиной катушки вдоль оси вращения, а
ширина катушки, перпендикулярная этой оси. Предположим, что
катушка вращается с постоянной угловой скоростью в равномерном
магнитное поле напряженности. Скорость, с которой двое
длинные стороны катушки (, т.е. ,
стороны и) движутся через магнитное поле, это просто продукт
угловой скорости вращения и расстояния каждого
сторону от оси вращения, поэтому
.Двигательная ЭДС
индуцированный в каждую сторону задается
, где
составляющая магнитного поля, перпендикулярная мгновенному направлению
движения рассматриваемой стороны.
Если направление магнитного поля составляет
угол с нормальным направлением к
катушку, как показано на рисунке, затем
.
Таким образом, величина двигательной ЭДС, генерируемой в сторонах и
является

(209)

где площадь катушки.ЭДС равна нулю, когда
или, поскольку
направление движения сторон и параллельно к направлению
магнитного поля в этих случаях. ЭДС достигает максимального значения, когда

или, поскольку направление движения
сторон и находится на перпендикулярно к направлению магнитного поля
в этих случаях. Между прочим, из симметрии ясно, что нет чистого двигательного
ЭДС создается по бокам и катушке.

Предположим, что направление вращения катушки такое, что сторона
перемещается на страницу на рис.38 (вид сбоку), тогда как сбоку
перемещается со страницы. Двигательная ЭДС, индуцированная в побочных действиях от
к. Точно так же двигательный
ЭДС индукции в побочных действиях от до. Видно, что обе ЭДС
действуйте по часовой стрелке вокруг катушки. Таким образом, чистая ЭДС
действует вокруг
катушка
. Если в катушке есть витки, то чистая ЭДС становится равной

. Таким образом, общее выражение для ЭДС, генерируемой вокруг
устойчиво вращающаяся многооборотная катушка в однородном магнитном поле

(210)

где мы написали
для постоянно вращающейся катушки (при условии, что
в ).Это выражение также можно записать

(211)

где

(212)

— пиковая ЭДС, создаваемая генератором, и
— количество полных оборотов, выполняемых катушками в секунду. Таким образом
пиковая ЭДС прямо пропорциональна площади катушки, количеству витков
в катушке частота вращения катушки,
и напряженность магнитного поля.

Рисунок 39 показывает ЭДС, указанную в формуле. (211) в виде функции
времени. Видно, что изменение ЭДС во времени равно
синусоидальный в природе. ЭДС достигает максимальных значений, когда плоскость
катушка параллельна плоскости магнитного поля, проходит через
ноль, когда плоскость катушки перпендикулярна магнитному полю, и меняет направление
подписывать каждые полупериоды оборота катушки. ЭДС периодическая
(, т.е. , он постоянно повторяет один и тот же образец во времени), с
период (который, конечно же, период вращения катушки).

**Рисунок 39:**
*ЭДС, генерируемая постоянно вращающимся генератором переменного тока.*

Предположим, что некоторая нагрузка ( например, , электрическая лампочка или электрическое отопление
элемент) сопротивления подключается к клеммам
генератор. На практике это достигается соединением двух концов
катушка к вращающимся кольцам, которые затем подключаются к внешней цепи с помощью
металлических щеток.По закону Ома ток, протекающий в
нагрузка дается

(213)

Обратите внимание, что этот ток постоянно меняет направление, как и
ЭДС генератора. Следовательно, тип генератора, описанный выше, является
обычно называется переменным током или генератором.

Ток, протекающий через нагрузку, также должен течь по катушке.
Поскольку катушка находится в магнитном поле, этот ток вызывает
крутящий момент на катушке, который, как легко продемонстрировать, замедляет ее
вращение.Согласно разд. 8.11, действующий тормозной момент
на катушке дается выражением

(214)

где
— составляющая магнитного поля, которая
лежит в плоскости катушки. Как следует из уравнения. (210) что

(215)

поскольку
.
Внешний
крутящий момент, равный разрывному моменту и противоположный ему, должен быть приложен к
катушка, если она должна вращаться равномерно , как предполагается
над.Скорость, с которой этот внешний крутящий момент действительно работает, равна
произведение крутящего момента и угловой скорости катушки. Таким образом,

(216)

Неудивительно, что скорость, с которой работает внешний крутящий момент, точно соответствует
скорость, с которой электрическая энергия генерируется в цепи, состоящей из вращающейся катушки и нагрузки.

Уравнения (210), (213) и (215) дают

(217)

где
.На рисунке 40 показан разрыв
крутящий момент, построенный как функция времени, согласно
Уравнение (217). Видно, что
крутящий момент всегда одного знака (, т.е. , всегда действует в одном и том же
направление, чтобы постоянно противостоять
вращение катушки), но не постоянный
во время. Вместо этого периодически пульсирует с периодом. Нарушение
крутящий момент достигает максимального значения, когда плоскость катушки параллельна
плоскость магнитного поля и равна нулю, если плоскость катушки перпендикулярна
к магнитному полю.Понятно, что внешний крутящий момент нужен
чтобы катушка вращалась с постоянной угловой скоростью, она также должна пульсировать
вовремя с периодом. Постоянный внешний крутящий момент приведет к неравномерно вращающемуся
катушки, и, следовательно, к переменной ЭДС, которая меняется со временем в более
сложнее, чем
.

**Рисунок 40:**
*Тормозной момент в стабильно вращающемся генераторе переменного тока.*

Практически все коммерческие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью генераторов переменного тока.Внешнее питание, необходимое для вращения генерирующей катушки, обычно подается от
паровая турбина (продувка паром по вентиляторным лопаткам, которые
принудительно вращается). Вода испаряется, чтобы произвести
высокое давление
пара, сжигая уголь, или используя энергию, выделяемую внутри ядерной
реактор.
Конечно, на гидроэлектростанциях мощность нужна
на поворот катушки генератора подается водяная турбина (аналогичная
к паровой турбине, за исключением того, что падающая вода играет роль пара).Недавно был разработан новый тип электростанции, в которой
мощность, необходимая для вращения генераторной катушки, вырабатывается газовой турбиной
(по сути, большой реактивный двигатель, работающий на природном газе). В Соединенных Штатах
и Канаде переменная ЭДС, генерируемая электростанциями, колеблется на
Гц, что означает, что
катушки генератора на электростанциях вращаются точно
шестьдесят раз в секунду. В Европе и большей части остального мира частота колебаний
коммерчески производимой электроэнергии составляет Гц.

Следующая: Генератор постоянного тока
вверх: магнитная индукция
Предыдущая: Вихревые токи

Ричард Фицпатрик
2007-07-14

Термоэлектрический генератор энергии | Британника
Термоэлектрический генератор энергии , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для нагрева или охлаждения. Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоками тепла и электричества через твердые тела.
Британская викторина
Гаджеты и технологии: факт или вымысел?
Виртуальная реальность используется только в игрушках? Использовались ли когда-нибудь роботы в бою? В этой викторине вы узнаете о гаджетах и технологиях — от компьютерных клавиатур до флэш-памяти.
Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке.Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, который поддерживается на уровне ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) к нагрузке ( R _L), имеющей напряжение на клеммах ( В, ) и ток на клеммах ( I ). Промежуточного процесса преобразования энергии нет. По этой причине производство термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии.Количество произведенной электроэнергии определяется как I ² R _L или V I .
Детали термоэлектрического генератора.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Уникальный аспект термоэлектрического преобразования энергии состоит в том, что направление потока энергии является обратимым. Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источник питания постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и снижения его температуры.В этой конфигурации запускается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, в котором электроэнергия используется для перекачки тепла и создания холода.
Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии. Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую мощность для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, эксплуатации электрического оборудования и других работ.Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретной цели.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня
Систематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами. К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх успешно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и очертил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств.К сожалению, металлические проводники были единственными доступными материалами в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с эффективностью более 0,5 процента. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с коэффициентом преобразования 4%. После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности выработки термоэлектрической энергии было относительно небольшим, и к концу 1980-х годов КПД не превышал 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за рамки этого уровня производительности.Тем не менее, некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов зарекомендовали себя как имеющие большое практическое значение. Источники питания, работающие на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например, для записи и передачи данных из космоса.
Основные типы термоэлектрических генераторов
Термоэлектрические генераторы энергии различаются по геометрии, в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требований к мощности и предполагаемого использования.Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи. В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковых материалах и электрических контактах были внесены существенные улучшения, что расширило практический диапазон применения. На практике для многих устройств требуется стабилизатор мощности для преобразования выходного сигнала генератора в пригодное для использования напряжение.
Генераторы были построены для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, реактивного топлива и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла.Коммерческие блоки обычно имеют диапазон выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в отдаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.
Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных и слаборазвитых регионах мира. Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная вода глубинного океана — в качестве поглотителя тепла.Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для снабжения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес. Однако были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии для теплового контроля орбитальных космических аппаратов. Используя солнечное тепло со стороны космического корабля, ориентированной на Солнце, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и рассеивать тепло от корабля.
Генераторы на атомном топливе
Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы в качестве источника высокотемпературного тепла для термоэлектрических генераторов. Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы являются полезным источником энергии для многих необслуживаемых и удаленных приложений. Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергией изолированные станции мониторинга погоды, для сбора глубоководных данных, для различных систем предупреждения и связи, а также для космических аппаратов.Кроме того, еще в 1970 году был разработан маломощный радиоизотопный термоэлектрический генератор, который использовался для питания кардиостимуляторов. Диапазон мощности радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 ^-6 до 100 Вт.
Выпрямление переменного тока
Выпрямление переменного тока
Переменное в постоянное
Выпрямление переменного тока

Цель: цель этого эксперимента — проиллюстрировать
как диод
может использоваться для выпрямления переменного тока.Студент будет использовать
а
гальванометр для определения направления тока, когда переменный ток
или DC
напряжение подается на цепь, содержащую диод, включенный последовательно с
резистор
и гальванометр.
Обзор научных принципов:
Чтобы ток протекал через диод, электроны должны двигаться вверх на
холм энергии
и через p-n переход. Поскольку напряжение подается в прямом направлении
предвзятость,
размер холма уменьшается, поэтому больше электронов имеют энергию
нужно переехать
вверх по холму и через перекресток (делая ток).Однако если
напряжение подается в обратном смещении, холм делается больше, поэтому
очень мало
у электронов есть энергия, необходимая для движения в гору. Таким образом,
диод вообще
проводит ток только в одном направлении.
Приложения:
Когда вы подключаете электрическое устройство или прибор к обычному
стена
розетки в вашем доме, вы используете 110 В переменного тока (переменный
текущий). В
электричество, вероятно, производилось на электростанции с использованием топлива
производить
пар, вращающий турбину, вращающий электрогенератор.Генератор
вращается со скоростью 3600 об / мин, что составляет 60 оборотов в секунду (60 Гц).
Многие домашние
элементы предназначены для работы от переменного тока, однако некоторые элементы, такие как
аккумулятор
зарядные устройства, электропоезда и другие игрушки предназначены для работы
на DC.
Диоды используются в качестве выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный.
Время: 20-30 минут
Материалы и принадлежности:
Источник питания AC-DC
Подводящие провода
Гальванометр
1 — резистор 1 кОм
Диод (германиевый, стабилитрон или светодиод)

Общие правила техники безопасности:
* Убедитесь, что шкала источника питания установлена на ноль при строительстве или
корректировка
цепь.
* Держите руки и рабочую зону сухими, чтобы избежать поражения электрическим током.
Экспериментальная установка:
Процедура:
1. Соберите схему, показанную в экспериментальной установке, и убедитесь, что
соединить
положительный
вывод диода к плюсовой клемме питания
поставка.
2. Используйте клеммы постоянного тока источника питания.
3.Убедитесь, что шкала напряжения на блоке питания установлена на
нуль.
4. Включите питание.
5. Медленно поверните шкалу напряжения по часовой стрелке и следите за
стрелка гальванометра.
Не
закопать иглу.
6. Запишите направление движения иглы.
7. Установите напряжение обратно на ноль.
8. Измените направление диода и повторите шаги 5-7. Не делайте
увеличение
напряжение выше 2В.
9. Отсоедините подводящие провода от клемм постоянного тока и подключите
их в AC
терминал
на блоке питания.
10. Повторите шаги 5-8.
Данные и анализ:
903
Вид тока Направление тока Направление гальванометра

Вопросы:
1.Будет ли ток течь через диод в обоих направлениях?
2. Как следует включить диод в цепь, чтобы ток был
протекать
Это?
3. Как диод влияет на переменный ток?
4. Нарисуйте график зависимости тока (вертикальная ось) от времени (горизонтальный
ось) для переменного тока
текущий.
5. Учитывая, как диод влияет на переменный ток, нарисуйте то, что вы думаете.
график
текущий
Время должно выглядеть так, как для схемы, построенной с использованием переменного тока.
текущий и
диод.
6. Нарисуйте график зависимости тока от времени для постоянного тока, например
произведенный
аккумулятор.
7. Чем отличается ток, производимый цепью переменного тока диода?
из округа Колумбия
текущий
производится аккумулятором?
8. Как увеличение напряжения влияет на способность диода
разрешить текущий
течь?
9. Почему диод с обратным смещением
ограничить ток
течь?
10.Изменит ли диод переменный ток на постоянный (например,
электрический ток
произведен на
аккумулятор)?
Добавочный номер:
1. Используйте ручной генератор, резистор и гальванометр, чтобы показать
движение иглы
с
переменный ток. Используйте резистор 1 кОм, чтобы защитить
то
гальванометр.
2. Используйте диод генератора частоты и осциллограф, чтобы показать
форма волны
переменного тока и выпрямленного переменного тока.
3. Получите схему двухполупериодного выпрямителя, в котором используются диоды.
а также
конденсаторы к
производят примерно постоянный постоянный ток. Проконсультируйтесь с
электроника
Справочник по
Детали.
Заметки учителя:
* Время на подготовку учителя составляет примерно 30
минут.
* Если диод подключен неправильно, результаты будут
быть отмененным.
* Учитель должен продемонстрировать правильную работу
источник питания.
* Если используется цифровой мультиметр, используйте миллиампер
или шкала микроампер. В
Студент должен записать знак (+, -) текущего значения.
Ответы на вопросы:
1. №
2. Положительный вывод диода к положительному выводу
сила
поставка.
3. Диод будет выпрямлять переменный ток, то есть произведенный
ток будет
пульсирующий
постоянный ток.Он будет пульсировать с той же частотой, что и
частота
переменный
текущий.
4. График будет синусоидальным.
5.
6.
7. Ток, вырабатываемый батареей, постоянный, в то время как
произведенный
действие
диод на переменном токе пульсирует. Постоянный ток 5 А больше
мощный
чем ректификованный
Переменный ток от 0-5-0 ампер.
8. Увеличение напряжения уменьшает размер энергетического холма.
что
электронов должно быть
двигаться вверх, чтобы больше электронов могло двигаться вверх по холму и через
п-п
стык, позволяющий
больше тока течь.
9. Обратное напряжение увеличивает размер холма, поэтому мало
электроны имеют
необходимая энергия
двигаться в гору. Большинство измерителей не покажут ток
в
обратное направление.
10. Нет, только с добавлением конденсатора ток
начать выравнивать
выкл.
Пример таблицы данных:
Тип тока Направление тока Направление гальванометра
DC + to — right
DC 3 — to +
AC + к — правый
AC — к + левый
Следующая лаборатория
Полупроводники Содержание
MAST Home Page
Принцип работы генератора переменного тока
Электроэнергия — один из важнейших источников энергии в современном обществе.Генератор — это механическое оборудование, которое преобразует другие формы энергии в электричество.
Есть много форм генераторов, но принцип работы основан на законе электромагнитной индукции и законе электромагнитной силы. Следовательно, общий принцип его конструкции заключается в использовании соответствующих магнитопроводящих и проводящих материалов для формирования магнитных цепей и цепей для взаимной электромагнитной индукции с целью генерирования электромагнитной энергии и достижения цели преобразования энергии.
Принцип работы генератора переменного тока
Механическая энергия первичного двигателя преобразуется в выходную электрическую энергию с использованием принципа электромагнитной индукции, при котором перерезание магнитных силовых линий проводом индуцирует электрический потенциал. Синхронный генератор состоит из статора и ротора.
Статор — это якорь, излучающий энергию, а ротор — это магнитный полюс. Статор состоит из стального сердечника якоря, трехфазной обмотки с равномерным разрядом, основания и торцевой крышки.Ротор обычно представляет собой скрытый полюс, который состоит из обмотки возбуждения, железного сердечника и вала, защитного кольца, центрального кольца и т. Д. Постоянный ток течет в обмотку возбуждения ротора, создавая почти синусоидальное распределенное магнитное поле (называемое полем ротора), и его эффективный поток возбуждения пересекает неподвижную обмотку якоря. Когда ротор вращается, магнитное поле ротора вращается вместе с ним. С каждым оборотом силовые линии магнитного поля последовательно отсекают каждую фазную обмотку статора, и трехфазный переменный потенциал индуцируется в трехфазной обмотке статора.Когда генератор работает с симметричной нагрузкой, трехфазный ток якоря объединяется для создания вращающегося магнитного поля с синхронной скоростью. Магнитное поле статора взаимодействует с магнитным полем ротора, создавая тормозной момент.
Генератор переменного тока / генератор переменного тока делится на однофазный генератор и трехфазный генератор. Генератор часто используется в дизель-генераторных установках.
Этапы проверки установки генератора переменного тока следующие:
1) При установке генератора убедитесь, что входное отверстие для охлаждающего воздуха ничем не закрыто, и не допускайте попадания отработанного горячего воздуха в генератор.Если на вентиляционной крышке есть жалюзи, окно должно быть обращено вниз, чтобы соответствовать требованиям уровня защиты. Для механического соединения генератора одного подшипника, особое внимание должно быть уделено равномерным воздушным зазор между статором и ротором.
2) Для соединения генератора переменного тока и дизельного генератора требуется, чтобы параллельность и соосность муфты составляли менее 0,05 мм. Требования при фактическом использовании могут быть немного ниже, в пределах около 0,1 мм, слишком много повлияет на нормальную работу подшипника, что приведет к повреждению, муфту следует зафиксировать установочным штифтом.Перед установкой проверьте муфту еще раз.
3) Метки U, V, W, N напечатаны на клеммной головке в выходной коробке генератора, что не указывает фактическую последовательность фаз и зависит от направления вращения. UVW, напечатанный на сертификате, указывает фактическую последовательность фаз вращения по часовой стрелке, а VUW указывает фактическую последовательность фаз вращения против часовой стрелки.
4) Когда генератор с подшипником скольжения соединен, высота центра генератора должна быть отрегулирована немного ниже, чем центр дизельного двигателя, чтобы вес маховика дизельного двигателя не передавался на подшипник генератора, в противном случае подшипник генератора будет нести дополнительный вес маховика, который не способствует образованию масляной пленки подшипника скольжения, что приводит к нагреванию и даже сгоранию подшипника.
5) Если нейтральные точки каждого генератора в системе электроснабжения соединены друг с другом, или когда нейтральная точка генератора подключена к трансформатору и его нейтральной точке нагрузки, генератор будет иметь ток нейтрали в 3 раза больше частота на нейтральной линии в работе. Следовательно, ток нейтрали генератора необходимо измерять при различных условиях нагрузки, которые могут возникнуть во время работы. Чтобы предотвратить перегрев генератора, сетевой ток не должен превышать 50% номинального тока генератора.Мощность нейтральной линии слишком велика, и для ее ограничения необходимо установить реактор нейтральной линии на нейтральной линии.
6) В соответствии с принципиальной схемой или схемой подключения выберите соответствующий кабель питания и используйте медные разъемы для проводки, медного соединения и шины. После того, как сборная шина и сборная шина надежно закреплены, локальный зазор в месте стыка не превышает 0,05 мм, а расстояние между проводами не превышает 10 мм, также необходимо установить необходимый заземляющий провод.
Техническое обслуживание генератора
Проверка холостого хода один раз в неделю, время работы составляет 10-15 минут, так что проблемы можно обнаружить вовремя и убедиться, что у аккумулятора достаточно заряда для запуска генератора.
1. Перед техническим обслуживанием необходимо отключить автоматический воздушный выключатель генератора. Главный выключатель должен быть установлен в положение остановки, а положительный и отрицательный силовые кабели батареи должны быть сложены, чтобы убедиться, что генератор не может запуститься.
2. Проверьте уровень электролита в аккумуляторной батарее. Если этого недостаточно, добавьте раствор серной кислоты или дистиллированную воду в зависимости от ее концентрации.
3. Рассчитайте совокупное время работы генератора с момента последнего обслуживания. Воздушный фильтр следует очищать каждые 50 часов, а масляный фильтр, дизельный фильтр и водяной фильтр следует заменять каждые 250 часов.
4. Проверьте агрегат на отсутствие утечек воды и масла и очистите корпус генератора.
5. Подсоедините шнур питания и разъем аккумулятора.Индикатор неисправности теста должен гореть.
6. Проверьте исправность заземляющего провода.
7. Проверьте рабочее состояние вытяжного вентилятора в машинном отделении, достаточно ли дизельного топлива для работы в течение 8 часов.
8. Проверьте, в норме ли уровень охлаждающей жидкости и моторного масла.
9. После того, как ручная испытательная машина заработает нормально, включите автоматический воздушный выключатель генератора, переключите главный выключатель в положение автоматического запуска, выполните испытание имитации сбоя питания и проследите за автоматическим запуском генератора.
10. Запустите генератор с нагрузкой на один час и проверьте, нормально ли работают индикаторы каждого прибора и агрегата.
Двигатели переменного тока — Скачать PDF бесплатно
1 Двигатели переменного тока
2 Асинхронный двигатель переменного тока — наиболее широко используемый тип электродвигателя в современном мире.Двигатели переменного тока в основном используются в качестве источника механической энергии с постоянной скоростью, но все чаще используются в приложениях с регулируемой скоростью. Преимущества: они популярны, потому что они могут обеспечить вращательную мощность с высокой эффективностью, низкими эксплуатационными расходами и исключительной надежностью при относительно низкой стоимости. Эти желательные качества являются результатом двух факторов: (1) двигатели переменного тока могут использовать мощность переменного тока сразу же от сети. Двигатели постоянного тока требуют дополнительных затрат на схему выпрямителя; (2) большинству двигателей переменного тока не нужны щетки, в отличие от двигателей постоянного тока.В большинстве случаев питание переменного тока подключается только к неподвижным обмоткам возбуждения двигателя. Ротор получает энергию за счет электромагнитной индукции, процесса, который не требует физического электрического контакта. Техническое обслуживание сокращается, поскольку щетки не нужно периодически заменять. Кроме того, двигатель имеет тенденцию быть более надежным и служить дольше, потому что меньше деталей, которые могут выйти из строя, и нет пыли от щеток, которая могла бы загрязнить подшипники или обмотки.
3 Недостатки: существует проблема с использованием двигателей переменного тока в системах управления: эти высокоэффективные двигатели переменного тока по своей природе имеют постоянную скорость, и системы управления обычно требуют, чтобы скорость двигателя была управляемой.Скорость двигателя постоянного тока можно контролировать, просто регулируя приложенное напряжение. Для полного управления скоростью двигателя переменного тока необходимо отрегулировать как напряжение, так и частоту, что требует использования специальной электронной схемы управления скоростью, такой как привод вольт на герц (В / Гц) или векторный привод
4 ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЯ
5 Работа асинхронного двигателя Обмотки ротора встроены в железный ротор Воздушный зазор Обмотки статора во внешнем фиксированном железном сердечнике Трехфазное переменное напряжение в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле, которое пересекает воздушный зазор и наводит ток в обмотке ротора.Результирующий ток действует с полем, создавая вращающую силу.
6 Теория работы Как двухфазный переменный ток вызывает вращающееся поле:
7 Синхронная скорость: скорость вращающегося поля. Для частоты сети 60 Гц поле будет вращаться со скоростью 3600 об / мин (60 циклов / с) (60 с / мин) = 3600 об / мин. Для асинхронного двигателя скорость ротора не совсем соответствует синхронной скорости, она немного ниже.
РАБОТА В / Ч 8 U / f-Характеристика 2-полюсного двигателя: 4-полюсный двигатель: U -WSN -VVW -U -WUV -UWNSSN -V -VVW -UU -WU [В] U [В] 3000 n [об / мин] 1500 n [об / мин] UU tt Напряжение двигателя (= выходное напряжение инвертора)
9 Однофазные двигатели
10 Пусковая обмотка (разделенная фаза)
11 Трехфазные двигатели Трехфазный двигатель проще и меньше, чем его однофазный аналог, но его можно использовать только при наличии трехфазного питания.Естественная временная последовательность трех отдельных фазных напряжений создает вращающееся поле статора, которое вращает ротор. Ротор — беличья клетка. Причина, по которой этот двигатель настолько прост (и, следовательно, надежен), заключается в том, что он самозапускается, просто подайте питание, и он запустится. Трехфазный двигатель после запуска будет продолжать работать даже при отключении одной из фаз, потому что две трети вращающегося поля все еще работают, а механическая инерция вращающегося ротора переносит его через мертвую точку, вызванную недостающий провод.Однако вибрация и шум увеличатся, крутящий момент уменьшится, и двигатель может перегреться из-за большего тока в обмотках активного возбуждения.
12 График крутящего момента и скорости асинхронного двигателя 2.5 Максимальный крутящий момент 2.0 Номинальный крутящий момент Диапазон постоянного магнитного потока Диапазон ослабления поля
13 Практическое значение этого графика При слишком сильной перегрузке двигатель остановится, но продолжит потреблять большой ток. Двигатель будет продолжать работать в условиях перегрузки и может перегреться. При более низких частотах доступен полный крутящий момент. На частотах выше нормы максимальный крутящий момент значительно снижается.
14 Выходное напряжение% Требования к напряжению и частоте Поскольку асинхронный двигатель работает как трансформатор, напряжение должен быть уменьшен, если частота уменьшена.График зависимости линейного напряжения от частоты подходит для большинства приложений. Квадратичная кривая может использоваться с насосами и вентиляторами для экономии энергии за счет уменьшения потерь на намагничивание. Для специальных двигателей и приложений можно запрограммировать специальные кривые. На более высоких частотах было бы желательно более высокое напряжение, но обычно это невозможно. Системы управления вектором и потоком тока управляют уровнями магнитного потока независимо. Выходная частота
15 Характеристики крутящего момента двигателя и нагрузки MN Момент номинальной нагрузки MM Момент двигателя ML Момент нагрузки MB Ускоряющий момент MA Момент заторможенного ротора MK Пробойный момент MS Момент тяги n N Номинальная скорость n S Синхронная скорость
16 Серводвигатели переменного тока Особым случаем двухфазного двигателя является серводвигатель переменного тока.Это двигатель с высоким скольжением и высоким крутящим моментом, разработанный специально для систем управления, и у него относительно линейная кривая крутящего момента-скорости). чем меньше нагрузка, тем быстрее работает мотор. Это очень похоже на поведение двигателя постоянного тока. Две обмотки называются основной обмоткой и обмоткой управления. Основная обмотка подключена к источнику переменного тока, обычно 120 В переменного тока. Управляющая обмотка приводится в действие электронной схемой, которая (1) заставляет фазу опережать или отставать от основной обмотки (тем самым управляя направлением двигателя) и (2) устанавливает величину напряжения управляющей обмотки, которая определяет скорость .Обычно максимальное напряжение обмотки управления составляет около 35 В переменного тока. Если обмотка управления имеет 0 В, двигатель остановится по инерции, даже если основная обмотка все еще подключена к сетевому напряжению. Это отличается от обычного асинхронного двигателя, который будет продолжать работать от одной фазы.
17 СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Синхронный двигатель аналогичен асинхронному двигателю с одним важным отличием: ротор синхронного двигателя вращается точно со скоростью вращающегося поля, без проскальзывания.то есть скорость синхронного двигателя всегда в точности кратна частоте сети. Эта функция чрезвычайно желательна в промышленных приложениях, например, когда несколько двигателей на конвейерной ленте должны работать с одинаковой скоростью. Хотя многие синхронные двигатели имеют большие размеры, эта концепция также широко используется в небольших часовых или синхронизирующих двигателях, где должно существовать точное соотношение между частотой и скоростью.
18 Эксплуатация Чтобы синхронный двигатель работал, сила, формирующая магнитное поле в роторе, должна поступать из другого источника.Обычно это делается путем подачи постоянного тока на ротор через контактные кольца и щетки. Контактные кольца и щетки синхронного двигателя аналогичны узлу коллектора, используемому в двигателях постоянного тока, с одним важным отличием; здесь электрический контакт от статора к ротору осуществляется через гладкое кольцо, а не через многочисленные контакты коммутатора двигателя постоянного тока. Действие более плавное, компоненты служат намного дольше, и генерируется меньше электрических шумов.
19 УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ Универсальный двигатель назван так потому, что он может питаться от переменного или постоянного тока.По сути, это двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой, который был специально разработан для работы от переменного тока. Как и его аналог постоянного тока, он обратим, изменяя полярность поля или обмоток ротора, но не обоих одновременно. Физически универсальный двигатель похож на двигатель постоянного тока, за исключением того, что больше внимания уделяется использованию пластин (тонких листов лакированного металла) для металлических деталей (для уменьшения вихревых токов переменного тока), а индуктивность обмоток сводится к минимуму. возможный. Рабочие характеристики универсального двигателя аналогичны характеристикам двигателя постоянного тока.Для фиксированного напряжения скорость обратно пропорциональна крутящему моменту нагрузки, поскольку нагрузка увеличивается, скорость уменьшается. При постоянной нагрузке по мере увеличения приложенного напряжения скорость будет увеличиваться. Обычно универсальные двигатели предназначены для работы на высоких скоростях от 3600 до 20 000 об / мин, но из-за того, что они используют коммутатор и щетки (которые изнашиваются), они имеют ограниченный срок службы. Будучи двигателями с последовательным заводом, они обладают высоким пусковым моментом и по этой причине широко используются в ручных электроинструментах (например, в двигателях ручной дрели).
20 Управление пуском и остановом УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
21 Пуск с пониженным напряжением
22 Регулирование частоты вращения двигателей переменного тока Чтобы полностью контролировать скорость двигателя переменного тока, вы должны иметь возможность изменять частоту. Это можно сделать с помощью готовых блоков преобразования мощности, которые способны преобразовывать сетевое напряжение с частотой 60 Гц в широкий диапазон напряжений и частот.Блок управления двигателем (или блок управления плюс двигатель) называется приводом. Существует четыре варианта частотно-регулируемых приводов с двигателем переменного тока: 1 — более старый частотно-регулируемый привод (также известный как привод В / Гц) и 2-4 — более новые векторные приводы (бессенсорные, вектор потока и управление с ориентацией на поле
).
23 Приводы с переменной частотой (В / Гц)
24 В этой схеме питание переменного тока частотой 60 Гц преобразуется в постоянный ток с помощью сети с кремниевым выпрямителем (SCR).SCR используются, чтобы можно было контролировать величину постоянного напряжения. Следующая задача этой схемы — создать своего рода искусственную трехфазную мощность переменного тока на любой желаемой частоте. Это достигается с помощью шести транзисторов на правой стороне схемы. Каждый транзистор включается и выключается последовательно схемой контроллера (не показана) таким образом, чтобы вызвать три псевдосинусоидальных волны. Для фазы A в течение периода времени 1 оба транзистора (Q1 и Q2) выключены, поэтому выходной сигнал, который снимается между транзисторами, не является ни положительным, ни отрицательным.Затем в течение периода времени 2 транзистор Q1 включен, подключая выход фазы A к положительному постоянному напряжению. В течение периода времени 3 оба транзистора снова выключены; наконец, в течение периода времени 4 транзистор Q2 включен, соединяя выход фазы A с минусовой стороной источника питания. Такой же сигнал формы генерируется парой транзисторов Q3-Q4 и снова Q5-Q6, причем каждая фаза отстает от предыдущей на 120. Очевидно, что кажущаяся частота на выходе определяется тем, насколько быстро транзисторы Q1-Q6 чередуются. , (который обычно находится в диапазоне Гц).Чтобы помочь визуализировать трехфазное действие, сравните фазы A, B и C на рисунке (a) с фазами A, B и C на традиционной трехфазной диаграмме [рисунок (c)]. Лучшую форму волны псевдо-переменного тока можно создать с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции), как показано на рисунке (b).
25
26 Для правильной работы двигателя на различных скоростях, напряжение двигателя должно изменяться каждый раз при изменении частоты.В частности, напряжение и частота должны оставаться пропорциональными, то есть, когда частота увеличивается, напряжение должно увеличиваться, и наоборот. Причина этого требования заключается в том, что ток в обмотках статора должен поддерживаться на определенном расчетном значении, чтобы процесс магнитной индукции (к ротору) работал. Большинство двигателей рассчитаны на работу при 60 Гц и 120 В (или 240 В), поэтому статор намотан для создания надлежащего магнитного поля в этих условиях. Если частота падает ниже 60 Гц, индуктивный импеданс обмоток также падает, что позволяет пропускать больший ток.Следовательно, при понижении частоты необходимо снижать напряжение, чтобы поддерживать надлежащий ток статора. На рисунке (a) показано, как напряжение должно линейно увеличиваться с частотой в диапазоне 0 60 Гц, и объясняется, почему этот тип привода называется типом вольт-на-герц или В / Гц. Напряжение обычно не может превышать номинальное напряжение двигателя (для его собственного здоровья). на практике существует два различных рабочих диапазона. Первый диапазон (5-60 Гц) называется областью постоянного крутящего момента, потому что двигатель создает постоянный крутящий момент в этом диапазоне скорости, как показано на рисунке (b).Это тот же крутящий момент, который имеет двигатель при нормальной (60 Гц) рабочей скорости. Область выше 60 Гц известна как область постоянной мощности, потому что, даже если крутящий момент падает, скорость увеличивается, поэтому фактическая механическая мощность остается неизменной (мощность равна произведению скорости на крутящий момент). Коммерческое управление двигателем
27 ПРИНЦИП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Принцип преобразователя Преобразователь Выпрямитель Двигатель инвертора M Подключение к сети: например, 3 переменного тока, 400 В постоянного тока: Конденсаторы с выпрямленным сетевым напряжением Примерно x 400 В = 540 В Переменная частота и напряжение
28 ПРИНЦИП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Широтно-импульсная модуляция — управляет напряжением промежуточного контура: Выходное напряжение: Среднее выходное напряжение: Выходной ток: В постоянного тока В А В А I A 1.Оба транзистора включены. Полное напряжение промежуточного контура подается на 2 фазы двигателя. Ток увеличивается. V DC Motor M 2. Один из двух транзисторов выключен. Индуктивность двигателя заставляет ток проходить через восстанавливающий диод. Сила тока немного падает. V Двигатель постоянного тока M
29 ПРИНЦИП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Широтно-импульсная модуляция — Выходной ток Двигатель V DC MA синусоидальное среднее значение напряжения может быть получено путем постоянного изменения широтно-импульсной модуляции: Фаза U Время, показанное на диаграмме t Фаза V t = Напряжение Фаза W = Ток t
30 РАБОТА V / F Характеристика от сети и от инвертора Работа от сети: Работа от инвертора MMM Вытягивание 1 M Kipp 2 n Mn Типичная рабочая точка Mn 1 M nn nn n nn nn (скольжение) Постоянный диапазон расхода Диапазон ослабления поля
31 Векторные приводы Векторные приводы основаны на том принципе, что ток, приводящий в действие асинхронный двигатель переменного тока, можно разделить на две составляющие: ток, который создает поток магнитного поля в статоре, и ток, который создает крутящий момент, вызывающий вращение.Фактический ток двигателя представляет собой векторную сумму этих двух токов, и если ими можно управлять независимо, можно управлять двигателем с полным крутящим моментом на любой скорости, вплоть до 0 Гц. Существует три типа векторных приводов: бессенсорные векторные, магнитные и полевые управляющие приводы.
32 Управляющий привод, ориентированный на поле
33 Датчики тока на выводах двигателя питают преобразователь тока, который определяет в двигателе токи, создающие магнитный поток и создающие крутящий момент.Датчик положения, установленный на валу, обеспечивает информацию о положении и скорости. Электроника привода использует всю эту информацию для поддержания двух независимых контуров управления: контура скорости / момента для управления скоростью и крутящим моментом двигателя и контура магнитного потока для обеспечения постоянного тока намагничивающего статора во всем диапазоне скоростей двигателя. Поддерживая постоянный магнитный поток статора, двигатель способен обеспечивать постоянный крутящий момент от базовой частоты (60 Гц) до 0 Гц. Контур скорости / крутящего момента может определять, что такое скольжение от момента к моменту (некоторое скольжение необходимо для любого асинхронного двигателя), а затем компенсировать его, очень точно регулируя скорость вращения поля внутри обмоток, чтобы компенсировать промах.Этот процесс позволяет двигателю работать с точно заданной скоростью независимо от требуемого крутящего момента. Выходы контуров управления потоком и скоростью / крутящим моментом объединяются в векторном ротаторе для создания единого набора трехфазных сигналов напряжения. Эти сигналы преобразуются в ШИМ и поступают на транзисторы в генераторе переменной частоты.
34 Бездатчиковый привод появился раньше, чем привод с полевым управлением, и не может обеспечить такое точное управление.Как следует из названия, он не требует датчика положения, но вместо этого делает предположения на основе обратной связи по току и того, что он знает о двигателе. Эта система подходит для многих приложений. Привод с вектором магнитного потока требует датчика положения и обеспечивает лучший контроль, чем привод без датчика (но не такой хороший контроль, как привод, ориентированный на поле). Эта система оценивает векторы тока в двигателе, создающего магнитный поток и создающего крутящий момент, и использует эту информацию для управления двигателем. Приводы с векторным потоком могут эффективно работать при частотах до 2–3 Гц
35 Векторное представление Декартова система координат Полярная система координат (= векторное представление) VV t II t
36 Векторное управление асинхронными двигателями с энкодером Расчет конструкции в полярной системе координат iiiw Намагничивание current = Ток возбуждения Значения в декартовой системе координат i R i S i T ttt Регулятор скорости Регулятор тока Активный ток n set — n act Полевой контроллер I установлен, активен — I act, активен Регулятор тока Ток возбуждения Преобразование координат ПК Силовая часть Мотор M Энкодер E Поле I set, field — I act, field Расчет фактического значения Преобразование координат Модель двигателя ПК Оценка энкодера Скорость Упрощенная диаграмма
37 Векторное управление асинхронными двигателями без энкодера Расчет конструкции в полярной системе координат iiiw Намагничивание current = Ток возбуждения Значения в декартовой системе координат i R i S i T ttt Регулятор скорости Регулятор тока Активный ток n set — n act Полевой контроллер I установлен, активен — I act, активен Регулятор тока Ток возбуждения Преобразование координат ПК Силовая часть Мотор M Поле I set, field — I act, field Расчет фактического значения Преобразование координат P Модель двигателя C Скорость Упрощенная диаграмма
38 Блок-схема векторного управления Требование поля Предварительное управление полем Компенсация с управлением с прогнозированием ‘R * 1 R Полевой контроллер n * _ Требование скорости _ Регулятор скорости + _ i sp * i sq * + Регулятор тока + v * sp v * sq VT + v * sv * s C v * s * s P VT: векторное преобразование v * К триггеру инвертора i sp i sq VT — is is 3 2 i s1 i s2 i s3 ‘R 1 R j’ se Калькулятор магнитного поля vsvs 3 2 v s1 v s2 v s3 Фактические значения Ориентированная на поле система отсчета Фиксированная система отсчета статора n
39
Генератор переменного тока
Основной принцип генератора переменного тока показан на рисунке 1.Концы катушки соединены с двумя контактными кольцами.
Рисунок 1.
Поскольку стороны катушки A и B вращаются под действием внешней силы, сторона A будет иметь ЭДС, индуцированную сначала в одном направлении, а затем в другом направлении.
Поскольку сторона A катушки постоянно соединена с одним контактным кольцом, это кольцо будет чередоваться с положительного на отрицательный, когда сторона A катушки вращается мимо поверхностей северного и южного полюсов.Тот же процесс применяется к катушке B. Таким образом, генерируемый выходной сигнал является переменным (переменный ток).
Направление наведенной ЭДС на каждой стороне катушки можно определить с помощью правила правой руки Флеминга.

На рис. 2 показано поперечное сечение однопетлевого генератора.
Рисунок 2.
Поскольку одноконтурная катушка AB вращается против часовой стрелки вокруг своей оси, мы рассмотрим, какое напряжение, если оно есть, индуцируется в этой катушке через определенные интервалы в течение 3600 циклов вращения, начиная с позиций 1 и 7, см. Рисунок 3.
Рисунок 3.

Когда стороны катушки A и B вращаются параллельно линиям магнитного потока и, следовательно, не пересекают никаких линий магнитного потока, в них не индуцируется ЭДС. Это показано на рисунке 3 позициями 1 и 7,
Когда катушка AB поворачивается дальше против часовой стрелки, можно видеть, что катушка разрезает линии магнитного потока и, следовательно, в ней индуцируется ЭДС.Это проиллюстрировано на рисунке 3 позициями 2 и 8. Величина этой ЭДС такая же, как показано в позиции 2 синусоидальной волны.
При дальнейшем вращении катушки AB против часовой стрелки через позиции 3 и 9, а затем в позиции 4 и 10, где максимальный магнитный поток снижается, в результате в катушке индуцируется максимальное напряжение, как показано в позиции 4, см. Рисунок 3.
Поскольку наведенная ЭДС в катушке AB зависит от количества отсекаемого магнитного потока, которое само зависит от положения катушки, то величина наведенной ЭДС может быть представлена положением катушки.
Результирующий график, рисунок 4, показывает ЭДС, индуцированную в катушке за один полный оборот катушки. Результирующая форма волны называется синусоидой .
Синусоидальный сигнал состоит из равных положительных и отрицательных полупериодов.
Рисунок 4.
На рисунке 4 показано изменение наведенной ЭДС во время одного полного оборота катушки и обозначено как за один цикл .

Если цикл вращается со скоростью 2 оборота каждую секунду , результирующая ЭДС будет выполнять 2 цикла каждую секунду. Количество циклов в секунду обозначается как частота .
Обозначение частоты — (f). Он измеряется в циклах в секунду (CPS) или, чаще, в герцах (Гц). Время, за которое завершается один цикл, называется периодическим временем . Частота 50 Гц является стандартом для систем электроснабжения в Ирландии.
Частоту подачи можно рассчитать следующим образом:
1
f =
T
Где:
f = частота в герцах (CPS)
1 = постоянная
T = периодическое время (время, в течение которого выполняется один цикл)
Пример 1
Форма волны переменного напряжения имеет периодическое время 4 мс.Рассчитать периодичность подачи?
Решение
T = 4 мS = 4 x 10-3 S
1
f =
Т
1
f =
4 х 10-3
103
f =
4
f = 250 Гц
Пример 2
Рассчитайте периодичность включения питания частотой 50 Гц.
Решение:
f = 50
1
Т =
f
1
Т =
50
T = 0,02 секунды (или 20 мс)
На рисунке 6 показаны пиковые, среднеквадратические и средние значения для источника переменного тока напряжением 1 В.Эти значения также применимы к отрицательному полупериоду.
Рисунок 6
Пиковое значение сигнала
Пиковое значение — это просто наивысшее значение сигнала. Это также известно как максимальное значение . Пиковое значение сигнала на Рисунке 6 составляет 1 Вольт.
Это можно записать как VP = 1 Вольт .
Среднеквадратичное значение сигнала
Если вы измеряете напряжение в сети, вы обнаружите, что оно составляет 230 вольт.
Это среднеквадратичное значение (RMS) переменного напряжения. Он также известен как значение Эффективное значение . Среднеквадратичное значение сигнала на Рисунке 6 составляет 0,707 В.
Это можно записать как VRMS = 0,707 В, .
Среднеквадратичное значение переменного напряжения или тока определяется как эквивалентное значение постоянного тока, которое будет иметь такой же эффект нагрева . Обычно используется RMS или эффективное значение.Все мультиметры предназначены для считывания значений RMS.
Среднее значение сигнала
Среднее значение сигнала рассчитывается за половину цикла. Оно также известно как среднее значение . Среднее значение сигнала на Рисунке 6 составляет 0,637 В. Это может быть записано как VAVE = 0,637 Вольт . Это просто математическое среднее значение положительного полупериода или отрицательного. Если предпринята попытка усреднить переменную форму волны по полному циклу, отрицательная половина формы волны нейтрализует положительную половину, и поэтому результат будет нулевым.

Взаимосвязь между значениями сигнала
Если вы измеряете напряжение сети с помощью мультиметра, вы обнаружите, что оно составляет около 230 вольт. Помните, что это значение RMS. Исходя из этого, пиковое значение может быть рассчитано следующим образом:
Среднеквадратичное значение
Пиковое значение =
0,707
230
Пиковое значение =
0.707
Пиковое значение = 325 Вольт
Пиковое значение или Максимальное значение источника питания 230 В составляет около 325 В. Обратите внимание, что 325 вольт будет на вашем теле, если вы получите электрический ток от сети 230 вольт.
Теперь, когда мы знаем пиковое значение предложения, среднее значение можно рассчитать следующим образом:
Среднее значение = пиковое значение x 0.637
Среднее значение = 325 x 0,637
Среднее значение = 207 Вольт
Среднее или среднее значение используется редко, за исключением некоторых электронных схем, например выпрямительные схемы.
Учитывая пиковое значение подачи, среднеквадратичное значение можно рассчитать следующим образом:
RMS-значение = Пиковое значение x 0,707
RMS-значение = 325 x 0.707
RMS значение = 230 В
Учитывая среднее значение предложения, пиковое значение можно рассчитать следующим образом:
Среднее значение
Пиковое значение =
0,637
207
Пиковое значение =
0,637
Пиковое значение = 325 Вольт

Пример
Пиковое значение синусоидальной волны составляет 12 вольт, а периодическое время — 16 мс.
Вычислите следующее:
Среднеквадратичное значение
Среднее значение полной волны
Среднее значение полуволны
Частота подачи.
Решение
(1) Среднеквадратичное значение = пиковое значение x 0,707
RMS значение = 12 x 0,707
RMS значение = 8.484 Вольт
(2) Среднее значение полной волны = 0, поскольку отрицательная половина точно отменяет положительную половину.
(3) Среднее значение полуволны
Среднее значение = Пиковое значение x 0,637
Среднее значение = 12 x 0,637
Среднее значение = 7,644 Вольт.

(4) Частота подачи
1
f = T = 16 мСм = 16 x 10-3 мСм
Т
1
f =
16 х 10-3
103
f =
16
1000
f =
16
f = 62.5 Гц
Влияние сопротивления в цепях постоянного и переменного тока
Цепи чистого сопротивления состоят из электрических устройств, которые не содержат индуктивности или емкости. Такие устройства, как резисторы, лампы (лампы накаливания) и нагревательные элементы, имеют незначительную индуктивность или емкость и для практических целей могут считаться чисто резистивными. Для таких цепей переменного тока применяются те же правила и законы, что и для цепей постоянного тока.
См. Рисунок 7.
Рисунок 7
U
I =
R
10
I =
100
I = 0,10 А .

В цепи переменного тока, показанной на рисунке 8, применяется переменное напряжение 10 В (среднеквадратичное значение). Эта схема будет потреблять тот же ток , что и приведенная выше цепь постоянного тока.
Рисунок 8
В цепи переменного тока с только сопротивление присутствует:
U
I =
R
Когда цепь переменного тока содержит только резистивные устройства, можно использовать закон Ома, законы Кирхгофа и законы мощности точно так же, как и в цепях постоянного тока.

Влияние емкости в цепях постоянного и переменного тока
На рисунке 7 показан источник постоянного тока , подключенный к неполяризованному конденсатору.При включении питания амперметр покажет, что ток изначально протекает, а затем показание упадет до нуля. Это указывает на то, что конденсатор заряжен. Поскольку в цепи практически нет сопротивления, зарядка конденсатора происходит практически мгновенно.
В цепи постоянного тока, содержащей только емкость, после начального зарядного тока ток не течет.
Рисунок 7
На рисунке 8 показана лампа, подключенная последовательно с неполяризованным конденсатором через источник питания 12 В постоянного тока.Когда переключатель замкнут, лампа может на мгновение «загореться», пока через нее протекает зарядный ток.
Этот ток уменьшается до нуля, когда конденсатор заряжается до полной емкости. На этом этапе приложенное напряжение находится на выводах конденсатора, и напряжение на лампе упало до нуля.
Рисунок 8
На рис. 9 показана та же схема, теперь подключенная к источнику переменного тока .
Когда переключатель замкнут, конденсатор заряжается с одной полярностью, а затем он разряжается; затем конденсатор заряжается с противоположной полярностью, а затем снова разряжается.
Циклы тока заряда и разряда создают в цепи переменный ток той же частоты, что и приложенное напряжение. Это ток, которым зажигается лампа.
Рисунок 9
На рисунке 10 показана та же схема с конденсатором меньшего номинала.Этот конденсатор потребляет меньший ток заряда и разряда, поэтому лампа будет тусклее. Конденсатор меньшего номинала имеет большее сопротивление переменному току, поэтому в цепи протекает меньше тока. Из этого видно, что схема имеет на большее реактивное сопротивление при меньшей емкости.
Рисунок 10
Емкостное реактивное сопротивление — это противодействие , предлагаемое потоку переменного тока в цепи, содержащей конденсатор .
X = Реактивное сопротивление
Емкостное реактивное сопротивление измеряется в Ом и обозначается в цепи символом XC .

Резюме:
Когда постоянный ток подается на цепь, содержащую конденсатор, включенный последовательно с лампой, конденсатор действует как блокирующее устройство, и лампа не загорается.
Когда переменный ток подается в цепь, содержащую конденсатор, соединенный последовательно с лампой, конденсатор пропускает ток через процесс зарядки и разрядки конденсатора, и в результате лампа загорается.
В цепи переменного тока, содержащей конденсатор, чем ниже значение емкости, тем меньше ток. Это означает, что чем ниже емкость конденсатора, тем больше сопротивление току. Это сопротивление известно как емкостное реактивное сопротивление (XC).
Разряженный конденсатор ведет себя как замкнутый переключатель.
Заряженный конденсатор ведет себя как разомкнутый переключатель.

Влияние индуктивности в цепях постоянного и переменного тока
Индуктивность действует в цепи только при изменении тока.Причина этого в том, что изменение тока приводит к изменению магнитного поля , которое, в свою очередь, создает обратную ЭДС .
В цепи постоянного тока описанный выше эффект возникает только при изменении тока в цепи.
При включении (возрастающий ток вызывает расширение магнитного поля) и
при «выключении» (уменьшающийся ток, вызывающий коллапс магнитного поля).
Некоторые катушки индуктивности имеют очень низкое сопротивление, и это приводит к протеканию больших токов при их подключении в цепях постоянного тока.
Рисунок 13
На рисунке 14 показан источник постоянного тока, подключенный к цепи, состоящей из катушки индуктивности, которая имеет значение индуктивности 1 Генри и значение сопротивления 1 Ом, последовательно с лампой.
При включении питания постоянного тока лампа горит. Это указывает на то, что катушка индуктивности мало препятствует протеканию тока в цепи.
На рисунке 15 показана та же схема, теперь подключенная к источнику переменного тока .
Необходимо помнить, что переменный ток постоянно меняется, т.е.е. ток поднимается и падает. Это приводит к магнитному полю, которое постоянно меняет силу и полярность. В результате этого индуктор постоянно воздействует на цепь переменного тока.
Для показанной схемы в катушке индуктивности будет индуцироваться обратная ЭДС, которая, согласно закону Ленца, противодействует напряжению питания. Это, в свою очередь, препятствует прохождению тока в цепи.
Рисунок 15
Противодействие протеканию переменного тока в катушке индуктивности называется индуктивным реактивным сопротивлением, символ (XL).Индуктивное реактивное сопротивление вместе с емкостным реактивным сопротивлением и сопротивлением измеряется в Ом. Сопротивление катушки будет зависеть от CSA, длины и типа провода, используемого в ее конструкции.
Хотя индуктор в цепи имеет сопротивление 1 Ом, он имеет индуктивное реактивное сопротивление приблизительно 314 Ом в описанных условиях цепи. Лампа будет тусклой, что указывает на сильное сопротивление току. Сравните это с цепью постоянного тока, рассмотренной ранее, когда лампа была яркой.

Совет по электроснабжению (ESB) управляет 19 крупными электростанциями и отвечает за производство, передачу и распределение электроэнергии в Ирландии. ESB также является крупнейшим поставщиком возобновляемой энергии с гидроэлектростанциями на реках Эрн, Шеннон, Ли и Лиффи. Компания Hibernian Wind, находящаяся в полной собственности ESB, занимается разработкой и эксплуатацией ветряных электростанций.
Производство электроэнергии
Многие виды топлива используются для создания паровых и вращающихся турбин, которые соединены с генераторами трехфазного переменного тока.Эти генераторы вырабатывают электроэнергию напряжением 10 000 вольт (10 кВ) при частоте 50 Гц.
Примерный перечень источников энергии, используемых электростанциями ESB, выглядит следующим образом:
Уголь (Moneypoint)
Газ (Агада)
Hydro (Ард на Хруша)
Нефть (Tarbert)
Нефть / газ (Пулбег)
Торф (Шеннонбридж)
Насосное хранилище (Турлаф-Хилл)
Распределение электроэнергии
Национальная сеть — это сеть линий и кабелей для передачи электроэнергии по всей стране.Он работает при очень высоких напряжениях (до 400 000 Вольт).
На электростанциях электричество преобразуется в более высокие уровни напряжения 110 000, 220 000 или 400 000 вольт. Затем он подается в передающую сеть, состоящую примерно из 6000 км воздушных линий и подземных кабелей. Эти кабели несут электричество по всей стране. В эту сеть входит более ста трансформаторных подстанций высокого напряжения. На этих станциях напряжение снижается до распределительных напряжений 38 000, 20 000 и 10 000 вольт.Некоторые более крупные производственные помещения питаются напрямую от этих напряжений.
Электроэнергия распределяется на этих «средних» уровнях напряжения по обширной распределительной сети 80 000 км воздушных линий и подземных кабелей на небольшие местные подстанции, расположенные рядом с помещениями клиентов. На местных подстанциях его наконец переводят до нормального уровня напряжения сети для использования потребителями.
При использовании очень высоких напряжений количество энергии, которая теряется в виде тепла из-за сопротивления в кабелях передачи, значительно уменьшается.При каждом удвоении напряжения передачи количество потерянной мощности уменьшается на 75%.

Основное различие между генератором переменного тока и генератором постоянного тока заключается в том, как генерируемые ЭДС и ток извлекаются из вращающейся катушки, которая отсекает магнитное поле. В случае генератора переменного тока наведенная ЭДС выводится через неподвижные угольные щетки, контактирующие с вращающимися контактными кольцами. В случае генератора постоянного тока наведенная ЭДС выводится через неподвижные угольные щетки, контактирующие с вращающимся коммутатором, как показано на рисунке 18.Простой генератор постоянного тока, как показано, имеет одноконтурную катушку, концы которой соединены с двумя медными сегментами, образующими его коммутатор, установленный на валу.
Рисунок 18
Этот выходной сигнал генератора представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока, как показано на рисунке 19.
Рисунок 19
Практические генераторы постоянного тока имеют много проводниковых петель и коммутаторов с большим количеством сегментов, поэтому выходное напряжение может быть почти постоянным.
Источник: http://local.ecollege.ie/Content/APPRENTICE/liu/electrical_notes/LL219.doc
Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не соглашаетесь делиться своими знаниями для преподавания, исследования , стипендия (для добросовестного использования, как указано в авторском праве США), отправьте нам электронное письмо, и мы быстро удалим ваш текст.
Добросовестное использование — это ограничение и исключение из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческой работы.В законодательстве США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, репортажи, исследования, обучение, архивирование библиотек и стипендии. Он предусматривает легальное, нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работы другого автора в соответствии с четырехфакторным балансирующим тестом.

Урок 43-3 Устройство и принцип работы генератора переменного тока

О генераторах переменного тока: устройство прибора, технические характеристики

Принцип работы

Виды и конструкция генераторов

Типы генераторов

Особенности конструкции

Трехфазные генераторы

Автогенераторы

Видео

Генератор переменного тока: устройство, виды, выбор

Что такое генератор тока

Устройство и принцип работы

Виды бытовых генераторов

Синхронные и асинхронные

Инверторный или нет

Количество фаз и топливо для первичного двигателя

Генератор переменного тока: бензин или дизель?

Когда лучше выбрать бензиновый

Чем хороши дизельные

Устройство генератора переменного тока

Применение генераторов переменного тока в жизни

Обслуживание

Принцип работы генератора переменного и постоянного тока

Генератор переменного тока

Генератор постоянного тока

Принцип действия генератора переменного тока

Принцип действия трансформатора

Состав установки

Измерения

Указания по технике безопасности

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока

Термоэлектрический генератор энергии | Британника

Основные типы термоэлектрических генераторов

Генераторы на атомном топливе

Выпрямление переменного тока

Переменное в постоянное

Следующая лаборатория

Полупроводники Содержание

MAST Home Page

Принцип работы генератора переменного тока

Принцип работы генератора переменного тока

Двигатели переменного тока — Скачать PDF бесплатно

Генератор переменного тока

Пример 1

Решение

Пример 2

Пиковое значение сигнала

Среднеквадратичное значение сигнала

Среднее значение сигнала

Взаимосвязь между значениями сигнала

Пример

Влияние сопротивления в цепях постоянного и переменного тока

Влияние емкости в цепях постоянного и переменного тока

Рисунок 10

Влияние индуктивности в цепях постоянного и переменного тока

Производство электроэнергии

Распределение электроэнергии

alexxlab

Вам также может понравиться

Кавитационный генератор чертеж: Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками

Газогенератор 100 квт цена: ГПУ 100 кВт — купить газовый генератор 100 кВт — газовые генераторы 100 кВт по низкой цене в Москве — каталог и цены

Генератор электроэнергии: 15 лучших электрогенераторов для дома и дачи: Бензиновые, дизельные и газовые

Добавить комментарий Отменить ответ