Как работает генератор переменного тока?

Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки {рисунок справа). Электроны {голубые шарики) перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток.

Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита {дальний рисунок справа), т. е. когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Принцип действия генератора переменного тока

Простейший генератор переменного тока состоит из проволочной рамки, вращающейся между полюсами неподвижного магнита. Каждый конец рамки соединен со своим контактным кольцом, скользящим по электропроводной угольной щетке (рисунок над текстом). Индуцированный электрический ток течет к внутреннему контактному кольцу, когда соединенная с ним половина рамки проходит мимо северного полюса магнита, и, наоборот, к внешнему контактному кольцу, когда мимо северного полюса проходит другая половина рамки.

Трехфазный генератор переменного тока

Одним из наиболее экономически выгодных способов выработки сильного переменного тока является использование одного магнита, вращающегося относительно нескольких обмоток. В типичном трехфазном генераторе три катушки расположены равноудалено от оси магнита. Каждая катушка вырабатывает переменный ток, когда мимо нее проходит полюс магнита (правый рисунок).

Изменение направления электрического тока

Когда магнит вдвигается в проволочную катушку, он индуцирует в ней электрический ток. Этот ток заставляет стрелку гальванометра отклоняться в сторону от нулевого положения. Когда магнит вынимается из катушки, электрический ток изменяет свое направление на противоположное, и стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону от нулевого положения.

Переменный ток

Магнит не будет индуцировать электрический ток до тех пор, пока его силовые линии не начнут пересекать проволочную петлю. Когда полюс магнита вдвигается в проволочную петлю, в ней индуцируется электрический ток. Если магнит прекращает движение, электрический ток (голубые стрелки) также прекращается (средняя диаграмма). Когда магнит вынимается из проволочной петли, в ней индуцируется электрический ток, текущий в противоположном направлении.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 9 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

 

 

Рисунок \(1\). Опыт по получению индукционного тока

 

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.

Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

 

 

Рисунок \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита

Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

 

 

Рисунок \(3\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)

В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.

Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

 

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

 

 

Рисунок \(4\). Устройство гидрогенератора: \(1\) — статор; \(2\) — ротор; \(3\) — водяная турбина

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.

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.

устройство, принцип работы, подборка лучших в Москве

Люди все чаще задумываются о том, чтобы приобрести себе мини-электростанцию. Такие небольшие, компактные устройства способны обеспечить электричеством целый загородный дом или квартиру. Но, решая купить прибор, у многих возникает вопрос, какой именно агрегат выбрать. Ведь на рынке существует огромное количество оборудования, а хочется взять прибор и пользоваться им в свое удовольствие.

Трехфазный генератор занимает особое место среди разнообразия, его особенностью является возможность выдавать напряжение двух видов, а именно 220 В и 380 В. 

Такие устройства могут прекрасно работать на дизеле и бензине, но их самая маленькая мощность 5–6 кВт, ведь такие приборы больше относятся к профессиональным моделям. Правда, для бытового использования его тоже часто покупают, особенно, если в доме есть трехфазные потребители.

Данное устройство имеет неподвижный статор и ротор (вал), что вращается и создает в обмотках универсальное магнитное поле. В трехфазном агрегате обмотка размещается не на роторе, а на статоре. Только следует сказать, что подобных отмоток на статоре целых три, и они сдвинуты по отношению друг к другу. Когда ротор оборачивается, он начинает пересекаться с магнитным полем обмоток, в результате чего начинает вырабатываться электродвижущая сила. Благодаря тому, что эти обмотки размещаются на одинаковом расстоянии друг от друга, электродвижущая сила имеет одинаковую амплитуду.

Особенности трехфазных агрегатов

1. Благодаря уникальному строению, есть возможность подключать к нему несколько приборов одновременно.
2. Он работает по принципу распределения мощности напряжения. Это значит, что такой агрегат не сможет потянуть мощную технику. Ведь, если агрегат на 6 кВт, то это не значит, что к нему можно подключать технику такой мощности. Он просто не потянет, ведь прибор равномерно распределяет напряжение на три фазы. Поэтому максимальная мощность потребителя не должна быть 2 кВт. Зато таких однофазных приборов можно подсоединить сразу три штуки.
3. Часто люди могут ошибочно рассчитывать необходимую мощность технику и приобретать трехфазный агрегат для однофазных потребителей. В таком случае вы сможете подключить один прибор на 2 кВт, а сама электростанция будет работать на всю мощность (6–8 кВт) и потреблять огромное количество топлива. Если у вас только однофазные потребители, то рациональнее будет приобрести однофазный агрегат такой же мощностью. Он стоит намного дешевле, и расход топлива будет в несколько раз меньше.
4. Такие устройства достаточно капризны в подключении однофазных потребителей. Но это не единственная их особенность. Ведь эта проблема решаема, если подключать три прибора одновременно. Но вот проблема перекоса фаз, которая встречается при использовании модели в домашних условиях, более существенна. Если объяснить по-простому, то нельзя, чтобы хоть одна фаза имела порог мощности больше 25% по сравнению с другими. То есть, если вы подключили телевизор или холодильник на 0,7–0,8 кВт, то на другую фазу вы сможете включить прибор мощностью не больше 1 кВт (+25% к первому показателю). Если включить пылесос, который имеет 2–2,5 кВт, то произойдет перекос фаз и аппарат отключится.
5. Каждый трехфазный образец имеет две розетки, одна с напряжением 220 Вольт, а другая 380 Вольт.

Такие устройства стоят намного дороже обычных однофазных моделей. При этом обычному человеку достаточно сложно понять схему подключения потребителей. А высокое потребление топлива делают их не выгодными для домашнего или бытового использования. 

Если в доме есть трехфазные приборы, которые требуют напряжение в 380 Вольт, лучше покупать трехфазный образец. При подключении таких потребителей перечисленных выше проблем не будет, генератор и техника прослужат вам длительное время.  

устройство и принцип работы генераторов

Переменный ток промышленной частоты вырабатывается на электростанциях специально предназначенными для этих целей электромашинными синхронными генераторами. Принцип действия этих агрегатов основан на явлении электромагнитной индукции. Производимая паровой или гидравлической турбиной механическая энергия преобразовывается в электроэнергию переменного тока.

Вращающейся частью привода или ротором является электрический магнит, который и передает вырабатываемое магнитное поле на статор. Это – внешняя часть устройства, состоящая из трех катушек с проводами.

Передача напряжения осуществляется через коллекторные щетки и кольца. Медные роторные кольца вращаются одновременно с коленвалом и ротором, в результате чего к ним прижимаются щетки. Те, в свою очередь, остаются на месте, позволяя электротоку передаваться от неподвижных элементов генератора его вращающейся части.

Произведенное таким образом магнитное поле, вращаясь поперек статора, производит электропотоки, которые и осуществляют зарядку аккумулятора.

Однако для передачи импульса от генератора переменного тока к аккумулятору постоянного используется дополнительный диодный мост, который располагается в задней части устройства. Диод представляет собой деталь с двумя контактами, через которые в одном направлении проходит ток. А мост, как правило, состоит из 10 таких элементов.

Диоды делятся на две группы:

• Основные — необходимы для выпрямления напряжения и соединены с выводами статора.
• Дополнительные — направляют мощность на регулятор напряжения и контролирующую зарядку лампу.

Последняя крайне необходима в генераторе, потому что является контролирующим исправность привода контуром. Без лампы генератор переменного тока ни в коем случае не запустится на стандартных оборотах.

Для большего понимания, советуем
посмотреть популярные модели дизельных генераторов >>

Видео: принцип работы генератора переменного тока

Виды генераторов переменного тока

В зависимости от вырабатываемой энергии, генераторы подразделяются по мощности – на высокомощные и маломощные.

В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока. Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается. Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.

Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:

С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор. Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности. Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока

Мироздание предоставило человечеству триллион способов получить электричество, каждый этап развития характеризуется собственными технологиями. Допустим, исторически первым считают генератор постоянного заряда Ван де Граафа. Неверная точка зрения. Люди пользовались прежде другими разновидностями. Сегодня рассмотрим устройство, принцип работы генератора переменного тока. Приступим.

Работа генераторов электрического тока

Принцип призван создать потенциал относительно Земли, считаемую нулем. Неправильно, но все в мире относительно. Хотя земная поверхность несет заряд, играет роль разница потенциалов меж клеммами генератора и почвой. Стоящий на грунте предмет обволакивается полем планеты, считаем постулат верным. Первым изобретен генератор постоянного тока. Скорее напряжения. Вольтаж получался фантастический, тока приборчик давал мало. Принцип действия прост:

Принцип действия генератора

1. Лента трется, локально формируется заряд.
2. Путем конвейерного механизма участок достигает токоснимателя.
3. Проводимостью клеммы вида шара плотность уравнивается.

В результате сфера приобретает заряд, плотностью равный локальному ленты. Понятно, такие генераторы не слишком удобны, в 1831 году Майкл Фарадей создает нечто новое. Пользуясь намагниченной лошадиной подковой, вращающимся медным диском получил электричество по-иному: явлением магнитной индукции. Ток выходил переменный. Следовательно, поле перестало быть статическим, став электромагнитным. Поясним:

• В природе часто встречаются заряды электричества положительного или отрицательного знака, никто не сумел разыскать отдельно полюсы магнита.
• Переменное электрическое поле вызывает соответствующий отклик эфира. Выражен продуцированием переменной магнитной составляющей в плоскости перпендикулярной исходной.

Процесс продолжается беспрерывно, называется электромагнитной волной. Осваивает свободное пространство прямолинейно, пока энергия затухает. Что касается проводов, электричество распространяется сравнительно просто. Но! Пока кабель снабжен оплеткой. Экран пропал, зануление (заземление) отсутствует – волна начинает излучаться. Эффект эксплуатируют беспроводные отвертки-индикаторы, помогают установить (локализовать) источники помех промышленной частоты 50 Гц. И если системный блок компьютера не заземлен, при помощи вещички можно легко исправить недочет.

Помогает проверить вредоносное излучение дисплеев. Частота 50 Гц легко излучается проводами. Аспект увеличивает расходы электростанций (потери), вредит здоровью граждан. Как возникает энергия в генераторе Фарадея? Объясняли школьные учителя: при вращении рамки в поле магнита индукция через площадь меняется, наводится электрический ток.

Механическая энергия движения преобразуется в электрическую. Догадались, человечество эксплуатирует:

1. Падение с плотины вниз масс воды.
2. Энергию пара тепловых, атомных электростанций.

Два главнейших механизма получения энергии. Электричество становится движение лопасти турбины генератора. Природа родила устройства, сжигающие дизельное топливо, керосин, принцип действия мало отличается. Разница ограничена мобильностью, скоростью вращения лопасти.

Выработка электрической энергии городов

Посмотрим устройство генератора тока ГЭС. Для накопления потенциальной энергии движимой руслом реки водами воздвигается плотина. Уровень вверх по течению быстро начинает подниматься. Чтобы избежать прорыва (любого типа), часть многотонной массы стравливается (кое-где ставят специальные шлюзы пропускать рыбу на нерест). Полезная часть течения проходит сквозь направляющий аппарат. Знакомые с устройством реактивных двигателей, поняли речь. Направляющим аппаратом называется конфигурация створок, изменением положения регулируется количество проходящей среды (водя).

Говорили в обзорах, регламентированы жесткие требования на частоту вырабатываемого электричества. Ученые просчитали: можно достичь при нынешнем уровне развития, применяя массивные лопасти, на которых не сказываются малые удары волн. Учитывается средняя масса проходящей воды, мелкие скачки скрадываются несусветной массой винта. Очевидно, имея весомые габариты, скорость вращения бессильна составить 50 Гц (3000 об/мин). Лопасть делает 1-2 об/мин.

Линии электропередач

Винт вращает ротор генератора. Движущаяся ось, усаженная обмотками возбуждения. Катушки, сквозь которые пропускается постоянный ток для создания устойчивого магнитного поля. Излучения не происходит, значение напряженности постоянное (см. выше). Наблюдаются неявные флуктуации, результат не отражается на сути процесса: валу образован несколькими вращающимися магнитами.

Возникает тонкий момент: как получить частоту 50 Гц. Быстро пришли к выводу: выпрямлять переменный ток, после ставить инвертор обратного преобразования невыгодно. Вдоль статора расположили множество проволочных катушек (рамка из опытов Фарадея), в которых будет наводиться индукция. Путем правильной коммутации с генератора удается снять нужные 230 вольт (на деле стоят еще понижающие трансформаторы) с частотой 50 Гц. Генераторы дают три фазы, сдвинутые на 120 градусов. Возникает новый вопрос – обеспечить стабильность. Подавать дозированное количество воды, пока лопасть набирает скорость? Практически невозможно, поступают следующим образом:

1. Помимо токосъемных катушек статоре содержит возбуждающие.
2. Туда подается напряжение частоты, позволяющей лопасти набрать нужную скорость.
3. Получается фактически громадный синхронный двигатель.

Начальный разгон нагоняется потоком воды, вспомогательное напряжение придерживает винт, пытающийся превысить заданную скорость. Вода фактически толкает махину, напряжение возбуждения послужит регуляции (понятно, на статор подается переменный ток). Требуется получить больше мощности, направляющий аппарат плотины чуть приоткрывается. Масса воды становится более солидной, непременно сорвала бы обороты. Приходится увеличивать ток возбуждения статора, контролирующее поле становится сильнее, ситуация остается в нормальных пределах.

Двигатель внутреннего сгорания Катерпиллер, вращающий генератор

Мощность генератора возрастает. А напряжение, поддерживается уровень? По закону электромагнитной ЭДС Фарадея напряжение определено скоростью изменения магнитного поля, числом витков. Получается, конструктивно выбирая площадь катушек, длину кабеля, задаем выходное напряжение генератора. Разумеется, каждый должен иметь свою скорость вращения лопасти. Выдерживается током возбуждения ротора. При возрастании мощности увеличивается ЭДС. Рост тока возбуждения повышает скорость изменения магнитной напряженности поля.

Нужен способ поддержания прежних параметров. Зачастую становятся развязывающие трансформаторы с переменным коэффициентом передачи. Потребитель меняет ток, напряжение остается постоянным. Обеспечиваются заданные стандартами параметры. Устройство генератора переменного тока основано на возбуждении обмоток статора, остальное сводится к методикам регуляции параметров.

Регулировка параметром генераторов переменного тока

В простейшем случае мощность не поддается изменению. В бытовых (мелких генераторах) схема отслеживает напряжение, меняется значение тока возбуждения. Редко ситуация на руку потребителю. Расходуется солярка. Получается, тратится прежняя энергия, часть рассеивается пространством. Не страшно, когда возвращаем Земле часть скорости реки, жечь топливо задаром редкий скупец захочет.

Читатели поняли: обороты сорвутся, если не уменьшить подачу воды, газа, пара – в общем, движущей силы. Отслеживает отдельная цепь регуляции, снабженная регулировочными механизмами. Частному дому лучше создать систему аккумуляторную, сегодня имеется возможность 12 вольтами постоянного тока питать освещение, ноутбуки, многие другие приборы. Сеть возможно оборудовать отводом для периодического заряда батарей. Методик, как помним, две:

Простая схема работы генератора

1. С постоянным током. Напряжение варьируется, каждый час заряжается одна десятая емкости. Длительность процесса – 600 минут.
2. С постоянным напряжением. Ток падает по экспоненте, вначале составит сравнительно большие величины. Главный недостаток методики.

Принцип действия генератора переменного тока позволит вести подзарядку аккумуляторов, руководствуясь необходимостью. Понятно, потребуется цепь гальванической развязки перед каскадом батарей. Можно догадаться из прочитанного, ГЭС применяют устройства с подстраиваемым коэффициентом трансформации. Методики реализации затеи могут быть разными:

1. Широкое распространение получили трансформаторы с коммутируемыми обмотками. Число витков может меняться путем переключения контакторами цепей.
2. Более плавный коэффициент обеспечивает скользящий контакт. Здесь витки одной катушки зачищены, токосъемник бегает взад-вперед, меняя число рабочих витков. Понятно, большой ток пропустить сложно, будет возникать искра, в случае ГЭС станет дугой. Скорее устройство регулирования сравнительно малых мощностей.

Из сказанного следует: ток возбуждения ротора ГЭС логично менять скачками в такт переключению обмоток регулирующего трансформатора. Потом происходит плавная подстройка, параметры напряжения приходят в норму. Рассказали в общих чертах, как работает генератор переменного тока. Стоит отметить: конструкцией многообразие не исчерпано. Описанный вид устройств составляет костяк семейства под названием синхронные генераторы переменного тока. Обеспечивают города, по большей части, энергией.

Асинхронный генератор переменного тока

Асинхронные генераторы отличаются отсутствием электрической связи меж статором и ротором. Скорость регулируется направляющим аппаратом. Сообразно стабильность частоты падает, амплитуда напряжения также носит непостоянный характер. В результате можно отметить относительную простоту конструкции асинхронного генератора переменного тока, стабильность параметров не блещет хорошими показателями.

Отличительной чертой назовем способность недостатков асинхронных двигателей плавно перекочевывать, заражая новые устройства. Очевидно, для снабжения потребителей энергией регулируют частоту тока, мощность получается случайной. Хотя, если генератор находится в относительно постоянном окружении, сказанное не окажется большой проблемой.

Принцип работы генератора переменного тока

Машина, вырабатывающая трехфазную мощность из механической энергии, называется генератором переменного тока или синхронным генератором. Работа генератора переменного тока основана на том принципе, что при изменении магнитного потока, соединяющего проводник, в проводнике индуцируется ЭДС.

Генераторы переменного тока являются основным источником всей потребляемой нами электроэнергии. Эти машины являются крупнейшими преобразователями энергии в мире. Они преобразуют механическую энергию в энергию переменного тока.

Принцип работы генератора переменного тока

Генератор переменного тока работает на том же фундаментальном принципе электромагнитной индукции, что и генератор постоянного тока. Работа генератора переменного тока основана на том принципе, что при изменении магнитного потока, соединяющего проводник, в проводнике индуцируется ЭДС.

Подобно генератору постоянного тока, генератор также имеет обмотку якоря и обмотку возбуждения. Но между ними есть одно важное различие.

В генераторе постоянного тока обмотка якоря размещена на роторе, чтобы обеспечить преобразование переменного напряжения, генерируемого в обмотке, в постоянное напряжение на выводах с помощью вращающегося коммутатора.

Полевые столбы размещаются на неподвижной части машины. Поскольку в генераторе переменного тока коммутатор не требуется, обычно более удобно и выгодно размещать обмотку возбуждения на вращающейся части (т. Е. Ротор), а обмотку якоря — на неподвижной части (т. Е. Статоре).

Генератор имеет трехфазную обмотку на статоре и обмотку возбуждения постоянного тока на роторе. Этот источник постоянного тока (называемый возбудителем) обычно представляет собой небольшой шунт постоянного тока или составной генератор, установленный на валу генератора.

Конструкция ротора бывает двух типов:

1. Выступающий (или выступающий) полюсный тип
2. Невыступающий (или цилиндрический) тип полюса

В генераторе с явнополюсным типом выступающие или выступающие полюса устанавливаются на большой круглой стальной раме, которая прикреплена к валу генератора. генератор.

В генераторе переменного тока с цилиндрическими полюсами ротор выполнен из гладкого сплошного радиального цилиндра из кованой стали, имеющего ряд пазов по внешней периферии.

Работа генератора

Обмотка ротора питается от возбудителя постоянного тока, и на роторе формируются чередующиеся полюса N и S.

Когда ротор вращается против часовой стрелки первичным двигателем, проводники статора или якоря перерезаются магнитным потоком полюсов ротора. Следовательно, e.m.f. индуцируется в проводниках якоря из-за электромагнитной индукции.

Индуцированная э.д.с. чередуется, поскольку полюса N и S ротора попеременно проходят через проводники якоря.Направление наведенной э.д.с. может быть найден правилом правой руки Флеминга и частота дается;

f = PN / 120
где N = частота вращения ротора в об / мин.
P = количество полюсов ротора

Величина индуцированного напряжения в каждой фазе зависит от магнитного потока ротора, количества и положения проводников в фазе и скорости ротора.

При вращении ротора в обмотке якоря индуцируется трехфазное напряжение.Величина наведенной э.д.с. зависит от скорости вращения и постоянного тока возбуждения. Величина ЭДС. в каждой фазе обмотка якоря одинакова. Однако они различаются по фазе на 120 ° электрически.

Видеоанимация

Посмотрите, как работает генератор переменного тока, на сайте learnengineering.org в этом видео.

Работа, характеристики, преимущества и недостатки

В 1832 году генераторы переменного тока были созданы французским изобретателем Ипполитой Пикси (1808-1835).Некоторые из компаний-производителей генераторов в Индии: Abrasive Engineers Private Limited в Дели, Accurion Scientific Instruments Private Limited в Бангалоре, Aditya Techno Private Limited в Нью-Дели, Agni Natural Energy India Private Limited в Бангалоре, Agragami Natures Electrical Generating System Private Limited в Бангалоре , Air Sensors Auto Electronics Private Limited в Нью-Дели, Ajanta Switchgerars Private Limited в Пуне, Alok Electricals Private Limited в Уттар-Прадеше, Ambica Elevator Private Limited в Гуджарате, Amico Engineers Private Limited в Калькутте, Ананд и Ко.Electronics Private Limited в Западной Бенгалии, Anand Technocrats Private Limited в Махараштре.

Что такое генератор?

Генератор переменного тока определяется как машина или генератор, который вырабатывает переменный ток (переменный ток) и преобразует механическую энергию в электрическую, поэтому его также называют генератором переменного тока или синхронным генератором. Существуют разные типы генераторов переменного тока в зависимости от области применения и конструкции. Генератор морского типа, генератор автомобильного типа, генератор типа дизель-электрический локомотив, генератор переменного тока бесщеточного типа и генераторы переменного тока с радио — это типы генераторов переменного тока, основанные на применении.Типы генераторов с явным полюсом и с цилиндрическим ротором — это типы генераторов переменного тока, основанные на конструкции.

генератор переменного тока

Конструкция генератора переменного тока

Основными компонентами генератора переменного тока или синхронного генератора являются ротор и статор. Основное различие между ротором и статором заключается в том, что ротор — это вращающаяся часть, а статор — это не вращающийся компонент, что означает, что это неподвижная часть. Двигатели обычно приводятся в действие ротором и статором.

генератор или синхронный генератор

Слово статора основано на неподвижном состоянии, а слово ротора основано на вращении.Конструкция статора генератора переменного тока аналогична конструкции статора асинхронного двигателя. Таким образом, конструкция асинхронного двигателя и конструкция синхронного двигателя одинаковы. Таким образом, статор — это неподвижная часть ротора, а ротор — это компонент, который вращается внутри статора. Ротор расположен на валу статора, а серия электромагнитов, расположенных в цилиндре, заставляет ротор вращаться и создавать магнитное поле. Есть два типа роторов, они показаны на рисунке ниже.

типов роторов

Ротор с выступающими полюсами

Значение выступа — выступающий наружу, что означает, что полюса ротора выступают наружу из центра ротора. На роторе имеется обмотка возбуждения, и для этой обмотки возбуждения будет использоваться источник постоянного тока. Когда мы пропускаем ток через эту обмотку возбуждения, создаются полюса N и S. Выступающие роторы неуравновешены, поэтому скорость ограничена. Этот тип ротора используется на гидроэлектростанциях и дизельных электростанциях. Ротор с явнополюсным ротором используется для тихоходных машин со скоростью примерно 120-400 об / мин.

Цилиндрический ротор

Цилиндрический ротор также известен как невыступающий или круглый ротор, и этот ротор используется в высокоскоростных машинах с частотой вращения приблизительно 1500-3000 об / мин, и примером этого является тепловая электростанция. Этот ротор состоит из стального радиального цилиндра, имеющего ряд пазов, и в этих пазах размещается обмотка возбуждения, и эти обмотки возбуждения всегда подключаются последовательно. Преимущества: механическая надежность, равномерное распределение потока, высокая скорость работы и низкий уровень шума.

Электродвигатели переменного тока бывают разных форм и размеров, но у нас не может быть переменного тока без ротора и статора. Ротор изготовлен из чугуна, а статор — из кремнистой стали. Цена ротора и статора зависит от качества.

Принцип работы генератора переменного тока

Все генераторы переменного тока работают по принципу электромагнитной индукции. Согласно этому закону, для производства электричества нам нужны проводник, магнитное поле и механическая энергия. Каждая машина, которая вращается и воспроизводит переменный ток.Чтобы понять принцип работы генератора переменного тока, рассмотрим два противоположных магнитных полюса, северный и южный, и поток проходит между этими двумя магнитными полюсами. На рисунке (а) прямоугольная катушка расположена между северным и южным магнитными полюсами. Положение катушки таково, что катушка параллельна потоку, поэтому поток не режет и, следовательно, ток не индуцируется. Таким образом, форма волны, генерируемая в этом положении, равна нулю градусов.

вращение прямоугольной катушки между двумя магнитными полюсами

Если прямоугольная катушка вращается по часовой стрелке на осях a и b, сторона проводника A и B проходит перед южным полюсом, а C и D встаньте перед северным полюсом, как показано на рисунке (b).Итак, теперь мы можем сказать, что движение проводника перпендикулярно силовым линиям от N к S полюсу, и проводник отсекает магнитный поток. В этом положении скорость отсечения магнитного потока проводником максимальна, потому что проводник и магнитный поток перпендикулярны друг другу, и, следовательно, в проводнике индуцируется ток, и этот ток будет в максимальном положении.

Проводник еще раз поворачивается на 90 ⁰ по часовой стрелке, после чего прямоугольная катушка переходит в вертикальное положение.Теперь положение проводника и линии магнитного потока параллельно друг другу, как показано на рисунке (c). На этом рисунке проводник не режет магнитный поток и, следовательно, ток не индуцируется. В этом положении форма волны уменьшается до нуля, потому что поток не режется.

Во втором полупериоде проводник продолжает вращаться по часовой стрелке еще на 90 ⁰ . Итак, здесь прямоугольная катушка приходит в горизонтальное положение таким образом, что проводники A и B проходят перед северным полюсом, а C и D проходят перед южным полюсом, как показано на рисунке (d).Опять же, ток будет течь через проводник, который в настоящее время индуцируется в проводнике A, а B — от точки B к A, а в проводнике C и D — от точки D к C, поэтому форма волны создается в противоположном направлении и достигает максимума. значение. Затем направление тока обозначено буквами A, D, C и B, как показано на рисунке (d). Если прямоугольная катушка снова вращается на 90 ⁰ , тогда катушка достигает того же положения, откуда начинается вращение. Следовательно, ток снова упадет до нуля.

В полном цикле ток в проводнике достигает максимума и уменьшается до нуля, а в обратном направлении ток в проводе достигает максимума и снова достигает нуля. Этот цикл повторяется снова и снова, из-за этого повторения цикла в проводнике будет постоянно индуцироваться ток.

форма волны одного полного цикла

Это процесс создания тока и ЭДС однофазной сети. Теперь для получения 3 фаз катушки размещаются со смещением 120 ⁰ каждая.Таким образом, процесс производства тока такой же, как и в однофазном, но разница только в том, что смещение между тремя фазами составляет 120 ⁰ . Это принцип работы генератора переменного тока.

Характеристики

Генератор имеет следующие характеристики:

1. Выходной ток со скоростью генератора: Выходной ток уменьшается или уменьшается при уменьшении или уменьшении скорости генератора.
2. КПД со скоростью генератора переменного тока: КПД генератора переменного тока снижается, когда генератор работает на низкой скорости.
3. Падение тока при повышении температуры генератора: Когда температура генератора увеличивается, выходной ток будет уменьшаться или уменьшаться.

Применения

Генератор переменного тока применяется

• Автомобили
• Электрогенераторные установки
• Судовые приложения
• Дизельные электрические блоки
• Радиочастотная передача

Преимущества

Преимущества Генератор

• Дешевый
• Малый вес
• Низкие затраты на обслуживание
• Конструкция проста
• Прочный
• Более компактный

Недостатки

Недостатки генератора

• Генераторам нужны трансформаторы
• Генераторы будут перегрев при высоком токе

Таким образом, это все о генераторе переменного тока, который включает в себя конструкцию, работу, преимущества и области применения.Вот вам вопрос, какова мощность генератора в автомобилях?

Принцип работы генератора переменного тока или синхронного генератора

Генератор, работающий с синхронной скоростью и генерирующий трехфазное напряжение, называется трехфазным синхронным генератором или генератором переменного тока. Подобно генератору постоянного тока, генератор переменного тока или генератор переменного тока работают по тому же принципу, то есть по закону электромагнитной индукции Фарадея. Когда вращающийся якорь помещен в постоянное магнитное поле, проводники якоря перерезаются магнитным потоком.Таким образом, происходит изменение магнитной связи проводников якоря из-за его движения, следовательно, в проводниках якоря индуцируется ЭДС.

Рассмотрим катушку A ₁ A ₂ , установленную в паз ротора. Ротор помещен в магнитное поле, создаваемое неподвижными полюсами, и может свободно вращаться в этом поле. Когда ротор приводится в движение первичным двигателем, происходит изменение магнитной связи с катушкой (поток, проходящий через катушку). Величина и направление наведенной ЭДС зависят от скорости изменения потокосцепления и направления вращения ротора (катушки) соответственно.Посмотрим, сколько ЭДС наведено при разных положениях катушки.

Учтите, что катушка находится в положении, перпендикулярном линиям магнитного потока, как показано на рисунке (а). В этом положении через катушку проходит максимальный поток. Скорость изменения потокосцепления из-за изменения его положения будет минимальной. Следовательно, наведенная в проводниках катушки ЭДС будет равна нулю.

Предположим, катушка переместилась в положение, показанное на рисунке (b). Будет увеличиваться скорость изменения магнитной связи.Это заставляет катушку индуцировать ЭДС, и она увеличивается соответственно с вращением. Когда катушка достигает положения, показанного на рисунке (c), то есть параллельно магнитным линиям. Будет максимальное изменение скорости магнитной связи, и наведенная ЭДС также будет максимальной.

И снова будет уменьшение наведенной ЭДС, поскольку катушка продолжает вращаться и становится нулевой в положении, показанном на рисунке (d). Это завершает половину оборота катушки. За пределами этого положения катушка теперь будет обращена к южному полюсу.Следовательно, наведенная ЭДС в катушке имеет обратное направление по сравнению с предыдущими положениями.

В положении, показанном на рисунке (e). В обратном направлении будет максимальная наведенная ЭДС, которая снова станет нулевой в положении, показанном на рисунке (f).

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что после каждого полуоборота наведенная ЭДС в катушке меняет направление на противоположное. Следовательно, вырабатывается переменный ток. Ниже показана форма волны наведенной ЭДС за один оборот катушки.

Индуцированная ЭДС собирается от вращающегося якоря через щетки и контактные кольца и подводится к нагрузке. Это все об однофазном генераторе переменного тока.

Генерация трехфазной ЭДС:

Выработка электроэнергии на электростанциях осуществляется при высоком напряжении в трехфазной сети. Для генерации трехфазного напряжения используются трехфазные генераторы переменного тока. Для создания высокого напряжения большое количество катушек, соединенных последовательно, помещается в пазы якоря на роторе.Для генерации трехфазной ЭДС RYB используются три отдельные обмотки (каждая для фазы), соединенные звездой или треугольником. Три обмотки расположены таким образом, что они смещены друг от друга под углом 120 °. Ниже показана схема трехфазной обмотки по одной катушке на фазу (R

₁ R ₂ , Y ₁ Y ₂ , B ₁ B ₂ ), размещенных на роторе.

Из приведенной выше диаграммы, максимальная величина ЭДС, индуцированная в катушке Y

₁ Y ₂ , как и у R ₁ R ₂ , будет после разницы фаз во времени в 120 ° i.е., после электрического поворота ротора на 120 °. Точно так же максимальная ЭДС в катушке B ₁ B ₂ имеет другую разность фаз во времени на 120 ° после катушки Y ₁ Y ₂ .

Практичный генератор переменного тока или генератор переменного тока:

До сих пор мы видели генератор с вращающимся якорем и неподвижными полюсами возбуждения. Но на практике из-за ряда преимуществ обмотки якоря устанавливаются на неподвижной части, называемой статором, а обмотка возбуждения — на вращающейся части, называемой ротором, как показано ниже.

При вращении ротора с помощью первичного двигателя неподвижные проводники якоря (обмотка статора) перерезаются магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения. Поскольку магнитные полюса имеют попеременно N и S, они индуцируют переменную ЭДС в обмотке статора. Следовательно, в проводниках статора создается переменное напряжение, частота которого зависит от количества полюсов, проходящих мимо проводников за одну секунду, а направление тока в одну секунду определяется правилом правой руки Флеминга.

Также ознакомьтесь с подробным объяснением конструкции генератора переменного тока.

Принцип работы генератора переменного тока

Генератор переменного тока — это электрическое устройство, преобразующее механическую энергию в переменную электрическую энергию. Их также называют синхронными генераторами. Принцип работы генератора переменного тока Согласно законам Фарадея электромагнитной индукции, ЭДС. наведенный в шпагате, определяется скоростью изменения потокосцепления катушки.

Принцип работы генератора переменного тока:

Генераторы переменного тока (как их обычно называют) движутся по тем же основным принципам электромагнитной индукции, что и D.C. генераторы. скорость, с которой вращается катушка или магнитное поле.

принцип работы генератора переменного тока

рабочий:

Рассмотрим прямоугольную катушку, имеющую N витков и вращающуюся в аналогичном магнитном поле с угловой скоростью w рад / с. Максимальный поток Ø _м связан с катушкой, когда ее плоскость совмещена с осью X. За время t секунд эта катушка вращается на угол q = wt. В этом альтернативном положении элемент магнитного потока, который перпендикулярен плоскости катушки, имеет Ø = Ø _м cos wt.Следовательно, анализ потокосцепления в любое время будет NØ = NØ _м cos wt.

Соответственно, законы электромагнитной индукции Фарадея, э.д.с. наведенный в шпагате, определяется скоростью изменения потокосцепления катушки. Поскольку стоимость созданной Э.д.с. составляет

e = — d (NØ) / dt вольт

= — Nd (Ø _м cos wt) / dt вольт

= — NØ _m w (-sin wt) вольт

= wNØ _m sin wt volt

= w NØ _m sin q volt ———————– (i)

Когда катушка повернута на 90º i.е. когда q = 90º, тогда sin q = 1, так как e имеет максимальное значение, скажем, E _m . из уравнения (i) получаем,

E _m = wNØ _m

= w NB _м A = 2pfNB _м A вольт

, где B _м = максимальная плотность потока в Вт / м ² .

A = Площадь змеевика в м ² .

f = частота вращения катушки об / с.

Подставляя это значение E _m в уравнение (i), мы получаем

e = E _m sin q = E _m sin wt

Аналогично, индуцированный переменный ток равен

i = I _m sin wt

«Подробнее о некоторых важных темах»

Сравните цены на электроэнергию для предприятий | Ставки | Котировки поставщиков | Советы по сохранению

УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ОТКЛЮЧЕНИЕ, СЕРИЯ И СОЕДИНЕНИЕ)

ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | ПОЧЕМУ ВРАЩАЕТСЯ РОТОР | ПРИНЦИП РАБОТЫ

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА

МОМЕНТ СКОРОСТИ ХАРАКТЕРИСТИКИ D.C MOTOR

Преобразование звезды в дельту | Диаграмма и формула | Приложение

Полупроводниковый диод / Типы диодов / и их применение

Как это:

Как Загрузка …

Связанные

Краткое описание

Название изделия

Принцип работы генератора

Описание

Генератор переменного тока — это электрическое устройство, преобразующее механическую энергию в переменную электрическую энергию.Принцип работы генератора переменного тока соответственно, законы электромагнитной индукции Фарадея, э.д.с.

Автор

Хабиб

Имя издателя

Хабиб

Логотип издателя

По какому принципу работает генератор переменного тока

Генератор переменного тока — это механическое устройство, преобразующее другие формы энергии в электрическую энергию. Генератор обычно состоит из ротора, статора, выпрямителя и торцевой крышки.

Ротор состоит из обмотки сердечника ротора (или магнитного полюса), защитного кольца, центрирующего кольца, контактного кольца, вентилятора и вращающегося вала. Функция ротора — создавать магнитное поле. Установлен внутри статора. Статор состоит из сердечника статора, проволочных обмоток, основания двигателя и других конструктивных элементов, фиксирующих эти детали. Функция статора — генерировать переменный ток.

Принцип заключается в том, что статор и ротор генератора соединены подшипником и торцевой крышкой, так что ротор может вращаться в статоре и совершает движение режущей магнитной линии, создавая таким образом индукционный потенциал. , который выводится через клемму и подключается в петлю, и генерируется ток.

Есть много форм генераторов, но их принцип работы основан на законе электромагнитной индукции и 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, чтобы генерировать электромагнитную энергию и достигать цели преобразования энергии.

Механическая энергия первичного двигателя преобразуется в выходную электрическую энергию с использованием принципа электромагнитной индукции силовой линии магнитного поля, индуцированной силовой линией магнитного поля для резки проволоки.Синхронный генератор состоит из статора и ротора. Статор — это якорь, вырабатывающий электричество, а ротор — это магнитный полюс. Статор состоит из стального сердечника якоря, трехфазной обмотки с равномерным разрядом, основания и торцевой крышки.

Ротор обычно представляет собой тип со скрытым полюсом, состоящий из обмотки возбуждения, железного сердечника и вала, защитного кольца, центрирующего кольца и т. Д. Обмотка возбуждения ротора питается постоянным током, создавая магнитное поле, близкое к синусоидальному распределению (относящееся к полю ротора), эффективный поток поля которого пересекает статическую обмотку якоря.Когда ротор вращается, магнитное поле ротора вращается вместе с ним, с каждым оборотом магнитные линии последовательно отсекают каждую фазную обмотку статора, и в трехфазной обмотке статора индуцируется потенциал трехфазного переменного тока.

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.

Трехфазные обмотки статора генератора переменного тока вложены в пазы статора генератора в соответствии с определенным правилом и отличаются друг от друга электрическим углом 120 °. Когда обмотка возбуждения ротора подключена к источнику постоянного тока, кулачковый полюс ротора намагничивается к полюсу N и полюсу S. Линия магнитного поля начинается от полюса N, входит в сердечник статора через небольшой воздушный зазор между ротором и статором и, наконец, возвращается к полюсу S через воздушный зазор.

Условия использования

(1) Полярность заземления батареи должна быть такой же, как и у заземления генератора. Следствием несоблюдения спецификации является повреждение диода из-за большой разрядки диода по току.

(2) Когда шесть диодов выпрямителя подключены к обмотке статора, категорически запрещается проверять изоляцию генератора с помощью мегомметра или источника переменного тока 220В.В противном случае диод легко сломается и повредится.

(3) После выключения двигателя следует выключить зажигание. Если вовремя не погасить пламя, батарея продолжит разряжаться, что повлияет на магнитное поле и сократит срок службы батареи.

(4) При работающем генераторе переменного тока нельзя использовать метод огневого испытания, чтобы проверить, вырабатывает ли он электричество. В противном случае легко повредить диод и электронные компоненты.

(5) Регулятор должен быть таким же, как и генератор переменного тока, в форме железа, иначе генератор не сможет выдавать выходное напряжение из-за отсутствия тока магнитного поля.И уровень напряжения у них должен быть одинаковым, иначе система зарядки не сможет работать должным образом.

(6) Если генератор не вырабатывает электричество или зарядный ток мал, неисправность должна быть устранена вовремя, а проводное соединение между генератором и аккумулятором должно быть надежным. В противном случае легко повредить диоды и электронные компоненты.

(7) Когда генератор установлен на двигателе, центр генератора с канавкой для шкива и центр двигателя с канавкой для шкива должны быть совмещены, а также должна быть установлена ​​соответствующая степень натяжения ремня треугольной формы.

8) При ранней установке клинового ремня с силой подденьте переднюю крышку генератора. В противном случае он раздавит элемент.

Синхронный генератор относится к генератору переменного тока (генератор переменного тока), а обмотка статора такая же, как у асинхронного генератора. Его скорость вращения ротора такая же, как у вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, поэтому он называется синхронным генератором . Из-за этого ток синхронного генератора опережает напряжение по фазе, то есть синхронный генератор является емкостной нагрузкой.По этой причине во многих случаях для повышения коэффициента мощности системы электроснабжения используются синхронные генераторы.

Принцип работы синхронного генератора или генератора переменного тока

Синхронный генератор или генератор переменного тока:

Известно, что электроснабжение, используемое в настоящее время для коммерческих и бытовых целей, имеет переменный тип. Подобно машинам постоянного тока, машины ac , связанные с переменным напряжением, также классифицируются как генераторы , и моторы.

Машины, генерирующие ЭДС переменного тока, называются генераторами переменного тока или синхронными генераторами . В то время как машины, принимающие входной сигнал от источника переменного тока для получения механической выходной мощности, называются синхронными двигателями. Обе эти машины работают с определенной постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью, и поэтому обычно называются синхронными машинами .

Разница между генератором постоянного тока и генератором:

Видно, что в случае d.в генераторе, в основном, природа наведенной ЭДС в проводниках якоря имеет переменный тип. При использовании коммутатора и щеточного узла он преобразуется в постоянный ток и становится доступным для внешней цепи.

Если коммутатор отключен от генератора постоянного тока и наведенная ЭДС отводится от якоря непосредственно снаружи, природа такой ЭДС будет изменяться. Такая машина без коммутатора, обеспечивающего ЭДС переменного тока во внешнюю цепь, называется генератором .

Учебник «Электрические машины» П.С. Бхимбхры является лучшим в отрасли. Возьмите его сейчас по очень низкой цене.

Конструкция синхронного генератора или генератора:

В синхронном генераторе или генераторах неподвижная обмотка называется «статором», а вращающаяся обмотка — «ротором».

Статор:

Статор синхронного генератора представляет собой неподвижный якорь.Он состоит из сердечника и пазов для удержания обмотки якоря аналогично якорю генератора постоянного тока. Сердечник статора имеет многослойную конструкцию. Он состоит из специальных стальных штамповок, изолированных друг от друга лаком или бумагой. Ламинированная конструкция. в основном, чтобы снизить потери на вихревые токи.

Обычно в качестве материала выбирают сталь для снижения гистерезисных потерь. Весь сердечник изготовлен в раме из стальных пластин. Сердечник имеет пазы по периферии для размещения проводников якоря.Рама не несет флюса и служит опорой для сердечника. Вентиляция поддерживается с помощью отверстий, отлитых в раме.

Ротор:

В синхронных генераторах используются роторы двух типов. или генераторы переменного тока :

.

1) Ротор с явным полюсом

2) Гладкий цилиндрический ротор

1) Ротор с явным полюсом:

Это также называется типом выступающих полюсов, поскольку все полюса выступают за пределы поверхности ротора.Полюса состоят из толстых стальных пластин. Полюса прикреплены к ротору болтами, как показано на рисунке. Лицевая сторона полюса имеет определенную форму. На полюсном башмаке имеется обмотка возбуждения. осевые длины.

Фактором, ограничивающим размер ротора, является центробежная сила, действующая на вращающийся элемент машины. Поскольку механическая прочность явнополюсного типа меньше, это предпочтительнее для низкооборотных генераторов в диапазоне от 125 р.от вечера до 50 об / мин. Первичные двигатели, используемые для приведения в движение такого ротора, обычно представляют собой водяные турбины и I.C. двигатели.

2) Гладкий цилиндрический ротор:

Это также называется невыступающим типом или непроектируемым полюсом типа или круглым ротором. Этот ротор состоит из гладкого твердого стального цилиндра, имеющего несколько прорезей для размещения катушки возбуждения. Эти прорези закрыты сверху. с помощью стальных или марганцевых клиньев.Части цилиндра без прорезей действуют как полюса. Полюса не выступают наружу, а поверхность ротора гладкая, что обеспечивает равномерный воздушный зазор между статором и ротором.

Эти роторы имеют малый диаметр и большую осевую длину. Это позволяет удерживать окружную скорость в определенных пределах. Основным преимуществом этого типа является то, что они механически очень прочны и поэтому предпочтительны для высокоскоростных генераторов с диапазоном вращения от 1500 до 3000 об.вечера. Такие высокоскоростные генераторы переменного тока называются турбогенераторами. Первичные двигатели, используемые для привода таких роторов, обычно представляют собой паровые турбины или электродвигатели.

Принцип работы синхронного генератора:

Генераторы работают на принципе электромагнитной индукции . Когда существует относительное движение между проводниками и потоком, в проводниках индуцируется ЭДС. Генераторы постоянного тока также работают по тому же принципу. Единственное различие между практичным синхронным генератором и генератором постоянного тока состоит в том, что в генераторе переменного тока проводники неподвижны, а поле вращается.Но для понимания цели мы всегда можем рассматривать относительное движение проводников относительно потока, создаваемого обмоткой возбуждения.

Рассмотрим относительное движение одиночного проводника под магнитным полем, создаваемым двумя неподвижными полюсами. Магнитная ось двух полюсов, создаваемых полем, расположена вертикально, как показано на рисунке ниже пунктиром.

Пусть проводник начинает вращаться с позиции 1.в этот момент вся компонента скорости параллельна силовым линиям. Следовательно, проводник не перерезает силовые линии. Таким образом, d @ / dt в этот момент равно нулю и, следовательно, наведенная ЭДС в проводнике также равна нулю. Когда проводник перемещается из положения 1 в положение 2, часть составляющей скорости становится перпендикулярной силовым линиям и пропорциональная этому, в проводнике индуцируется ЭДС. Величина такой наведенной ЭДС увеличивается при перемещении проводника из положения 1 в положение 2.

В позиции 2 вся составляющая скорости перпендикулярна силовым линиям.Следовательно, существует обрезка магнитных линий. И в этот момент наведенная ЭДС в проводнике максимальна. При изменении положения проводника с 2 на 3 составляющая скорости, перпендикулярная потоку, начинает уменьшаться, и, следовательно, величина индуцированной ЭДС также начинает уменьшаться. В положении 3 снова вся составляющая скорости параллельна силовым линиям и, следовательно, в этот момент индуцированная величина ЭДС тоже начинает уменьшаться. ЭДС в проводнике равна нулю.

При перемещении проводника от 3 до 4 составляющая скорости, перпендикулярная силовым линиям, снова начинает увеличиваться.Но направление составляющей скорости теперь противоположно направлению составляющей скорости, существующей во время движения проводника из положения 1 в положение 2. Следовательно, наведенная ЭДС в проводнике увеличивается, но в противоположном направлении.

В положении 4 он достигает максимумов в противоположном направлении, так как вся составляющая скорости становится перпендикулярной линиям магнитного потока.Снова из положения 4 в 1, наведенная ЭДС уменьшается и, наконец, в положении снова становится равным нулю. Этот цикл продолжается, поскольку проводник вращается с определенной скоростью. Итак, если мы построим график значений наведенной ЭДС в зависимости от времени, мы получим переменный характер наведенной ЭДС, показанный на рисунке выше. Это принцип работы синхронного генератора или генератора переменного тока .

Принцип работы автомобильного генератора переменного тока с возбуждением статора постоянного тока

Образец цитирования: Гладышев, С., Фельдпауш, Т., Натараджан, Н., и Окраинская, И., «Принцип работы автомобильного генератора переменного тока с возбуждением статора постоянного тока», Технический документ SAE 2004-01-0365, 2004, https://doi.org /10.4271/2004-01-0365.
Загрузить Citation

Автор (ы): С. П. Гладышев, Терри Фельдпауш, Н. Натараджан, И. С. Украинская

Филиал: Университет Мичиган-Дирборн, Южно-Уральский государственный университет

Страниц: 8

Событие: Всемирный конгресс и выставка SAE 2004

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Программно-аппаратные системы, системная инженерия, современная упаковка электроники и электромагнитная совместимость (Emc) -SP-1857

.