Принцип действия генератора переменного тока. В системах электроснабжения пассажирских вагонов широко применяются генераторы переменного тока индукторного типа. В отличие от обычного синхронного генератора они не имеют обмоток на роторе и колец с щетками для подвода к нему тока. Такие генераторы по сравнению с генераторами постоянного тока ввиду отсутствия щеточно-коллекторного аппарата надежны в работе и требуют более простого ухода.
В индукторном генераторе (рис. 3.4) обмотки переменного тока 5 выполняются неподвижными и закладываются в пазы (впадины) статора 3, причем каждая обмотка охватывает один из зубцов 1. Обмотка возбуждения также неподвижна и выполнена в виде двух кольцевых катушек 6 (тороидов), которые соединены последовательно и расположены в двух подшипниковых щитах 7. Ротор состоит из равномерно расположенных зубцов 10 и пазов 11, которые образуют как бы полюса машины.
Рис. 3.4. Схема индукторного генератора переменного тока
с зубчатым ротором
Если через обмотки возбуждения 6 пропустить ток, то создается магнитный поток Ф, который замкнется по цепи (штриховая линия). Он пройдет по подшипниковому щиту 7, через воздушный зазор 8, по втулке 9 ротора в осевом направлении, через зубцы 10 ротора, воздушный зазор 4, зубцы 1 статора, остов 2 и снова войдет в подшипниковый щит. При вращении ротора зубцы 1 статора поочередно совпадают с зубцами 10 и пазами 11 ротора. При взаимном совпадении зубцов (рис. 3.5, а) между ними будет наименьший воздушный зазор, магнитное сопротивление также минимальное и обмотки W1, расположенные на данном зубце статора, пересекаются магнитным потоком Фмакс. При совпадении зубца статора с пазом ротора (рис. 3.5, б) зазор наибольший, магнитное сопротивление увеличивается и обмотки пересекаются
магнитным потоком Фмин. Таким образом, при вращении ротора пульсирует магнитный поток и в обмотках W1, расположенных на зубцах статора, индуктируется переменная ЭДС, а при подключении нагрузки в них потечет переменный ток.
Рис. 3.5 Изменение потока в зубцах статора
при различном положении ротора
В отличие от обычного синхронного генератора магнитный поток, пронизывающий обмотки W1 статора, не изменяется по направлению (не меняет своего знака).
Вагонные генераторы типов ГСВ (синхронный вагонный генератор), ГВ (вагонный генератор) имеют на роторе шесть зубов и шесть пазов, которые образуют как бы пары полюсов р, поэтому эти генераторы являются 12-полюсными машинами. Частота переменной ЭДС (тока) зависит от частоты вращения ротора и числа пар полюсов и определяется по формуле f = рn/60, откуда наибольшая частота переменного тока при наибольшей частоте вращения ротора 4000 об/мин равна 400 Гц.
Процесс самовозбуждения генератора происходит так же, как и в генераторе постоянного тока с параллельным возбуждением, за счет остаточного магнетизма. Причем основная обмотка возбуждения питается от обмотки статора через специальный выпрямитель, а величина тока возбуждения и соответственно магнитного потока регулируется или изменением индуктивного сопротивления (при РНГ с магнитным усилителем), или путем изменения длительности импульсов тока (при РНГ на тиристоре).
Устройство генератора переменного тока. В системах электроснабжения применяются генераторы типов ГСВ-2, ГСВ-8, 2ГВ.001, 2ГВ.003, которые аналогичны по конструктивному исполнению и принципу действия. Отличаются они мощностью, которая на выходе выпрямителя для генераторов ГСВ-2 и ГСВ-8 составляет 5,5 кВт, для 2ГВ.001 — 6,5 кВт, для 2ГВ.003 — 8 кВт. Кроме того, схема дополнительной обмотки статоров генераторов ГСВ-2, ГСВ-8 и 2ГВ.001 трехфазная, мостовая, а генератора 2ГВ.003 — однофазная с выводом средней точки. У генераторов ГСВ-2 и ГСВ-8 привод плоскоременный, у 2ГВ.001 — клиноременный, у 2ГВ.003 — ременно-редукторно-карданный.
Генераторы ГСВ-2, ГСВ-8 и 2ГВ.001 установлены под кузовом вагона, 2ГВ.003 — на концевой балке рамы тележки котловой стороны вагона.
Генератор переменного тока со смешанным возбуждением типа 2ГВ.003 применяется в системах электроснабжения ЭВ-7, ЭВ-10, ЭВ-20, ЭВ-26 (ЭВ — электрооборудование вагонное), устанавливаемых на вагонах без кондиционирования воздуха.
Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь
Адрес: г. Новороссийск | Телефон: Номер телефона | Почта: kalinelena@yandex.ru |
---|
Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь
Как сказал.
Жизнь — как вождение велосипеда. Чтобы сохранить равновесие, ты должен двигаться
Тестирование
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 (Фm = 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.
Читайте также:
- Автогенераторы
- Антенные устройства. Селекция радиосигналов
- Б. Метод постоянного числа предъявлений
- Б. Мужчина и женщина сбалансированного социума. Древнеегипетская скульптура. Коллекция Лувра.
- Бесколлекторные двигатели постоянного тока
- Виды и условия трудовой деятельности человека (Седьмая лекция)
- Влияние тяговых сетей электрической железной дороги постоянного тока
- ГАШЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДУГ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- Генератор постоянного напряжения
- Генератор постоянного тока. Устройство, принцип действия. Способы возбуждения. Э.Д.С. якоря и электромагнитный момент генератора постоянного тока.
- Генераторы
- Генераторы LC-типа.
Цель лекции:
— с областью применения генераторов постоянного тока;
— с генераторами различного возбуждения.
Содержание лекции:
— область применения генераторов постоянного тока;
— генератор независимого возбуждения;
— генератор параллельного возбуждения;
— генератор последовательного возбуждения;
— генератор смешанного возбуждения.
В тех случаях, когда по условиям производства необходим или предпочтителен большой ток (предприятия химической и металлургической промышленности, транспорт и др.), его получают, преобразуя переменный ток в постоянный с помощью преобразователей, в качестве которых широко применяют установки двигатель-генератор. В качестве источника энергии генераторы постоянного тока работают, главным образом, в изолированных установках (как возбудители синхронных машин), на автомашинах, самолетах, при сварке дугой, для освещения поездов, на кораблях и др.
Характеристики генератора постоянного тока. Свойства генераторов анализируют с помощью характеристик, устанавливающих зависимость между основными величинами, определяющими работу генератора: э.д.с. Е, напряжение на зажимах генератора U, ток возбуждения IВ, ток в якоре IЯ и частота вращения п. Так как генераторы чаще всего работают с постоянной частотой вращения, то основную группу характеристик снимают при неизменной частоте вращения (n=const). Напряжение U имеет наибольшее значение, поскольку оно определяет свойства генератора в отношении той сети, на которую он работает. Поэтому основными характеристиками являются:
а) нагрузочная U=f(IВ) при IЯ–const. В частном случае, когда IЯ=0, нагрузочная характеристика переходит в характеристику х.х., имеющую важное значение для оценки генератора и построения других характеристик;
в) регулировочная IВ=f(I) при U=const. В частном случае, когда U=0, регулировочная характеристика переходит в характеристику к.з. IК=f(IВ). Режим работы электрической машины при условиях, для которых она предназначена, называют номинальным режимом работы. Номинальный режим работы характеризуется величинами, обозначенными на заводском щитке машины как номинальные: напряжение, мощность, ток, частота вращения.
Рисунок 15.1 – Схема работы генератора
При работе нагруженного генератора в проводах обмотки якоря появляется ток iЯ=IЯ/(2a), в результате взаимодействия которого с основным магнитным полем машины на каждый проводник обмотки якоря действует сила
где BСР – среднее значение магнитной индукции в зазоре;
Величина электромагнитного момента (Н·м).
где N – число активных проводников обмотки якоря.
где СМ=рN/(2πа) – величина, постоянная для данной машины.
Дата добавления: 2014-12-07 ; Просмотров: 893 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет