назначение, устройство и принцип работы

Многие из вас знакомы с общим устройством автомобиля и знают, что некоторые устройства «жизненно» необходимы для полноценной работы всех систем транспортного средства. К таким устройствам относится и автомобильный генератор, основное назначение которого превращение механической энергии в электрическую. Электричество необходимо для вращения стартера при запуске двигателя, за что отвечает аккумуляторная батарея, зажигания топливной смеси внутри цилиндров и приведения в рабочее состояние всех систем и электроприборов автомобиля.

ДЕТАЛЬНО ПРО ⇒ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Немного истории

Как вы уже поняли, всего существует два источника автомобильного питания – это аккумулятор и генератор, при этом первый из них накапливает электричество, получаемое от генератора и передаёт полезную энергию на приборы в качестве постоянного тока ровно до того момента, как будет запущен мотор, и тогда в дело вступает второй источник питания.

Все знают автомобильные генераторы как компактные устройства, имеющие связь с двигателем посредством ременной передачи, но они не всегда были такими. До 1960 года обычный генератор представлял собой громоздкую конструкцию очень большого веса. При этом коэффициент полезного действия в устройствах начала второй половины прошлого столетия оставлял желать лучшего и точно никак не удовлетворял новым потребностям современных автомобилей, которые уже рвались на мировой рынок, заряженные небывалым энтузиазмом их разработчиков. Миру требовалось что-то более простое и лёгкое, что давало бы больше энергии при том же крутящем моменте, и это случилось в виде обновлённого генератора, работающего по технологии полупроводниковых выпрямителей.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ ПРО ⇒ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ КАРБЮРАТОРА

Генераторы старого типа, поставляющиеся на рынок с шунтовой схемой параллельного возбуждения, обмоткой, имеющей связь с АКБ, либо со схемой стартера, последовательно подключённого к обмоткам якоря, нашли всеобщее признание у производителей гибридных и электрических автомобилей как основной силовой агрегат. Мир же полностью перешёл на генераторы переменного тока, обладающие известными преимуществами, такими, компактность, повышенный КПД, усиленная мощность и сила тока при неизменной частоте вращения ротора. Внимание читателя заслуживают оба типа генератора, и в последующих частях мы рассмотрим, как устроены генераторы постоянного и переменного тока и разберём принцип их работы.

Как устроен генератор постоянного тока?

Оба устройства призваны вырабатывать электричество, используя механическую силу двигателя. Массивность генераторов постоянного тока объясняется тем, что в качестве статора там используется сам корпус устройства, и чем он больше, тем лучше, поэтому для достижения наиболее высоких показателей мощности, например, для грузовых автомобилей, такие генераторы должны быть поистине гигантских размеров.

Как же происходит выработка электричества генератором постоянного тока?

  1. После подключения генератора независимым, параллельным или смешанным способом, становится возможна его дальнейшая работа по превращению механической энергии в электрическую;
  2. Полюсное размещение обмоток со смещёнными пазами обеспечивает выработку переменного тока, при этом работа генератора практически бесшумная;
  3. Якорь, как токосъемная часть генератора, крепится на подшипники крышек, рабочая часть находится между обмотками и при вращении отдаёт накопленный переменный ток щёткам;
  4. Коллектор преобразует переменный ток в постоянный, который и становится «конечным продуктом» деятельности генератора постоянного тока и обеспечивает весь автомобиль электричеством.

При необходимости генераторы оснащают дополнительным комплектом обмоток, который предполагает наличие ещё одной пары щёток.

Как устроен генератор переменного тока?

Стандартный или компактный трёхфазный генератор переменного тока имеет намного меньшие габариты за счёт изменения конструкции статора, в качестве которого выступает отдельный модифицированный элемент и более эффективный ротор вместо якоря. В связи с этим у производителей отпала необходимость создавать массивные и тяжёлые корпуса, а токосъёмные свойства генератора при этом увеличились в несколько раз. Несмотря на разительные перемены в конструкции устройств разных поколений генераторов, принцип их работы практически ничем не различается.

Генератор переменного тока состоит из ротора, статора, трёхфазных медных намоток в качестве магнитопровода, шкива, являющегося продолжением ротора, принимающего крутящий момент от двигателя, графитовых щёток, регулятора напряжения и силового выпрямителя. Каждый из элементов компактно размещён в лёгком корпусе, представляющем собой парные алюминиевые крышки, соединённые болтами. Корпус крепится к кронштейнам двигателя через проушины так, чтобы шкив находился со стороны привода.

Рассмотрим устройство элементов генератора переменного тока более детально:

  1. Статор изготавливается из стальных листов, каждая его часть сваривается или клепается так, чтобы получилось 36 пазов, которые изолируются плёнкой, либо эпоксидной смолой. Обмотка статора осуществляется между пазами;
  2. Ротор представляет из себя две разнополюсные части с клинообразными выступами, у каждой из которых имеется как минимум шесть полюсов, закреплённых на валу. В случае фиксации на концах вала закалённой цапфы и подшипников, его изготовление предполагает использование твёрдой стали, при этом шкив фиксируется при помощи резьбы и паза;
  3. Электрографитные или меднографитовые щётки имеют пружинный способ прижатия. Первый вариант с более долгим сроком эксплуатации, контактируя с кольцом, значительно снижает напряжение в цепи;
  4. Диодные мосты в виде таблеток, надёжно закреплённых на охлаждающих элементах пайкой, или силовых диодов, размещённых в пластинах, выполняют функцию отвода тепла;
  5. Выпрямление переменного тока осуществляется вспомогательным узлом диодов, заключённых в герметичный блок, который имеет подключение в виде шины. Узел защищён от короткого замыкания специальным составом;
  6. Система охлаждения генератора выполняет важную функцию, влияющую на регулировку напряжения, которая напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Также регулятор справляется со скачками напряжения, которые неизбежно появляются в связи с изменением числа оборотов двигателя.

Как работает автомобильный генератор?

Работа генератора невозможна без приводной силы двигателя. Индукция электродвижущей силы, возникающая в области действия магнитного поля, создаёт напряжение на полукольцах, которое снимается напрямую и далее поступает по схеме в качестве постоянного тока до конечных потребителей.

Система зажигания двигателя: 1 – генератор;
2 – выключатель зажигания;
3 – распределитель зажигания;
4 – кулачок прерывателя;
5 – свечи зажигания;
6 – катушка зажигания;
7 – аккумуляторная батарея[/caption]

Особенности расположения генератора на картере в подкапотном пространстве предполагает наличие шкивов на самом генераторе и коленчатом валу, соединённых ременной передачей. Для такого типа соединения требуется система натяжения ремня, которая осуществляется при помощи опоры.

Современные генераторы переменного тока способны давать напряжение от 7 до 28 вольт и соответствующую мощность в районе 1380 ватт, хорошим показателем КПД в этом случае будет считаться отметка в 50-60%.

Пуск двигателя ознаменовывается повышенным током статора до значений в несколько сотен ампер, поэтому все приборы и сам двигатель до установления рабочих параметров генератора работают благодаря питанию аккумуляторной батареи.

Сразу после передачи вращающегося момента на шкив генератора, вращающийся якорь начинает создавать электромагнитное поле, которое в свою очередь запускает процесс движения переменного тока с обмоток на контактные кольца, щётки, и далее через выпрямитель постоянный ток поступает на аккумулятор и приборы, нуждающиеся в электричестве. Не всегда обороты двигателя могут обеспечить достаточную мощность генератора для питания особо мощных приборов, поэтому в случае недостатка электроэнергии в дело вступает аккумулятор.

Способ подключения генератора имеет решающее значения для автомобилей с разным потреблением электричества. Если на транспортном средстве установлено мощное оборудование, используется схема подключения «Треугольник». В стандартных моделях современных автомобилей генераторы подключаются по схеме «Звезда». Выходной ток в этом случае будет в 1,7 раза меньше, чем в первом случае, но со своей работой без дополнительной нагрузки он справляется отлично.

Основные неисправности

Механические, либо электрические неисправности неизбежно возникнут на определённом сроке эксплуатации генератора, ведь любое техническое устройство подвергается износу. Несмотря на надёжность и износоустойчивость в целом, в генераторе могут случаться поломки разного характера, как внешние, так и внутренние, определить которые на ранней стадии сможет только профессионал.

  1. Аккумулятор разряжается быстрее, чем заряжается, при этом может гореть лампа разряда аккумулятора;
  2. Слабый ток на приборы, который характеризуется тусклым горением ламп;
  3. Посторонние звуки в подкапотном пространстве должны служить косвенными признаками неисправности автомобильного генератора;
  4. Характерное пищание или вой, доносящиеся из генератора.

Нет необходимости говорить, что все эти признаки должны стать причиной для проведения срочной диагностики, которая может выявить неисправность:

  • Ременно-приводной системы, либо корпуса со всеми внешними составляющими;
  • Шкива, щёток, колец, или подшипников;
  • Регулятора напряжения;
  • Обмоток ротора или статора;
  • Выпрямителя;
  • Реле.

Любая неисправность устраняется исключительно заменой на новую запчасть. Проверка генератора на наличие поломок происходит по стандартной схеме – предохранитель, корпус, ремень, проводка, ротор, кольца и щётки.

Из наиболее трудоёмких работ считается замена подшипников и ремня. Менять эти детали необходимо до наступления их критического состояния.

Обмотки ротора должны иметь сопротивление в пределах от 1,8 до 5 ом, в противном случае они подлежат замене, как и обмотки ротора, главным признаком неисправности которых являются нереальные цифры на мультиметре. Выпрямитель подлежит замене, если показания на приборе не меняются в зависимости от расположения щупов. Окисленные контакты так же повод для полной замены диодного моста.

Итог

Некоторые неисправности в генераторе определяются лишь на специализированных стендах профессиональными мастерами. Несмотря на кажущуюся простоту, генератор сложен и непредсказуем даже для опытных автолюбителей. Залог долгой и нормальной работы генератора – это своевременное обслуживание в проверенных автосервисах и замена деталей на оригинальные запчасти.

Источник https://vaznetaz.ru/

Назначение генераторов — классификация и особенности

Как распределить генераторы по назначению? Основная классификация генераторов базируется на делении агрегатов по типу используемого топлива. Так выделяют дизельный, бензиновый и газовый генераторы. Наибольшее распространение имеют генераторы, работающие на дизеле и бензине.

Эта статья посвящена бензиновым генераторам, где будет уделено внимание их техническим и качественным характеристика, эксплуатационному назначению генераторов, основным производителям, завоевавшим доверие потребителей, а также особенностям, достоинствам и недостаткам генераторов, работающих на бензине.

Так как говорить о бензиновых генераторах без сравнительной характеристики их с другими видами генераторов, по меньшей мере, не целесообразно, то в первую очередь хотелось бы сделать краткий обзор всех генераторов.

Газовый генератор – это самый молодой вид генераторных агрегатов.

Переносной бензиновый генераторГазогенераторы – генераторы, работающие на самом «чистом» виде топлива, так как в результате сгорания газ не оставляет никаких твёрдых частиц, а, следовательно, не загрязняет атмосферу.

Газ является самым недорогим видом топлива, что обуславливает низкие затраты на содержание газогенератора.

Этот экологичный вид генератора характеризуется и низким уровнем шума в процессе работы, что также является явным преимуществом перед бензиновым и дизельным генератором.

Однако цена на газовый генератор значительно выше, чем на бензиновый или дизельный генератор, что обуславливает доступность лишь узкому кругу потребителей. Поэтому на сегодняшний день газогенератор и не получил такого широкого распространения, как дизельный или бензиновый виды генераторов.

Дизельный генератор – этот вид генераторов заслужил доверие потребителей за счёт трёх основных составляющих: низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупаемость генератора, большой моторесурс и долговечность использования. Поэтому дизельный генератор имеет широкое распространение. Однако дизельгенераторы также характеризуются высоким уровнем шума, а также выбросом вредных веществ в атмосферу, и в отличие от бензиновых генераторов, дизельные агрегаты — менее экономичны в обслуживании, что является недостатками генераторов, работающих на дизеле.

Бензиновый генератор – отличный выбор генератора для использования в качестве резервного питания. В отличие от дизельгенератора, бензиновый генератор, имеющий такое же широкое распространение, в качестве источника питания использует более дорогостоящее топливо, однако бензиновый генератор характеризуется меньшим уровнем шума и более низкой ценой на агрегат. Однако в качестве недостатка следует назвать и краткосрочность беспрерывного использования в течение длительного срока. Поэтому для многочасовой работы без перерывов предпочтительнее приобретать бензиновый генератор.

Устройство дизельного генератораОба вида генераторного оборудования завоевали широкий круг потребителей.

И часто покупатели сталкиваются с проблемой выбора именно между дизельным и бензиновым генератором.

Однако говорить, что один генератор хуже или лучше другого было бы неправильно, поэтому предпочтение дизельного генератора или бензинового генератора зависит от назначения генераторной установки и основных целей, для достижения которых покупается генераторная установка:

  • во-первых, если стоит задача приобрести постоянный источник питания, то следует отдать предпочтение дизельгенератору, а если нужно приобрести генератор для обеспеченья резервного питания, то здесь уместна покупка бензинового генератора;
  • во-вторых, если Вам нужен генератор для отдыха на даче, то весьма актуально совершать приобретение, работа которого характеризуется низким уровнем шума, иначе во время отдыха Вы постоянно будете слышать шум генераторы, а не пение птиц. Бензиновый генератор более предпочтителен в таком случае;
  • в-третьих, бензиновый генератор весит гораздо меньше, чем дизельный, однако и характеризуются бензиновые генераторы как генераторы малой мощности в отличие от дизельных генераторов. Небольшой вес бензинового генератора опять же является явным преимуществом в случае основного назначения генераторного оборудования для организации отдыха на даче, ведь в процессе транспортировки бензинового агрегата не требуется прикладывать больших физических усилий;
  • в-четвёртых, как уже отмечалось ранее, цена на бензиновый генератор ниже, чем на дизельный генератор, что зачастую является определяющим фактором для покупателя. Но здесь стоит добавить, бензин дороже дизельного топлива, поэтому если планируется частое использование генераторного оборудования, то экономия на цене бензинового генератора не будет являться рациональной, так как при частой эксплуатации генераторного оборудования дизельный генератор окупится быстро и будет менее затратным в процессе использования.

Из выше написанного следует сделать вывод, что бензиновые генераторы, как и любое другое оборудование, имеет свои плюсы и минусы, однако точно определив потребности и основные требования к генераторной установке, Вы будете довольны приобретением долгие годы.

Монтаж бензиновых генераторовДля того чтобы электростанция работала долго и эффективно, не достаточно просто подобрать генератор, который будет отвечать всем Вашим требованиям, также необходимо знать основные принципы монтажа генераторных агрегатов, что непосредственно влияет на правила безопасности, которыми придётся руководствоваться при эксплуатации оборудования.

Ведь техника безопасности подразумевает чёткое выполнение всех правил без исключения.

Некоторые покупатели генераторов перед совершением приобретения стараются осуществить самостоятельный монтаж генераторного агрегата, преследуя цель экономии на осуществлении покупки готового к использованию генератора.

Но здесь важно отметить, что зачастую самостоятельная установка агрегата обходится гораздо дороже. Ведь проектирование и осуществление монтажа генератора допускается только при наличии профессиональных знаний и навыков, в противном случае существует вероятность изготовления генераторного оборудования, функционирование которого будет опасным для жизни.

Тем более если идёт речь о создании генератора потенциальным топливом, для работы которого будет служить бензин, то соблюдение всех правил техники безопасности возрастает в несколько раз, так бензин – взрывчатое вещество, которое может быть опасным для жизни. Поэтому в процессе монтажа генераторов важно выполнение всех требований в процессе конструкционных работ.

Рынок генераторов характеризуется широким выбором производителей, которые не только изготавливают качественную продукцию, но и надёжную в эксплуатации.

Ремонт бензиновых генераторовНеобходимость в проведении ремонтных работ возникает либо по причине нарушений требований, предъявляемых к пользователю генератором, либо по причине поломки или нарушения работы двигателя генераторного агрегата.

Периодичность ремонта бензиновых генераторов напрямую зависит от технических характеристик двигателя, которым оборудована система.

Если генератор оснащён некачественным двигателем, потребность в проведении серьезного ремонта бензинового генератора может возникнуть уже через несколько сотен часов работы.

Бензиновый генератор, снабжённый двигателем высокого уровня качественных и эксплутационных характеристик, стоит гораздо дороже. Однако ремонт таких генераторов нужно проводить через несколько тысяч и даже десятков тысяч моточасов.

Генераторное оборудование, сервис и обслуживание которого проводится с рекомендуемой систематичностью, обладает большим периодом работы, не нуждающейся в ремонте. Безусловно, что ремонт бензиновых генераторов должен выполняться высококвалифицированными специалистами.

Современный рынок бензиновых генераторов характеризуется широким ассортиментом продукции от лучших производителей, среди которых основными являются компании завоевавшие доверие большого круга потребителей по вполне понятным причинам.

Ведь качество и надёжность долгосрочной работы генераторов – основные показатели, благодаря которым такие производители, как Gesan, Wilson, Endress, Kipor, Damask, Matrix, Huter, Green field, Champion, Hyundai, Fubag, Honda обеспечивают постоянно растущий уровень спроса на изготавливаемую продукцию.

Если у Вас остались вопросы по назначению генераторов, звоните нашим специалистам в отдел продаж.

Устройство генератора и принцип работы

В основе работы генератора тока лежит преобразование механической энергии в электрическую. Для энергетических систем используются вращающиеся устройства, где в проводниках возникает электродвижущая сила под действием переменного магнитного поля. Общее устройство генератора достаточно простое. Магнитное поле создается в индукторе, а электродвижущая сила индуцируется в якоре.

Детали генератора

Та часть прибора, которая вращается носит название ротора. Неподвижная часть называется статором. В генераторах переменного тока роль индуктора, как правило, играет ротор. В устройствах постоянного тока эту функцию выполняет статор.

И в том и другом случае, индуктор является электромагнитной системой с двумя и более полюсами. В ней имеется обмотка возбуждения, питание которой осуществляется от постоянного тока. Некоторые виды индукторов представляют собой систему с несколькими постоянными магнитами. Если генераторы переменного тока имеют асинхронный принцип действия, то конструкции индуктора и якоря не имеют четких различий между собой. То есть, ротор и статор могут попеременно выполнять ту или иную функцию.

Принцип работы генератора

Работа любого генератора основана на электромагнитной индукции. Если взять катушку, состоящую из медных проводов, и пропустить через нее переменное магнитное поле, то на выводах образуется электрическое напряжение с переменными характеристиками. Обратный эффект получается после пропуска через катушку электрического тока. В этом случае, образуется магнитный поток.

Чтобы получить переменный электрический ток, необходима катушка с протекающим внутри нее постоянным электрическим током. Подобное устройство генератора позволяет образовывать магнитный поток. Таким образом, обмотка возбуждения вместе с системой полюсов подводят полученный магнитный поток к обмотке статора, где и возникает переменное напряжение.

Катушки статора помещаются в стальные пазы всей конструкции. В результате, обмотка и магнитопровод становятся неподвижной частью генератора. Полюсная система вместе с обмоткой возбуждения и прочими деталями становятся ротором, то есть, важнейшей вращающейся частью генератора.

Обмотка возбуждения может получать питание непосредственно от генератора. В этом случае конструкция работает по принципу самовозбуждения. В зависимости от конструкции различается и мощность всех генерирующих устройств. Это позволяет использовать их в самых различных технических областях.

Общие сведения о генераторах | Генератор

Генератор предназначен для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех потребителей электроэнергии (кроме стартера) и заряда аккумуляторной батареи.

Генератор и аккумуляторная батарея включены в сеть параллельно. Поэтому, когда суммарная сила тока всех потребителей электроэнергии будет меньше допустимой силы тока, отдаваемой генератором, происходит заряд батареи. Если же потребление электроэнергии превышает мощность генератора, питание всех потребителей будет осуществляться от батареи.

Мощность генераторов, применяемых на ТС, составляет 1,5 кВт и более.

У некоторых гусеничных машин иногда устанавливают по два генератора постоянного тока.

Обычно вал генератора приводится во вращение от коленчатого вала двигателя посредством ременной, зубчатой, электро- или гидропередачи. Напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от частоты вращения его вала. Чем выше частота, тем больше вырабатываемое напряжение. Поскольку все потребители электроэнергии являются приборами постоянного тока, генератор должен вырабатывать постоянный ток стабильного напряжения, несколько превышающего номинальное напряжение электросети (12 или 24 В). Поддержание постоянного напряжения в сети при работе генератора независимо от изменения частоты вращения вала генератора и нагрузки при включении потребителей обеспечивает специальный прибор, называемый регулятором напряжения (РН). Генератор в зависимости от его типа и марки работает в диапазоне частот вращения его вала от 800… 1200 (при отсутствии нагрузки) до 4000…8000 мин-1. Передаточное отношение между валом двигателя внутреннего сгорания и валом генератора в разных конструкциях составляет 1,7… 3,0.

Если частоты вращения коленчатого вала двигателя ниже значения, соответствующего минимально допустимой частоте вращения вала генератора, то напряжение на клеммах последнего становится меньше напряжения аккумуляторной батареи. Если батарею принудительно не отключить от генератора, она будет разряжаться на генератор, что вызовет перегрев изоляции его обмоток и разряд батареи. При увеличении частоты вращения коленчатого вала необходимо вновь включить генератор в общую электросеть. Этот процесс автоматически регулирует специальный прибор, называемый реле обратного тока (РОТ).

Генератор каждого ТС рассчитан на максимальную силу тока. При неисправностях электрооборудования (короткое замыкание, разряд аккумуляторной батареи ниже допустимого уровня др.) генератор может вырабатывать ток большей силы. Длительная работа в подобном режиме приводит к перегреву и сгоранию обмоток генератора. Для его защиты от таких нагрузок служит ограничитель тока (ОТ).

Все три прибора (РН, РОТ и ОТ) объединены в одном устройстве — реле-регуляторе. В некоторых устройствах РОТ и ОТ могут отсутствовать (например, в генераторе Г-250), но тогда в конструкции генератора имеются устройства, выполняющие функции указанных приборов.

На ТС применяются генераторы переменного или постоянного тока.

90. . Принцип действия синхронного генератора

Синхронная машина состоит из двух основных частей: неподвижной — статора и вращающейся — ротора, и имеет две основные обмотки. Одна обмотка подключает­ся к источнику постоянного тока. Протекающий по этой обмотке ток создает основное магнитное поле машины. Эта обмотка располагается на полюсах и называется обмот­кой возбуждения. Иногда у машин небольшой мощ­ности обмотка возбуждения отсутствует, а магнитное поле создается постоянными магнитами. Другая обмотка явля­ется обмоткой якоря. В ней индуктируется основная ЭДС машины. Она укладывается в пазы якоря и состоит из од­ной, двух или трех обмоток фаз. Наибольшее распростра­нение в синхронных машинах нашли трехфазные обмотки якоря.

В синхронных машинах чаще всего находит применение конструкция, при которой, обмотка якоря располагается на статоре, а обмотка возбуждения — на роторе (рис. 1). Синхронные машины небольшой мощности иногда имеют обращенное исполнение, когда обмотка якоря располагает­ся на роторе, а обмотка возбуждения — на полюсах стато­ра (рис. 2). В электромагнитном отношении обе конструкции равноценны.

 Рассмотрим принцип действия синхронного генератора. Если через обмотку возбуждения протекает постоянный ток, то он создает постоянное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью. При вращении полюсов и, следовательно, магнитного поля относительно проводников обмотки якоря в них индуктируются переменные ЭДС, которые, суммируясь, определяют результирующие ЭДС фаз.

Если на якоре уложены три одинаковые обмотки, маг­нитные оси которых сдвинуты в пространстве на электри­ческий угол, равный 120°, то в этих обмотках индуктируют­ся ЭДС, образующие трехфазную систему. Частота индук­тируемых в обмотках ЭДС зависит от числа пар полюсов р и частоты вращения ротора п:

 

Векторная диаграмма синхронной машины в режиме генератора

 

Поток ротора направим влево по оси абсцисс (рис. 3.4). Вектор ЭДС, индуктируемой потоком ротора, отстает от него на 90 градусов. Вектор тока статораотстает от векторана угол ψ, определяемый выражением:

,

xH и RH — индуктивное и активное сопротивление цепи нагрузки генератора.

Чтобы определить положение вектора , опустим из конца вектораперпендикуляр на направление вектора. На этом перпендикуляре, чтобы вычесть изреактивное напряжение, отложим это реактивное напряжение вниз. Затем влево из полученной точки, параллельно векторуотложим активное напряжение. Соединив полученную точку с началом координат, мы найдем вектор напряжения. Соединив ту же точку с концом вектора, получим треугольник внутренних падений напряжения генератора с гипотену

диаграмма синхронного двигателя

Будем считать, что возбуждение машины при переходе от генераторного режима к двигательному осталось неизменным, и поэтому сохраним в диаграмме двигателя, как и в диаграмме генератора, ту же длину вектора , но отложим теперьотстающим отна угол θ. Направление вектораопределяется условием. Чтобы определить направление векторапродолжим(полученное вычитанием из векторавектора) и на эту прямую опустим перпендикуляр из начала координат и отложим на нем. Теперьотстает отболее чем на 90 градусов. Положительную мощность токсоздает не с, а с напряжением сети. Векторы потоковистроим каждый под углом 90 градусов к вектору индуктируемой ими ЭДС (т е. ки).

Режим двигателя устойчив при изменении θ в пределах от 0 до -90 и неустойчив при θ<-90 градусов, когда возрастание θ не увеличивает, а уменьшает вращающий момент. Если механический тормозящий момент, приложенный к валу двигателя, превзойдет максимальное значение вращающего электромагнитного момента Мэ.м.max, то произойдет выпадение двигателя из синхронизма — ротор постепенно уменьшит скорость и, наконец, остановится, ЭДС в обмотке уменьшится до 0, а токи достигнут весьма больших значений, во много раз превышающих номинальные.

Для явнополюсной машины

Для неявнополюсной Xd=Xq

Q=*cosθ-

На электрических станциях применяют трехфазные синхронные генераторы переменного тока высокого и низ­кого напряжений.

Слово синхронный обозначает — одновременный. Это значит, что одновременно и в строгой математической зависимости с изменением оборотов изменяется час­тота тока Эта зависимость определяется формулой

где п1 — число оборотов генератора в ми­нуту,f1 — частота тока ге­нератора(гц), р — число пар полю­сов в роторе ге­нератора Синхронный генератор состоит из неподвижной части —статора, в пазах которого помещается трех­фазная обмотка перемен­ного тока, и вращающейся части —ротора, который пред­ставляет собой электромагнит (рис. 163).

Обмотки возбуждения ротора питаются через щетки и кольца постоянным током от возбудителя — машины постоянного тока или какого-нибудь выпрямителя

Ротор синхронного генератора, находящийся внутри статора, вращают первичным двигателем, при этом маг­нитное поле ротора пересекает витки трехфазной обмотки статора и индуктирует в них э. д. с. переменного тока.

В некоторых конструкциях синхронных генераторов обмотки полюсов неподвижны и укреплены на станине, а вращается трехфазная обмотка переменного тока, выпол­няемая в пазах стального цилиндра, набранного из листов электротехнической стали. Переменный ток в этом случае снимают с колец, т. е. скользящим контактом, что является недостатком таких генераторов. Широкого распростра­нения эти типы генераторов но нашли.

§ 2. Устройство синхронных генераторов

Статор синхронного генератора состоит из чугунной станины — корпуса, внутри которого находится сердеч­ник статора, собранный из отдельных листов электротех­нической стали, изолированной между собой лаком или

тонкой бумагой. В пазы сердечника укладывают обмотку статора из медного изолированного провода (рис. 164).

Роторы синхронных генераторов бывают двух типов — явнополюсными и неявнополюсными.

Явнополюсными выполняют роторы синхронных гене­раторов с небольшим числом оборотов, обычно соединяемых с тихоходными гидротурбинами, и генераторов не­большой и средней мощности (рис. 165).

Роторы неявнополюсные применяют в генераторах с большим числом оборотов (3000 об/мин) и большой мощности, обычно соединяемых на одном валу с паровыми турбинами, называют эти генераторы турбогенераторами

Сердечники полюсов большей частью изготовляют из литой стали, а башмаки — иногда из отдельных листов электротехнической стали. Обмотку полюсов выполняют из медных изолированных проводов. Для получения синусоидально изменяющейся э. д. с. необходимо иметь

синусоидальное распределение магнитной индукции в воз­душном зазоре. Это достигается неравномерностью воз­душного зазора между наконечником полюса и сталью статора: по краям полюсов воздушный зазор больше, чем под серединой полюса (рис. 167).

На вал генератора надевают два кольца, изолирован­ных от него, к которым присоединяют выводы обмотки возбуждения ротора, их называют контактными кольцами. На контактные кольца устанавливают щетки, а к щеткам подводят постоянный ток от воз­будителя.

Чаще всего в качестве возбуди­теля применяют машину постоян­ного тока, которую называют машинным возбудителем, а в по­следнее время используют для возбуждения твердые или механи­ческие выпрямители.

У большего количества син­хронных машин возбудитель рас­положен на одном валу с гене­ратором (рис. 168), а в последних конструкциях возбудитель распо­лагают сверху статора синхронной машины (рис. 169). Отечественной электропромышленностью выпускаются синхронные генераторы различной мощности горизон­тальные и вертикальные.

Генераторы мощностью до 400 ква и более выпускаются на напряжение 400/230в и начиная с мощности 400ква на напряжение 6300в.

Горизонтальные генераторы типа СГ (С — синхрон­ный, Г — генератор) выпускаются с машинным возбуди­телем, с возбуждением от твердых выпрямителей (СГС), с возбуждением от механических выпрямителей (СГТ) и другие.

Вертикальные гидрогенераторы типа ВГС (В — вер­тикальный, Г — гидрогенератор, С — синхронный) вы­пускаются мощностью от 250 до 4800 ква с машинными возбудителями

Выпускаются синхронные генераторы для сопряжения с дизелями на одном валу типа СГД — мощностью до 1000 ква

в первом случае получит ускорение, и отдаваемая им на сеть активная мощность увеличится, во втором случае ротор получит замедление, тогда мощность генератора уменьшится.

Для изменения реактивной мощности генератора из­меняют его возбуждение.




Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о