Indukcijski generatori za generiranje izmjenične struje. Beskontaktni generatori s elektromagnetskom pobudom

Pozdrav poznavateljima svijeta elektronike i elektronike. Ako često gledate naše stranice, vjerojatno se sjećate da smo nedavno objavili prilično opsežan materijal o tome kako radi i radi DC generator. Detaljno smo opisali njegovu strukturu od najjednostavnijih laboratorijskih prototipova do modernih radnih jedinica. Svakako ga pročitajte ako već niste.

Danas ćemo razviti ovu temu i shvatit ćemo koji je princip rada alternatora. Razgovarajmo o sferama njegove primjene, sortama i još mnogo toga.

Počnimo s najosnovnijim - izmjenična se struja razlikuje od stalne struje po tome što mijenja smjer kretanja s određenom periodičnošću. Također mijenja vrijednost, o čemu ćemo detaljnije govoriti kasnije.

Nakon određenog vremenskog razdoblja, koje ćemo nazvati "T", ponavljaju se vrijednosti trenutnih parametara, što se na grafikonu može prikazati kao sinusoida - valovita linija koja s istom amplitudom prolazi kroz središnju liniju.

Osnovni principi

Dakle, svrha i uređaj alternatora, koji su se prije zvali alternator, je pretvaranje kinetičke energije, odnosno mehaničke, u električnu energiju. Velika većina modernih generatora koristi rotirajuće magnetsko polje.

• Takvi uređaji rade zbog elektromagnetske indukcije, kada, kada se svitak od vodljivog materijala (obično bakrene žice) okreće u magnetskom polju, u njemu nastaje elektromotorna sila (EMF).
• Struja se počinje stvarati u trenutku kada vodiči počnu prelaziti magnetske linije polja sile.

• Štoviše, vršna vrijednost EMF-a u vodiču se postiže kada prođe glavne polove magnetskog polja. U onim trenucima kada klize duž linija sile, indukcija ne nastaje i EMF pada na nulu. Pogledajte bilo koji dijagram iz predstavljenog - prvo stanje će se promatrati kada je okvir okomito, a drugo kada je horizontalno.

• Za bolje razumijevanje procesa koji su u tijeku, morate se prisjetiti pravila desne ruke, koje su svi proučavali u školi, ali se malo ljudi sjeća. Njegova je suština u činjenici da ako desnu ruku postavite tako da linije sile magnetskog polja ulaze u nju sa strane dlana, povučeni palac će ukazati na smjer kretanja vodiča, a preostali prsti će ukazati na smjer EMF-a koji u njemu nastaje.
• Pogledajte gornji dijagram, pozicija "a". U ovom trenutku, EMF u okviru je jednak nuli. Strelice pokazuju smjer njegovog kretanja - dio okvira A pomiče se prema sjevernom polu magneta, a B - južnom polu, dostižući koji će EMF biti maksimalan. Primjenjujući gore opisano pravilo desne ruke, vidimo da struja počinje teći u dijelu "B" u našem smjeru, a u dijelu "A" - dalje od nas.
• Okvir se dalje rotira i struja u krugu počinje opadati sve dok okvir ponovno ne zauzme horizontalni položaj (c).
• Daljnja rotacija dovodi do činjenice da struja počinje teći u suprotnom smjeru, budući da su dijelovi okvira obrnuti u usporedbi s početnim položajem.

Nakon pola okreta sve će se vratiti u prvobitno stanje, a ciklus će se ponoviti. Kao rezultat toga, dobili smo da se tijekom punog okretanja okvira struja dvaput povećala na maksimum i pala na nulu, te jednom promijenila smjer u odnosu na početno kretanje.

Naizmjenična struja

Općenito je prihvaćeno da je trajanje perioda okretanja jednako 1 sekundi, a broj razdoblja "T" je frekvencija električne struje. U standardnim električnim mrežama u Rusiji i Europi, u jednoj sekundi, struja mijenja svoj smjer 50 puta - 50 perioda u sekundi.

U elektronici jedno takvo razdoblje označava posebna jedinica nazvana po njemačkom fizičaru G. Hertzu. To jest, u danom primjeru ruskih mreža, trenutna frekvencija je 50 herca.

Općenito, izmjenična struja našla je vrlo široku primjenu u elektronici zbog činjenice da je: veličinu njenog napona vrlo lako promijeniti pomoću transformatora koji nemaju pokretne dijelove; uvijek se može pretvoriti u istosmjernu struju; uređaj takvih generatora je mnogo pouzdaniji i jednostavniji nego za generiranje istosmjerne struje.

Struktura alternatora

Kako radi generator izmjenične struje, u principu je jasno, ali kada ga usporedimo s kolegom za generiranje konstantne struje, nije odmah moguće shvatiti razliku.

Glavni radni dijelovi i njihova veza

Ako ste pročitali prethodni materijal, vjerojatno se sjećate da je okvir u najjednostavnijoj shemi bio spojen na kolektor, podijeljen na izolirane kontaktne ploče, a on je zauzvrat bio spojen na četke koje klize duž njega, kroz koje je bio vanjski krug povezani.

Zbog činjenice da se kolektorske ploče stalno mijenjaju četkama, nema promjene u smjeru struje - ona jednostavno pulsira, krećući se u jednom smjeru, odnosno kolektor je ispravljač.

• Za izmjeničnu struju takav uređaj nije potreban, stoga se zamjenjuje kliznim prstenovima na koje su pričvršćeni krajevi okvira. Cijela struktura rotira zajedno oko središnje osi. Četke se prislonjuju uz prstenove, koji također klize duž njih, osiguravajući stalan kontakt.
• Kao iu slučaju istosmjerne struje, EMF-ovi koji nastaju u različitim dijelovima okvira bit će zbrojeni, tvoreći rezultirajuću vrijednost ovog parametra. U tom slučaju struja će teći u vanjskom krugu spojenom kroz četke (ako na njega spojite otpornik opterećenja RH).
• U gornjem primjeru, "T" je jednako punom okretu okvira. Dakle, može se zaključiti da frekvencija struje koju generiše generator izravno ovisi o brzini rotacije armature (okvira), odnosno rotora, u sekundi. Međutim, to se odnosi samo na tako jednostavan generator.

Ako povećate broj parova polova, tada će se u generatoru proporcionalno povećati broj potpunih promjena struje po okretaju armature, a frekvencija će se mjeriti drugačije, prema formuli: f = np, gdje je f frekvencija, n je broj okretaja u sekundi, p je broj parova magnetskih polova uređaja.

• Kao što smo već napisali gore, tok izmjenične struje grafički je prikazan kao sinusoida, pa se takva struja naziva i sinusoidnom. Odmah je moguće izdvojiti glavne uvjete koji određuju postojanost karakteristika takve struje - to je ujednačenost magnetskog polja (njegova konstantna vrijednost) i konstantna brzina vrtnje armature u kojoj se inducira.
• Kako bi uređaj bio dovoljno moćan, koristi se električnim magnetima. Namot rotora, u kojem se inducira EMF, u pogonskim jedinicama također nije okvir, kao što smo pokazali na gornjim dijagramima. Koristi se vrlo velik broj vodiča, koji su međusobno povezani po određenom uzorku

Zanimljivo je znati! Stvaranje EMF-a događa se ne samo kada je vodič pomaknut u odnosu na magnetsko polje, već i obrnuto, kada se samo polje pomiče u odnosu na vodič, što aktivno koriste dizajneri elektromotora i generatora.

• Ovo svojstvo omogućuje postavljanje namota u kojem se inducira EMF, ne samo na rotirajući središnji dio uređaja, već i na stacionarni dio. U tom slučaju se pokreće magnet, odnosno polovi.

• S takvom strukturom, vanjskom namotu generatora, odnosno strujnom krugu, nisu potrebni pokretni dijelovi (prstenovi i četke) - veza je kruta, često pričvršćena vijcima.
• Da, ali se razumno može prigovoriti, kažu, isti elementi će morati biti instalirani na namotu uzbude. To je istina, međutim, struja koja teče ovdje bit će mnogo manja od konačne snage generatora, što uvelike pojednostavljuje organizaciju struje. Elementi će biti male veličine i težine i vrlo pouzdani, što upravo takav dizajn čini najtraženijim, posebno za moćne jedinice, na primjer, vučne jedinice ugrađene na dizelske lokomotive.
• Ako govorimo o generatorima male snage, gdje sakupljanje struje ne predstavlja nikakve poteškoće, stoga se često koristi "klasična" shema, s rotirajućim namotom armature i stacionarnim magnetom (induktorom).

Savjet! Inače, stacionarni dio alternatora naziva se stator, budući da je statičan, a rotirajući dio naziva se rotor.

Vrste alternatora

Generatori se mogu klasificirati i razlikovati po nekoliko kriterija. Nazovimo ih.

Trofazni generatori

Mogu se razlikovati po broju faza i biti jednofazni, dvofazni i trofazni. U praksi je posljednja opcija najraširenija.

• Kao što možete vidjeti na gornjoj slici, pogonska jedinica jedinice ima tri nezavisna namota smještena na statoru po obodu, pomaknuta za 120 stupnjeva jedan u odnosu na drugi.
• Rotor je u ovom slučaju elektromagnet, koji, rotirajući, inducira promjenjivi EMF u namotima, koji su međusobno pomaknuti u vremenu za jednu trećinu "T" perioda, odnosno ciklusa. Zapravo, svaki namot je zaseban monofazni generator koji napaja svoj vanjski krug R izmjeničnom strujom. To jest, imamo tri vrijednosti struje I (1,2,3) i isti broj krugova. Svaki takav namot, zajedno s vanjskim krugom, naziva se faza.

• Kako bi se smanjio broj žica koje vode do generatora, tri povratne žice koje vode do njega od potrošača energije zamjenjuju se jednom zajedničkom, kroz koju će teći struje iz svake faze. Takva zajednička žica naziva se nula.
• Spoj svih namota takvog generatora, kada su njihovi krajevi međusobno povezani, naziva se zvijezda. Odvojene tri žice koje povezuju početak namota s potrošačima električne energije nazivaju se linearnim - prenose se duž njih.
• Ako je opterećenje svih faza isto, onda će potreba za neutralnom žicom potpuno nestati, jer će ukupna struja u njoj biti nula. Kako se to događa, pitate se? Sve je krajnje jednostavno - za koncept principa dovoljno je zbrojiti algebarske vrijednosti svake sinusoidne struje, fazno pomaknute za 120 stupnjeva. Gornji dijagram pomoći će vam razumjeti ovaj princip ako zamislite da su krivulje na njemu promjena struje u tri faze generatora.
• Ako opterećenje u fazama nije isto, tada će neutralna žica početi propuštati struju. Zato je uobičajena 4-žična shema spajanja zvijezda, jer vam omogućuje spremanje električnih uređaja koji su u tom trenutku uključeni u mrežu.

• Napon između vodova naziva se linearan, dok je napon na svakoj fazi fazni. Struje koje teku u fazama također su linearne.
• Zvjezdano ožičenje nije jedino. Postoji još jedna opcija za spajanje tri namota u nizu, kada je kraj jednog spojen na početak drugog, i tako dalje, dok se ne formira zatvoreni prsten (vidi dijagram iznad "b"). Žice koje izlaze iz generatora spojene su na spojevima namota.
• U tom će slučaju fazni i linijski napon biti isti, a struja linijske žice bit će veća od fazne, s istim opterećenjem.
• Za takvu vezu također nije potrebna neutralna žica, što je glavna prednost trofaznog generatora. Manje žica čini ga jednostavnijim i jeftinijim zbog manje količine korištenih obojenih metala.

Još jedna značajka trofazne sheme povezivanja je pojava rotirajućeg magnetskog polja, što omogućuje stvaranje jednostavnih i pouzdanih asinkronih motora.

Ali to nije sve. Prilikom ispravljanja jednofazne struje na izlazu ispravljača dobiva se napon s mreškanjem od nule do maksimalne vrijednosti. Razlog je, mislimo, jasan ako razumijete osnovni princip rada takvog uređaja. Kada postoji fazni pomak, valovitost se uvelike smanjuje, ne prelazi 8%.

Razlika u izgledu

Generatori se razlikuju i po izgledu, kojih ima 2:

• Sinkroni alternator- glavna značajka takve jedinice je kruta povezanost frekvencije promjenjivog EMF-a, koji se inducira u namotu i sinkrone frekvencije vrtnje, odnosno rotacije rotora.

1. Pogledajte gornji dijagram. Na njemu vidimo stator s trofaznim namotom spojenim u trokutasti krug, koji se ne razlikuje puno od onog na asinkronom motoru.
2. Na rotoru generatora nalazi se elektromagnet s uzbudnim namotom, napajan istosmjernom strujom, koji se može napajati na bilo koji poznati način - to će biti detaljnije opisano kasnije.
3. Umjesto elektromagneta može se koristiti konstantni, tada potreba za kliznim dijelovima kruga, u obliku četkica i kliznih prstenova, potpuno nestaje, za takav generator neće biti dovoljno snažan i ne može normalno stabilizirati izlaz naponi.
4. Na osovinu rotora spojen je pogon - bilo koji motor koji stvara mehaničku energiju, a pokreće se određenom sinkronom brzinom.
5. Budući da se magnetsko polje glavnih polova rotira s rotorom, u statorskom namotu počinje indukcija promjenjivog EMF-a, koji se može označiti kao E1, E2 i E3. Ove će varijable biti iste vrijednosti, ali kao što je već spomenuto više puta, bit će pomaknute za 120 stupnjeva u fazi. Zajedno, ove vrijednosti tvore trofazni EMF sustav koji je simetričan.
6. Opterećenje je spojeno na točke C1, C2 i C3, a struje I1, I2 i I pojavljuju se na fazama namota u statoru. U ovom trenutku svaka faza statora postaje snažan elektromagnet i stvara rotirajući magnet polje.
7. Brzina rotacije magnetskog polja statora odgovarat će brzini rotacije rotora.

• Asinkroni generatori- razlikuju se od gore opisanog primjera po tome što frekvencije EMF-a i rotacije rotora nisu čvrsto vezane jedna za drugu. Razlika između ovih parametara naziva se klizanje.

1. Elektromagnetsko polje takvog generatora u normalnom načinu rada vrši kočni moment pod opterećenjem na rotaciju rotora, pa će frekvencija promjene magnetskog polja biti niža.
2. Ove jedinice ne zahtijevaju složene sklopove i korištenje skupih materijala za izradu, stoga se naširoko koriste kao elektromotori za transport, zbog lakog održavanja i jednostavnosti samog uređaja. Ovi generatori su otporni na preopterećenja i kratke spojeve, ali nisu primjenjivi na uređaje koji jako ovise o frekvenciji struje.

Metode uzbude namota

Posljednja razlika između modela, koju bih želio dotaknuti, odnosi se na način napajanja pogonskog namota.

Ovdje postoje 4 vrste:

1. Namotaj se napaja iz izvora treće strane.
2. Samopobudni generatori- snaga se uzima iz samog generatora, dok se napon ispravlja. Međutim, budući da je u neaktivnom stanju, takav generator neće moći generirati dovoljan napon za pokretanje, za što krug koristi bateriju koja će biti uključena tijekom pokretanja.
3. Opcija s uzbudnim namotom napajanim drugim generatorom manje snage, ugrađenim s njim na istoj osovini... Drugi generator već mora pokrenuti od izvora treće strane, na primjer, iste baterije.
4. Potonjem tipu uopće nije potrebno napajanje uzbudnog namota, jer ga nema, jer se u uređaju koristi trajni magnet.

Primjena alternatora u praksi

Takvi se generatori koriste u gotovo svim sferama ljudske djelatnosti gdje je potrebna električna energija. Štoviše, princip njegovog izvlačenja razlikuje se samo u načinu vožnje osovine uređaja. Tako rade hidro, toplinske, pa i nuklearne elektrane.

Te stanice napajaju javne mreže putem žica na koje je spojen krajnji potrošač, odnosno svi mi. Međutim, postoje brojni objekti do kojih je nemoguće isporučiti električnu energiju na ovaj način, na primjer, transport, gradilišta udaljena od dalekovoda, vrlo udaljena sela, stražarnice, bušaće platforme itd.

To znači samo jedno – potreban vam je vlastiti generator i motor koji ga pokreće. Pogledajmo nekoliko malih i uobičajenih uređaja u našem životu.

Automobilski generatori

Na fotografiji - električni generator za automobil

Netko bi mogao odmah reći: „Kako? To je DC generator!" Da, doista je tako, ali samo prisutnost ispravljača, koji ovu struju čini konstantnom, čini to takvim. Osnovno načelo rada se ne razlikuje - isti rotor, isti elektromagnet i tako dalje.

Ovaj uređaj radi na način da, bez obzira na brzinu vrtnje osovine, generira napon od 12V, koji osigurava regulator, preko kojeg se napaja namot polja. Pokreće se uzbudni namot, napajan iz akumulatora automobila, rotor jedinice pokreće motor automobila kroz remenicu, nakon čega se EMF počinje inducirati.

Za ispravljanje trofazne struje koristi se nekoliko dioda.

Generator tekućeg goriva

Uređaj benzinskog alternatora, baš kao i dizelskog, ne razlikuje se puno od onoga što je ugrađeno u vaš automobil, s izuzetkom nijanse da će proizvoditi izmjeničnu struju, kako se očekuje.

Od značajki se može izdvojiti činjenica da se rotor jedinice mora uvijek okretati istom brzinom, jer s padovima proizvodnja energije postaje gora. Ovo je značajan nedostatak takvih uređaja - sličan učinak se javlja kada su dijelovi istrošeni.

Zanimljivo je znati! Ako se na generator spoji opterećenje, koje će biti niže od radnog, onda neće u potpunosti iskoristiti svoju snagu, uzalud će pojesti dio tekućeg goriva.

Na tržištu postoji veliki izbor sličnih jedinica, dizajniranih za različite kapacitete. Vrlo su popularni zbog svoje mobilnosti. Istodobno, upute za uporabu su iznimno jednostavne - vlastitim rukama točimo gorivo, pokrećemo motor okretanjem ključa i spajamo ...

Na tome ćemo, možda, završiti. Analizirali smo namjenu i opću strukturu ovih uređaja što je jednostavnije moguće. Nadamo se da su vam alternator i njegov princip rada postali malo bliži, a uz naš prijedlog poželjet ćete uroniti u fascinantan svijet elektrotehnike.

Autogenerator je jedna od najvažnijih jedinica u automobilu. Njegova je funkcija generiranje i opskrba električnom energijom svih čvorova kojima je potrebna konstantna potrošnja struje. Osim toga, osigurava punjenje baterije tijekom pokretanja vozila i tijekom rada motora.

Zatim ćemo razmotriti od čega se sastoji električni generator u modernim strojevima, koji je princip rada i koliko je važno održavati ga u punom radnom stanju. Također ćemo analizirati koje se vrste uređaja koriste u modernim automobilima.

Glavne funkcije alternatora

Uređaj radi tako što pretvara mehaničku energiju koju stvara radilica u električnu struju. Kao rezultat toga, napajanje je osigurano za sve uređaje koji trebaju struju. Električna energija se pohranjuje u akumulatoru vozila. U normalnom načinu rada, on je taj koji osigurava napajanje sustavima koji trebaju struju.

Ali prilikom pokretanja automobila, starter je glavni potrošač energije. Snaga struje doseže stotine ampera, a napon u mreži naglo pada. Generator u ovom trenutku postaje glavni izvor struje. Baterija stvara nestabilnu struju koja ne može osigurati konstantan napon električnom sustavu vozila.

Strujni generator je svojevrsna sigurnosna mreža, budući da je on taj koji osigurava proizvodnju i opskrbu električnom energijom tijekom iznenadnih napona. To može biti ne samo pokretanje motora, već i uključivanje prednjih svjetala, promjena stupnjeva prijenosa, kao i pokretanje rada dodatnih sustava.

Osim toga, uređaj osigurava punjenje baterije, što je jednako važno za potpuni rad automobila.

Princip rada

Postoje dvije vrste generatora: DC i AC. Većina modernih automobila opremljena je drugom vrstom generatora. Karakterizira ih činjenica da su magnetski krug i vodič nepomični. Rotira se samo trajni magnet, čijom se rotacijom stvara struja. To se događa jer u krug zavojnice prodire magnetski tok koji varira po veličini i smjeru. Kao rezultat toga dolazi do ujednačenog povećanja i smanjenja energije.

Dakle, kada vrh magnetskog kruga prođe pored polova magneta, nastaje struja koja se mijenja u veličini i smjeru. Također se mijenja u zavojnici. Zato se struja naziva izmjenična. Dizajn jedinice omogućuje generiranje dovoljne količine električne energije čak i uz relativno sporu rotaciju, budući da ima veliki broj zavojnica i rotora, a umjesto konvencionalnog magneta, u njega je ugrađen električni.

Za sve modele princip rada generatora je praktički isti. Samo neke od komponenti uređaja mogu se mijenjati, čime se osigurava proizvodnja više električne energije.

Kako radi alternator

Za one koji su barem malo upućeni u principe proizvodnje i distribucije električne energije, sve je krajnje jednostavno. U automobilu postoje dva električna kruga: primarni i sekundarni.

Između primarnog i sekundarnog kruga nalazi se regulator napona. Izračunava razinu napona u sekundarnom krugu i ovisno o tome postavlja parametre za primarni. Bez regulatora napona u automobilu mogli bi se pratiti razina napona i količina proizvedene električne energije.

Ako napon u mreži naglo padne, regulator reagira na svoje indikatore, a struja u krugu namota polja raste. Kao rezultat toga, magnetsko polje se povećava, a unutar uređaja se stvara više električne energije. Napon unutar mehanizma će se povećavati sve dok njegov porast ne zaustavi regulator.

Kada se razina struje u cijeloj mreži izjednači, regulator ponovno daje signal za povećanje napona u generatoru na željenu razinu. Dakle, rad generatora izravno ovisi o količini električne energije koju troše svi sustavi vozila. A regulator napona kontrolira količinu proizvedene energije.

Važno! Rad generatora je neovisan o broju okretaja motora. Ako postoje kvarovi u električnoj mreži automobila, to je ili zbog problema u samom generatoru, ili zbog kvara regulatora napona, ali ni na koji način zbog problema u radu motora. Generatorski uređaj omogućuje generiranje potrebne količine električne energije čak i pri malim brzinama jedinice.

U nastavku možete pogledati video s dostupnim objašnjenjem dijagrama rada alternatora:

Kako se generator napaja

Generator napona u automobilu služi kao pretvarač mehaničke energije u električnu energiju. Mehanička energija se proizvodi iz motora vozila. Generatorski uređaj je konstruiran na način da remenica radilice prenosi kretanje na remenicu generatora. Između njih nalazi se kaiš koji osigurava ovaj prijenos.

Svi moderni automobili opremljeni su poliklinastim remenima koji imaju dobru fleksibilnost i omogućuju ugradnju remenica malog promjera na alternatore. I što je manji promjer ove jedinice, jedinica može generirati više energije. Ovaj odnos osigurava visoke omjere prijenosa koji razlikuju generatore velike brzine.

Iz ovoga možemo zaključiti da korištenje novih materijala i tehnologija u proizvodnji DC i AC generatora može povećati njihovu produktivnost. To je vrlo važno za automobile visoke tehnologije s povećanom potrošnjom energije.

Generatorski uređaj

Dizajn generatora nije se puno promijenio od izuma prvih AC i DC električnih mehanizama koji se koriste za proizvodnju električne energije u automobilima. Ova jedinica ima sljedeći uređaj:

• okvir;
• dva poklopca s otvorima za ventilaciju. Aluminijski poklopci se vuku zajedno s tri ili četiri vijka;
• rotor koji se okreće u dva ležaja i pokreće ga remenica;
• struju na namotu elektromagneta opskrbljuju dva bakrena prstena i grafitne četke;
• oni su pak spojeni na relej-regulator, koji kontrolira razinu proizvodnje električne energije unutar jedinice. Ovisno o modifikaciji, relej se može ugraditi u kućište ili ukloniti izvan njega.

Svi moderni uređaji opremljeni su ventilatorima za hlađenje koji sprječavaju pregrijavanje uređaja. Generatori su pričvršćeni izravno na prednji dio motora pomoću posebnih nosača.

Stator generatora sastoji se od jezgre, namota, utornog klina, utora i izlaza za spajanje na ispravljače. Rotor se sastoji od sustava polova. Ove komponente se nalaze u kućištu, a njihov rad i interakcija je osnova za generiranje električne energije unutar uređaja.

Sklop četkica sadrži četke ili klizne kontakte. Mogu biti multigrafitni ili elektrografitni. Sklopovi četkica prenose istosmjernu struju na rotirajuću armaturu, koja djeluje kao trajni magnet. Ali iste četke su slaba karika ovog dizajna, jer zahtijevaju stalno održavanje, čišćenje i zamjenu istrošenih dijelova.

Automobilski generator bez četkica

Tip uređaja bez četkica danas je najčešći, jer je najpouzdaniji i ne zahtijeva stalno održavanje. Kao i svaki drugi uređaj, sastoji se od dvije komponente:

Za razliku od mehanizama s četkom, ovdje se koristi složena regulacija izlaznog napona. Ostvaruje se zbog činjenice da su osi namota pomaknute za 90 stupnjeva. Kao rezultat toga, kako raste opterećenje, magnetsko polje rotora se pomiče prema glavnom namotu, a EMF koji se stvara u njemu povećava se. Napon se zauzvrat stabilizira.

Ovakav raspored mehanizma ima sljedeće prednosti:

• tijekom rada uređaja ne stvara se ugljena prašina, što je glavni problem za generatore četkica;
• nakon određenog razdoblja rada nije potrebna zamjena četkica;
• smanjen broj mehaničkih konstrukcija značajno povećava pouzdanost uređaja i minimizira troškove njegovog održavanja;
• uređaj se ne boji nepovoljnih vremenskih uvjeta;
• takvi uređaji imaju jednostavan dizajn, što znači da su jeftiniji.

Generatori bez četkica su prilično popularni, unatoč činjenici da su jednofazni i imaju nisku učinkovitost. Međutim, ovaj njihov nedostatak otklanja se korištenjem sustava s elektroničkom regulacijom i neovisnom pobudom.

Kako radi DC generator?

DC uređaj ima sličnu konstrukciju kao alternator. Njegovi glavni dijelovi su armatura u obliku cilindra s namotom i elektromagneti koji stvaraju napon u uređaju.

Dijele se u dvije vrste: samopobuđene i uz korištenje neovisnog preklapanja, takvi uređaji također mogu biti četkani i bez četkica.

Zbog činjenice da je istosmjernim generatorima potreban stalan izvor energije, njihovo je područje primjene prilično usko usmjereno. Često se koriste za pogon javnih električnih vozila. Ova vrsta instrumenta se koristi u dizel generatorima.

Električna energija nije primarna energija koja je slobodno prisutna u prirodi u značajnim količinama i mora se proizvoditi za korištenje u industriji i svakodnevnom životu. Najveći dio stvaraju uređaji koji pretvaraju pogonsku snagu u električnu struju – tako rade generatori, čiji izvori mehaničke energije mogu biti parne i vodene turbine, motori s unutarnjim izgaranjem, pa čak i snaga ljudskih mišića.

Povijest i evolucija

Otkriće zakona elektromagnetske indukcije Michaela Faradaya 1831. postalo je temelj za konstrukciju električnih strojeva. No prije pojave električne rasvjete nije bilo potrebe komercijalizirati tehnologiju. U ranim potrošačima električne energije, na primjer, u telegrafu, kao izvor energije korištene su galvanske baterije. Ovo je bio vrlo skup način proizvodnje električne energije.

Krajem 19. stoljeća mnogi su izumitelji tražili primjenu Faradayevog principa indukcije za mehaničko stvaranje električne energije. Neka od važnih postignuća bili su razvoj dinama Wernera von Siemensa i proizvodnja radnih modela generatora Theophilus Gramm od strane Hippolytea Fontainea. Prvi uređaji korišteni su u kombinaciji s vanjskim lučnim rasvjetnim uređajima poznatim kao Yablochkov svijeće.

Zamijenio ih je vrlo uspješan sustav žarulja sa žarnom niti Thomasa Edisona. Njegove komercijalne elektrane temeljile su se na snažnim generatorima, ali krug s istosmjernim napajanjem nije bio prikladan za distribuciju energije na velike udaljenosti zbog velikog gubitka topline.

Nikola Tesla razvio je poboljšani alternator kao i praktični asinkroni motor. Ovi električni strojevi, zajedno s pojačanim i opadajućim transformatorima, dali su osnovu za veće distribucijske mreže energetskih tvrtki koje koriste velike elektrane. U velikim sustavima izmjenične struje, troškovi proizvodnje i transporta bili su nekoliko puta niži nego u Edisonovoj shemi, što je potaknulo potražnju za električnom energijom i, kao rezultat, daljnji razvoj električnih strojeva. ... Glavni datumi u povijesti generatora mogu se smatrati:

Princip rada

Generatori elektromagnetske indukcije ne proizvode električnu energiju. Uz pomoć mehaničke energije pokreću samo električne naboje koji su uvijek prisutni u vodičima. Princip rada električnog generatora može se usporediti s vodenom pumpom koja uzrokuje protok vode, ali ne stvara vodu u cijevima. Nadmoćno većina indukcijskih generatora su rotacijski električni strojevi koji se sastoji od dvije glavne komponente:

• stator (stacionarni dio);
• rotor (rotirajući dio).

Za ilustraciju rada električnog generatora može poslužiti jednostavan električni stroj, koji se sastoji od svitka žice i magneta u obliku slova U. Glavni osnovni elementi ovog modela:

• magnetsko polje;
• kretanje vodiča u magnetskom polju.

Magnetno polje je područje oko magneta gdje se osjeća njegova snaga. Da biste bolje razumjeli kako model radi, možete zamisliti linije sile koje izlaze iz sjevernog pola magneta i vraćaju se na južni pol. Što je magnet jači, stvara više linija sile. Ako se zavojnica počne okretati između polova, tada će obje strane početi presijecati zamišljene magnetske linije. To uzrokuje kretanje elektrona u vodiču (generiranje električne energije).

U skladu s pravilom desne ruke, kada se petlja okreće, u njoj će se inducirati struja koja mijenja svoj smjer svakih pola okreta, budući da će se linije sile strana petlje sijeći u jednom ili drugom smjeru . Dvaput u svakom okretaju zavojnica prolazi kroz položaje (paralelno s polovima) na kojima ne dolazi do elektromagnetske indukcije. Dakle, najjednostavniji generator radi poput električnog stroja koji stvara izmjeničnu struju. Stres koji stvara može se promijeniti:

• jačina magnetskog polja;
• brzina vrtnje svitka;
• broj zavoja žice koja prelazi linije sile magnetskog polja.

Petlja vodiča koja se okreće između polova magneta ima još jedan važan učinak. Kada struja teče u petlji, ona stvara elektromagnetno polje suprotno polju stalnog magneta. I što se više električne energije inducira u zavojnici, to je jači magnetsko polje i otpor zakretanju vodiča. Ista magnetska sila u zavojima uzrokuje rotaciju rotora elektromotora, odnosno pod određenim uvjetima generatori mogu raditi kao motori i obrnuto.

Značajke AC generatora

Izmjeničnu struju (AC) proizvodi najjednostavniji opisani generator. Da bi proizvedena električna energija bila iskoristiva, ona se mora nekako predati u teret. To se postiže korištenjem kontaktnog sklopa na osovini, koji se sastoji od rotirajućih prstenova i fiksnih karbonskih dijelova zvanih četke koji klize preko njih. Svaki kraj rotirajućeg vodiča spojen je na odgovarajući prsten, a tako stvorena struja u zavojnici prolazi kroz prstenove i četke do opterećenja.

Konstrukcija industrijskih strojeva

Praktični generatori se razlikuju od najjednostavnijih. Obično su opremljeni uzbudnikom - pomoćnim generatorom koji opskrbljuje istosmjernu struju elektromagnetima koji se koriste za stvaranje magnetskog polja u generatoru.

Umjesto zavojnice u najjednostavnijem modelu, praktični uređaji opremljeni su namotima od bakrene žice, a zavojnice na željeznim jezgrama igraju ulogu magneta. U većini alternatora, elektromagneti koji stvaraju izmjenično polje postavljeni su na rotor, a električna energija se inducira u zavojnicama statora.

U takvim uređajima kolektor se koristi za prijenos istosmjerne struje od uzbudnika do magneta. To uvelike pojednostavljuje dizajn, jer je prikladnije prenositi slabe struje kroz četke i primati visoki napon iz stacionarnih namota statora.

Primjena u mrežama

U nekim strojevima, broj sekcija namota je isti kao i broj elektromagneta. Ali većina AC generatora opremljena je s tri seta zavojnica za svaki pol. Takvi strojevi proizvode tri struje električne energije i zovu se trofazni. Njihova gustoća snage znatno je veća od one jednofaznih.

U elektranama se izmjenični generatori koriste kao pretvarači mehaničke energije u električnu. To je zato što se izmjenični napon može lako povećati ili smanjiti pomoću transformatora. Veliki generatori proizvode napon od oko 20 000 volti. Zatim raste za više od reda veličine za mogućnost prijenosa električne energije na velike udaljenosti. Serija opadajućih transformatora stvara napon prikladan za korištenje na mjestu gdje se koristi električna energija.

Dinamo uređaj

Svitak žice koji se okreće između polova magneta mijenja polove na krajevima vodiča dvaput za svaki okret. Da biste najjednostavniji model pretvorili u DC generator, trebate učiniti dvije stvari:

• uzeti struju od petlje do opterećenja;
• organizirati tok preusmjerene struje samo u jednom smjeru.

Uloga kolekcionara

Uređaj koji se zove razdjelnik može učiniti oboje. Njegova razlika od sklopa kontaktne četke je u tome što njegova baza nije prsten vodiča, već skup segmenata izoliranih jedan od drugog. Svaki kraj rotacijskog kruga spojen je na odgovarajući sektor kolektora, a dvije stacionarne ugljene četke uklanjaju električnu struju iz komutatora.

Kolektor je konstruiran na način da, bez obzira na polaritet na krajevima petlje i fazu rotacije rotora, kontaktna skupina osigurava struju željenog smjera prilikom prijenosa na opterećenje. Namoti u praktičnim dinamima sastoje se od mnogo segmenata, stoga se za generatore istosmjerne struje, zbog potrebe njihove komutacije, pokazao poželjnijim krug u kojem se armatura s induktivnim zavojnicama rotira u magnetskom polju.

Napajanje elektromagneta

Klasični dinamo koriste trajni magnet za induciranje polja. Ostatak istosmjernih generatora treba struju za elektromagnete. U takozvanim odvojeno pobuđenim generatorima za to se koriste vanjski izvori istosmjerne struje. Samopobuđeni uređaji koriste dio vlastite električne energije za pogon elektromagneta. Pokretanje takvih generatora nakon zaustavljanja ovisi o njihovoj sposobnosti akumuliranja zaostalog magnetizma. Ovisno o načinu spajanja uzbudnih svitaka s namotima armature, dijele se:

• šant (s paralelnom pobudom);
• Serijski (sa sekvencijalnom pobudom);
• mješovita pobuda (s kombinacijom šanta i serijske).

Vrste uzbude primjenjuju se ovisno o potrebnoj kontroli napona. Na primjer, generatori koji se koriste za punjenje baterija trebaju jednostavnu kontrolu napona. U ovom slučaju, tip šanta bi bio prikladan tip. Zasebno uzbuđeni generator koristi se kao stroj koji proizvodi energiju za putnički lift, budući da takvi sustavi zahtijevaju složenu kontrolu.

Primjena generatora kolektora

Mnoge istosmjerne generatore napajaju izmjenični motori u kombinacijama koje se nazivaju motor generatorski setovi. Ovo je jedan od načina za promjenu AC u DC. Postrojenja za galvanizaciju koja elektrokemijski proizvode aluminij, klor i neke druge materijale zahtijevaju puno istosmjerne struje.

Dizel generatori također opskrbljuju istosmjernom strujom lokomotive i brodove. Budući da su kolektori složeni i nepouzdani uređaji, DC generatori se često zamjenjuju strojevima koji proizvode izmjeničnu struju u kombinaciji s elektroničkim. Preklopni generatori našli su primjenu u mrežama male snage, omogućujući korištenje dinamo s permanentnim magnetom bez uzbudnih krugova.

Postoje i druge vrste uređaja koji su sposobni proizvoditi električnu energiju. To uključuje elektrokemijske baterije, termoelektrične i fotonaponske ćelije, pretvarače goriva. No, u usporedbi s AC/DC indukcijskim generatorima, njihov je udio u globalnoj proizvodnji energije zanemariv.

Električna oprema svakog vozila uključuje generator- uređaj koji pretvara mehaničku energiju primljenu iz motora u električnu energiju. Zajedno s regulatorom napona naziva se generatorski set. Alternatori su ugrađeni na moderne automobile. U najvećoj mjeri zadovoljavaju zahtjeve.

Zahtjevi za generator:

• izlazni parametri generatora moraju biti takvi da do progresivnog pražnjenja baterije ne dođe ni u jednom načinu vožnje vozila;
• napon u mreži vozila koji napaja generator mora biti stabilan u širokom rasponu promjena brzine i opterećenja.

Potonji zahtjev je zbog činjenice da je akumulatorska baterija vrlo osjetljiva na stupanj stabilnosti napona. Prenizak napon uzrokuje nedovoljno punjenje akumulatora i kao posljedicu poteškoće pri pokretanju motora, a previsok napon dovodi do prekomjernog punjenja akumulatora i posljedično do njegovog ubrzanog kvara.

Načelo rada generatora i njegov temeljni dizajn isti su za sve automobile, razlikuju se samo u kvaliteti izrade, dimenzijama i mjestu spojnih čvorova.

Glavni dijelovi generatora:

1. Remenica- služi za prijenos mehaničke energije s motora na osovinu generatora pomoću remena;
2. Kućište generatora sastoji se od dva poklopca: prednjeg (sa strane remenice) i stražnjeg (sa strane kliznih prstenova), namijenjenih za montažu statora, ugradnju generatora na motor i postavljanje ležajeva (nosača) rotora. Stražnji poklopac sadrži ispravljač, sklop četkice, regulator napona (ako je ugrađen) i vanjske stezaljke za spajanje na sustav električne opreme;
3. Rotor- čelična osovina s dvije čelične čahure kpyuvo oblika smještene na njoj. Između njih nalazi se uzbudni namot, čiji su vodovi spojeni na klizne prstenove. Generatori su opremljeni pretežno cilindričnim bakrenim kliznim prstenovima;
4. Stator- paket izrađen od čeličnih limova u obliku cijevi. U svojim žljebovima nalazi se trofazni namot, u kojem se stvara snaga generatora;
5. Montaža s ispravljačkim diodama- kombinira šest snažnih dioda, utisnute u tri u pozitivnom i negativnom hladnjaku;
6. Regulator napona- uređaj koji pri promjeni električnog opterećenja, brzine rotora alternatora i temperature okoline održava napon unutarnje mreže vozila unutar propisanih granica;
7. Sklop četke- plastična konstrukcija koja se može skinuti. Ima četke s oprugom u kontaktu s prstenovima rotora;
8. Zaštitni poklopac za diodni modul.

Razmotrite dijagram električnog povezivanja elemenata generatora.


Shematski dijagram agregata:
1. Prekidač za paljenje;
2. Kondenzator za suzbijanje smetnji;
3. Punjiva baterija;
4. Lampica-indikator zdravlja generatora;
5. Pozitivne diode strujnog ispravljača;
6. Negativne diode ispravljača snage;
7. Diode uzbudnog namota;
8. Namoti tri faze statora;
9. Uzbudni namot (rotor);
10. Sklop četke;
11. Regulator napona;
B + Izlaz generatora "+";
B- "Masa" generatora;
D + Terensko napajanje, referentni napon za regulator napona.

Generator se temelji na učinku elektromagnetske indukcije. Ako zavojnicu, na primjer, izrađenu od bakrene žice, probije magnetski tok, tada se, kada se promijeni, na priključcima zavojnice pojavljuje električni napon, proporcionalan brzini promjene magnetskog toka. Obrnuto, za stvaranje magnetskog toka dovoljno je proći električnu struju kroz zavojnicu. Dakle, za dobivanje izmjenične električne struje potrebni su izvor izmjeničnog magnetskog polja i zavojnica iz koje će se izravno ukloniti izmjenični napon.

Formiraju se uzbudni namot sa sustavom polova, osovinom i kliznim prstenovima rotor, njegov najvažniji rotirajući dio, koji je izvor izmjeničnog magnetskog polja.

Rotor generatora 1. osovina rotora;
2. stupovi rotora;
3. uzbudni namot;
4. klizni prstenovi.
Sustav polova rotora ima rezidualni magnetski tok, koji je prisutan čak iu odsutnosti struje u namotu polja. Međutim, njegova vrijednost je mala i sposobna je osigurati samopobudu generatora samo pri prevelikim brzinama. Stoga, za početno magnetiziranje rotora, mala struja prolazi kroz njegov namot iz baterije, obično kroz lampu za praćenje performansi generatora. Jačina te struje ne smije biti prevelika da ne bi ispraznila bateriju, ali ni premala kako bi se generator mogao pobuđivati ​​već u praznom hodu motora. Na temelju ovih razmatranja, snaga ispitne svjetiljke obično je 2 ... 3 vata. Nakon što napon na namotima statora dosegne radnu vrijednost, žarulja se gasi, a uzbudni namot se napaja iz samog generatora. U tom slučaju generator radi na samopobudu.

Izlazni napon se uklanja iz namoti statora... Kada se rotor okreće suprotno zavojnicama statorskog namota, naizmjenično se pojavljuju "sjeverni" i "južni" pol rotora, odnosno mijenja se smjer magnetskog toka koji prodire u zavojnicu statora, što uzrokuje pojavu izmjeničnog napona u njemu. Frekvencija ovog napona ovisi o brzini vrtnje rotora generatora i broju njegovih parova polova.

Stator generatora
1. statorski namot;
2. namotavanje zaključaka;
3. magnetski krug.
Statorski namot je trofazni. Sastoji se od tri odvojena namota, koja se nazivaju fazni namoti ili jednostavno faze, namotana prema određenoj tehnologiji na magnetskom krugu. Napon i struje u namotima su pomaknute jedna u odnosu na drugu za trećinu perioda, t.j. 120 električnih stupnjeva kao što je prikazano.

Oscilogrami faznih napona namota
U 1, U 2, U 3 - napon namota;
T - razdoblje signala (360 stupnjeva);
F - fazni pomak (120 stupnjeva).
Fazni namoti mogu biti povezani zvijezdom ili trouglom.


Vrste spajanja namota
1. "zvijezda";
2. "trokut".
Kada je spojen u "trokut", struja u svakom od namota je 1,7 puta manja od struje koju daje generator. To znači da je s istom strujom koju dovodi generator, struja u namotima kada je spojena na "trokut" mnogo manja od struje "zvijezde". Stoga se u generatorima velike snage često koristi spoj "trokut", budući da se pri manjim strujama namoti mogu namotati tanđom žicom koja je tehnološki naprednija. Za zvjezdaste spojeve može se koristiti i tanja žica. U ovom slučaju, namot je napravljen od dva paralelna namota, od kojih je svaki spojen u "zvijezdu", odnosno dobije se "dvostruka zvijezda".

Ugrađena mreža automobila zahtijeva stalan napon. Stoga namot statora napaja mrežu na vozilu kroz ispravljač ugrađen u generator. Ispravljač za trofazni sustav sadrži šest energetskih poluvodičkih dioda, od kojih su tri spojene na "+" terminal generatora, a ostale tri na "-" ("uzemljenje") terminal. Poluvodičke diode su u otvorenom stanju i ne pokazuju značajan otpor prolasku struje kada se na njih primijeni napon u smjeru naprijed i praktički ne propuštaju struju pri obrnutom naponu. Treba napomenuti da izraz "ispravljačka dioda" ne skriva uvijek poznati dizajn, koji ima kućište, vodove itd. ponekad je to samo poluvodički silicijski spoj zapečaćen na hladnjaku.

Montaža s ispravljačkim diodama
1.energetske diode;
2. dodatne diode;
3. hladnjak.
Mnogi proizvođači, kako bi zaštitili elektroničke komponente automobila od prenapona, zamjenjuju diode energetskog mosta zener diodama. Razlika između zener diode i ispravljačke diode je u tome što kada se na nju dovede napon u suprotnom smjeru, ona ne propušta struju samo do određene vrijednosti tog napona, koja se naziva stabilizacijski napon. Obično u energetskim zener diodama, stabilizacijski napon je 25 ... 30 V. Kada se taj napon postigne, zener diode "probijaju", odnosno počinju propuštati struju u suprotnom smjeru, iu određenim granicama promjena jačine ove struje, napon na zener diodi i, posljedično, i na izlazu "+" generatora ostaju nepromijenjeni, ne dostižući opasne vrijednosti za elektroničke komponente. Svojstvo zener diode da održava konstantan napon na svojim stezaljkama nakon "kvara" također se koristi u regulatorima napona.

Kao što je gore navedeno, naponi na namotima se mijenjaju duž krivulja blizu sinusoida iu nekim trenucima su pozitivni, a u drugima negativni. Ako se pozitivni smjer napona u fazi uzme duž strelice usmjerene na nultu točku namota statora, a negativan od nje, tada, na primjer, za trenutak t kada napon druge faze nema, prva faza je pozitivna, a treća negativna. Smjer faznih napona odgovara strelicama prikazanim na slici.

Smjer struja u namotima i ispravljaču generatora

Struja kroz namote, diode i opterećenje će teći u smjeru ovih strelica. Uzimajući u obzir sve druge trenutke u vremenu, lako je osigurati da u trofaznom sustavu napon koji nastaje u namotima faza generatora, diode energetskog ispravljača idu iz otvorenog u zatvoreno i natrag na takav način da struja u opterećenju ima samo jedan smjer - od "+" terminala generatorske instalacije do njegovog izlaza "-" ("masa"), tj. u opterećenju teče stalna (ispravljena) struja.

U značajnom broju tipova generatora uzbudni namot je spojen na vlastiti ispravljač, sastavljen na tri diode. Ovaj spoj namota polja sprječava da struja pražnjenja akumulatora teče kroz njega kada motor automobila ne radi. Ispravljačke diode namota polja rade na sličan način, opskrbljujući ovaj namot ispravljenom strujom. Štoviše, ispravljač uzbudnog namota također uključuje 6 dioda, od kojih su tri zajedničke s ispravljačem snage (negativne diode). Struja uzbude je znatno manja od struje koju generator dovodi do opterećenja. Stoga se male diode niske struje za struju ne veću od 2 A koriste kao diode uzbudnog namota (za usporedbu, diode ispravljača snage omogućuju protok struje do 25 ... 35 A).

Ako je potrebno povećati snagu generatora, koristi se dodatna ruka ispravljača.

Takav ispravljački krug može se odvijati samo kada su namoti statora spojeni na "zvijezdu", budući da se dodatni krak napaja iz "nulte" točke "zvijezde". Kada bi se fazni naponi mijenjali čisto sinusno, te diode uopće ne bi sudjelovale u procesu pretvaranja izmjenične struje u istosmjernu. Međutim, u stvarnim generatorima oblik faznih napona se razlikuje od sinusoida. To je zbroj sinusoida, koji se nazivaju harmonijske komponente ili harmonici - prvi, čija se frekvencija poklapa s frekvencijom faznog napona, i najviši, uglavnom treći, čija je frekvencija tri puta veća od prve .

Pravi oblik faznog napona kao zbroj dvaju harmonika:
1.napon faznog namota;
2. prvi harmonik;
3. treći harmonik;
Iz elektrotehnike je poznato da u linijskom naponu, odnosno u naponu koji se dovodi u ispravljač i ispravlja, treći harmonik nedostaje. To je zbog činjenice da se treći harmonici svih faznih napona podudaraju u fazi, odnosno istovremeno postižu iste vrijednosti i istovremeno se međusobno balansiraju i poništavaju u linijskom naponu. Dakle, treći harmonik je prisutan u faznom naponu, ali ne i u linearnom naponu. Posljedično, snagu koju razvija treći harmonik faznog napona potrošači ne mogu koristiti. Za korištenje ove snage dodaju se diode, spojene na nultu točku faznih namota, odnosno na točku na koju djeluje djelovanje faznog napona. Dakle, ove diode samo ispravljaju napon trećeg harmonika faznog napona. Korištenje ovih dioda povećava snagu generatora za 5 ... 15% pri brzini većoj od 3000 min -1.

Napon generatora bez regulatora uvelike ovisi o frekvenciji rotacije njegovog rotora, magnetskom toku koji stvara uzbudni namot, a samim tim i o jačini struje u ovom namotu i količini struje koju daje generator potrošačima. Što je veća frekvencija vrtnje i jačina struje uzbude, što je veći napon generatora, što je veća jačina struje njegovog opterećenja, to je ovaj napon manji. Funkcija regulator napona je stabilizacija napona kada se brzina i opterećenje mijenjaju zbog utjecaja na struju uzbude. Ranije su korišteni regulatori vibracija, a zatim i kontaktni tranzistorski. Ove dvije vrste regulatora sada su potpuno zamijenjene elektroničkim.

Izgled elektroničkih regulatora napona

Dizajn elektroničkih poluvodičkih regulatora može biti različit, ali princip rada je isti za sve regulatore. Naravno, struju u uzbudnom krugu možete promijeniti uvođenjem dodatnog otpornika u ovaj krug, kao što je učinjeno u prethodnim regulatorima napona vibracije, ali ova metoda je povezana s gubitkom snage u ovom otporniku i ne koristi se u elektroničkim uređajima. regulatori. Elektronički regulatori mijenjaju uzbudnu struju uključivanjem i isključivanjem uzbudnog namota iz mreže, dok se relativno trajanje vremena uključivanja uzbudnog namota mijenja. Ako je za stabilizaciju napona potrebno smanjiti uzbudnu struju, vrijeme za uključivanje uzbudnog namota se smanjuje, ako ga je potrebno povećati, ono se povećava.

Nedostatak zadane varijante spajanja regulatora je što regulator održava napon na "D +" terminalu generatora, a potrošači, uključujući akumulatorsku bateriju, su spojeni na "B +" terminal. Osim toga, s ovom aktivacijom, regulator ne percipira pad napona u spojnim žicama između generatora i akumulatora i ne vrši prilagodbe napona generatora kako bi kompenzirao taj pad. Ovi nedostaci su eliminirani u sljedećem krugu, gdje se napon dovodi na ulazni krug regulatora iz čvora gdje bi se trebao stabilizirati, obično je to "B +" terminal generatora.

Neki regulatori napona imaju svojstvo toplinske kompenzacije - promjene napona koji se dovodi u bateriju, ovisno o temperaturi zraka u motornom prostoru za optimalno punjenje baterije. Što je temperatura zraka niža, to više napona mora biti dovedeno do baterije i obrnuto. Vrijednost toplinske kompenzacije doseže do 0,01 V po 1 ° C.

Ako se trajni magnet okreće iznad jezgre na koju je stavljena zavojnica, tada će se magnetsko polje oko zavojnice kontinuirano mijenjati i, kao rezultat fenomena elektromagnetske indukcije, u njemu će nastati izmjenična indukcijska struja. Na tom principu radi indukcijski alternator u kojem se mehanička energija pretvara u električnu.

Riža. 24.6.

Shema indukcijskog alternatora koji se koristi na biciklima prikazana je na slici 24.5. Kada se osmopolni trajni magnet rotira - rotor 1, u statorskom namotu 2 nastaje EMF. Spojena na krajeve 3 i 4 namota, žarulja 5 je pod naponom. Slika 24.6 prikazuje poprečni presjek industrijskog generatora. Stacionarni dio generatora, tj. stator 1, je okvir izrađen od limova mekog magnetskog električnog čelika. Stator ima namot od debele bakrene žice. Rotirajući dio generatora - rotor 2 je elektromagnet, čiji namot 3 napaja poseban istosmjerni generator - uzbudnik. Kada se rotor rotira, magnetsko polje koje prodire u statorski namot povremeno se mijenja, zbog čega se u njemu inducira promjenjivi indukcijski EMF. U termoelektranama se za rotaciju rotora koriste parne turbine. U hidroelektranama se za rotaciju rotora koriste relativno male brzine vodene turbine. Stoga se za dobivanje izmjenične električne struje frekvencije od 50 Hz koriste generatori s rotorima koji imaju veliki broj parova polova.

Izmjenična struja ima niz svojstava sličnih onima istosmjerne struje, ali neka od njezinih svojstava se razlikuju od osobina istosmjerne struje.

Dakle, prolazeći kroz vodiče, izmjenična struja ih zagrijava (kao i istosmjerna). Ovo svojstvo koristi se u električnim grijačima i električnim žaruljama sa žarnom niti.

Oko vodiča kroz koje teče izmjenična struja nužno postoji magnetsko polje, ali ono je, kao i struja, izmjenično. U elektromagnetu koji se napaja izmjeničnom strujom iz mreže, polaritet krajeva magnetskog kruga (jezgre) mijenja se 50 puta u sekundi.

Nije teško provjeriti može li serijski pobuđeni brušeni motor raditi kada se napaja izmjeničnom strujom. Takvi se motori koriste u mnogim kućanskim aparatima (usisavač, sokovnik, ventilator itd.). Doista, kada se promijeni polaritet polova induktora, istovremeno se mijenja i smjer struje u armaturi, pa će se armatura nastaviti okretati u istom smjeru.

KONTROLNA PITANJA

1. Koji je princip rada indukcijskog generatora?
2. Koja svojstva izmjenične struje poznajete?
3. Koji su uređaji indukcijskog turbo i hidrogeneratora? Objasnite sa slika.

4. Zašto rotor turbogeneratora ima jedan par polova, a hidrogenerator mnogo?

Vježbe

1. Dokažite da hidrogenerator HE Bratsk proizvodi izmjeničnu struju frekvencije 50 Hz. Njegov rotor, koji se okreće frekvencijom od 125 okretaja u minuti, ima 24 para polova.
2. Koliko bi parova polova trebao imati hidrogenerator ako mu se rotor vrti frekvencijom od 5 okr/s? Frekvencija inducirane struje je 50 Hz.
3. Dokazati da magnetoelektrični uređaji nisu prikladni za mjerenja u krugovima izmjenične struje, dok su elektromagnetski i elektrodinamički uređaji prikladni.
4. Slika prikazuje graf preuzet sa zaslona osciloskopa. Svaka ćelija odgovara horizontalno 0,01 s, a okomito 20 V. Odredite napon i frekvenciju električne struje.