În ce constă alternatorul. Principalele părți de lucru și conexiunea acestora

Curentul alternativ de frecvență industrială este generat la centralele electrice de către generatoare sincrone de mașini electrice special concepute în acest scop. Principiul de funcționare al acestor unități se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Energia mecanică produsă de o turbină cu abur sau hidraulică este transformată în energie electrică de curent alternativ.

Partea rotativă a motorului sau a rotorului este un magnet electric, care transferă câmpul magnetic generat la stator. Aceasta este partea exterioară a dispozitivului, constând din trei bobine de fire.

Tensiunea este transmisă prin perii și inele colectoare. Inelele rotorului de cupru se rotesc simultan cu arborele cotit și rotorul, drept urmare periile sunt presate împotriva lor. Acestea, la rândul lor, rămân pe loc, permițând transmiterea curentului electric de la elementele staționare ale generatorului părții sale rotative.

Câmpul magnetic produs în acest fel, rotindu-se peste stator, produce curenți electrici, care încarcă bateria.

Modele populare de generatoare de sudare curent alternativ:

Generator curent alternativ

În prezent, există multe tipuri diferite de inducție generatoare... Dar toate constau din aceleași părți de bază. Acesta este, în primul rând, un electromagnet sau magnet permanent, care creează un câmp magnetic și, în al doilea rând, o înfășurare în care este indusă o variabilă. EMF- forta electromotoare (in modelul considerat al generatorului este un cadru rotativ). Deoarece se adaugă EMF indus în spire conectate în serie, amplitudinea EMF de inducție în cadru este proporțională cu numărul de spire din acesta. De asemenea, este proporțională cu amplitudinea fluxului magnetic alternativ (Фm = BS) prin fiecare tură.

Principiul generatorului curent alternativ Următorul. Pentru a obține un flux magnetic mare, la generatoare se folosește un sistem magnetic special, format din două miezuri din oțel electric. Înfășurările care creează un câmp magnetic sunt plasate în fantele unuia dintre miezuri, iar înfășurările în care este indus EMF sunt situate în fantele celuilalt. Unul dintre miezuri (de obicei interior), împreună cu înfășurarea sa, se rotește în jurul unei axe orizontale sau verticale. Prin urmare, se numește rotor. Miezul fix cu înfășurarea sa se numește stator. Distanța dintre miezurile statorului și rotorului este făcută cât mai mică pentru a crește fluxul de inducție magnetică.

În modelul de generator prezentat în figură, se rotește un cadru de sârmă, care este un rotor (deși fără miez de fier). Câmpul magnetic creează un magnet permanent staționar. Desigur, s-ar fi putut proceda invers: rotiți magnetul și lăsați cadrul nemișcat.

În generatoarele industriale mari, electromagnetul, care este rotorul, este cel care se rotește, în timp ce înfășurările în care este indus EMF sunt așezate în fantele statorului și rămân staționare. Faptul este că este necesar să se furnizeze curent rotorului sau să îl îndepărteze din înfășurarea rotorului în circuitul extern folosind contacte glisante. Pentru aceasta, rotorul este echipat cu inele colectoare atașate la capetele înfășurării sale.

Fig. 1. Schema structurala alternator actual.

Plăcile fixe - perii - sunt presate pe inele și conectează înfășurarea rotorului cu circuitul extern. Puterea curentului în înfășurările electromagnetului, care creează un câmp magnetic, este mult mai mică decât puterea curentului dat de generator circuitului extern. Prin urmare, este mai convenabil să eliminați curentul generat din înfășurările staționare și să furnizați un curent relativ slab electromagnetului rotativ prin contacte glisante. Acest curent este generat de un generator separat de curent continuu (excitator) situat pe arborele din stânga (În prezent, curentul continuu în înfășurarea rotorului este furnizat cel mai adesea de la înfășurarea statorului aceluiași generator printr-un redresor).

În generatoarele de putere redusă, câmpul magnetic este creat de un magnet permanent rotativ. În acest caz, inelele și periile nu sunt deloc necesare.

Apariția unui EMF în înfășurările statorului statorului se explică prin apariția unui câmp electric vortex în acestea, generat de o modificare a fluxului magnetic în timpul rotației rotorului.

Generatorul electric modern este o structură impunătoare din fire de cupru, materiale izolante și structuri din oțel. Cu dimensiuni de câțiva metri, cele mai importante părți ale generatoarelor sunt fabricate cu precizie milimetrică. Nicăieri în natură nu există o astfel de combinație de părți în mișcare care ar putea genera energie electrică la fel de continuu și economic.

CURENT ALTERNATIV

Arborele generatorului este antrenat de un scripete montat pe arborele cotit al motorului de o curea trapezoidala. Raportul de transmisie al transmisiei cu curele trapezoidale este 1,7-2,0. Când mașina este în mișcare, turația arborelui cotit la ralanti pentru motoarele moderne este de 500-600 rpm, frecvența maximă este de 4000-5000 rpm. Astfel, multiplicitatea modificărilor turației motorului și, în consecință, arborele generatorului poate ajunge la 8 - 10. Tensiunea generatorului depinde de viteza arborelui său. Cu cât frecvența este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea generatorului. Cu toate acestea, toate dispozitivele electrice ale mașinii, în special lămpile și instrumentele

dispozitivele sunt proiectate pentru a fi alimentate de la o tensiune constantă de 12 sau 24 V. Menținerea unei tensiuni constante a generatorului indiferent de modificările turației și sarcinii generatorului (pornirea consumatorilor) se realizează printr-un dispozitiv special numit tensiune regulator.

Când turația motorului scade sub 500-700 rpm, tensiunea generatorului devine mai mică decât tensiunea bateriei. Dacă bateria nu este deconectată de la generator, aceasta va începe să se descarce în generator, ceea ce poate duce la supraîncălzirea izolației înfășurării generatorului și la descărcarea bateriei. Când turația motorului crește, generatorul trebuie reconectat la sistemul electric. Includerea generatorului în sistemul electric atunci când tensiunea acestuia este mai mare decât tensiunea bateriei, iar deconectarea generatorului de la rețea când tensiunea acestuia este mai mică decât tensiunea bateriei, se realizează printr-un dispozitiv special numit releu de curent invers.

Generatorul este proiectat să furnizeze un anumit curent maxim pentru un anumit generator, totuși, în cazul unei defecțiuni în sistemul electric (baterie descărcată, scurtcircuit etc.), generatorul poate furniza un curent mai mare decât cel pentru care acesta este proiectat. Funcționarea pe termen lung a generatorului în acest mod va duce la supraîncălzirea acestuia și arderea izolației înfășurării. Pentru a proteja generatorul de suprasarcină, se folosește un dispozitiv special numit limitator de curent.

Toate cele trei dispozitive - regulator de tensiune, releu de curent invers și limitator de curent - sunt combinate într-un singur dispozitiv numit releu-regulator.

În unele generatoare, de exemplu, G-250, curentul alternativ, un releu de curent invers și un limitator de curent pot lipsi, dar designul generatorului conține dispozitive care îndeplinesc funcțiile acestor dispozitive.

În fig. 1 prezintă dispozitivul alternatorului G-250. Generatorul are un stator 6 cu o înfășurare trifazată realizată sub formă de bobine separate montate pe dinții statorului. Fiecare fază are șase bobine conectate în serie. Înfășurările statorului de fază sunt conectate în stea, iar bornele lor de ieșire sunt conectate la unitatea redresoare 10.

Dispozitiv alternator curent G-250

Carcasa statorului este alcătuită din plăci electrice individuale de oțel. Înfășurarea de excitație 4 a generatorului este realizată sub formă de bobină și este plasată pe o bucșă de oțel a polilor rotorului în formă de cioc 13. Bucșa, polii rotorului în formă de cioc și inelele colectoare 5 sunt fixate rigid pe arborele rotorului 3 (ajustare prin presare pe moletare). Câmpul magnetic creat de înfășurarea de excitație, care trece prin capetele polilor în formă de cioc, formează polii nord și sud pe rotor (Fig. 2) (EV Mikhailovsky, „Dispozitivul mașinii”, p. 163) .

Când rotorul se rotește, câmpul magnetic al polilor rotorului traversează spirele bobinelor de înfășurare a statorului, inducând o f.e.m. variabilă în fiecare fază.

Circuit de redresare curent alternativ

Curentul din înfășurarea de câmp este furnizat prin periile 8 (Fig. 1) și inelele colectoare 5, la care sunt lipite capetele înfășurării de câmp. Periile sunt fixate în suportul periei 9.

Statorul generatorului este fixat între capacele 1 și 7 prin intermediul unor șuruburi de prindere, care au suporturi pentru atașarea generatorului la motor. În capacul 1 pe partea de antrenare, în partea de sus, există un orificiu filetat pentru atașarea unei bare de tensionare, cu care se reglează tensiunea curelei de antrenare a alternatorului. Capacele sunt turnate dintr-un aliaj de aluminiu.

Pentru a reduce uzura, scaunul rulmentului cu bile din capacul posterior 7 și orificiile din suporturile capacului sunt întărite cu bucșe de oțel.

Capacele conțin rulmenți cu bile 2 și 12 cu etanșări pe două fețe și unsoare pentru întreaga durată de viață a rulmentului.

Un ventilator extern 14 (Fig. 1) și un scripete 15 sunt atașate la capătul proeminent al arborelui rotorului 3. Capacele au ferestre de ventilație prin care trece aerul de răcire. Direcția de mișcare a aerului de răcire este de la capacul de pe partea laterală a inelelor colectoare la ventilator.

În capacul de pe partea laterală a inelelor colectoare, este instalată o unitate redresor 10, asamblată din supape de silicon (diode), permițând o temperatură de funcționare a carcasei plus 150 ° C.

Tipuri de unități redresoare

Bloc redresor VBG-1. (Fig. 4) constă din trei monoblocuri conectate la un circuit redresor trifazat cu undă completă

Fiecare două supape redresoare sunt amplasate într-un monobloc, care acționează simultan ca un radiator și conductiv vindecat din punctul central al circuitului 3. În carcasa monobloc-radiator 4 există două prize, în care sunt colectate joncțiunile pn ale supapelor redresoare. . Într-un cuib, joncțiunea pn are o zonă p pe corp, iar în celălalt - o zonă p. Zonele de tranziție opuse au cabluri flexibile 9 care conectează monoblocul la barele de conectare 2. Busul negativ al unității redresoare este conectat la corpul generatorului. În proiectele ulterioare ale unităților de redresare BPV-4-45 (Fig. 4, b) pentru un curent de 45 A, se folosesc supape de siliciu de tip VA-20, care sunt presate în radiatoare 12 cu polaritate negativă și pozitivă, trei supape fiecare. Radiatoarele de căldură sunt izolate unele de altele prin bucșe-izolatoare din plastic 13. Curentul invers al supapelor nu depășește 3 mA, iar cel al unității asamblate este de 10 mA. Pentru generatoarele cu o putere maximă de până la 1200 W t (G-228), se folosesc unități de redresare cu siliciu VBG-7-G pentru un curent de 80 A (Fig. 4, c) sau BPV-7-100. În unitățile BPV-7T și BPV-7-100 se folosesc valve VA-20, câte două în paralel în fiecare braț, câte șase valve în fiecare radiator. Unitatea BPV-7-100 pentru un curent de 100 A și circuitul său electric sunt prezentate în Fig. 4, d.

Pentru a reduce nivelul de interferență radio în unități, VBR-7-G și BPV-7-100, un condensator cu o capacitate de 4,7 μF este instalat paralel cu bornele "+" și "-" ale generatorului. Vederea generală a supapei BA -20 este prezentată în Fig. 5. Curentul nominal al supapei este de 20 A. Pentru simplificarea circuitului, conexiunile electrice, supapele sunt produse în două versiuni - cu polaritate directă și inversă față de carcase (Fig. 5, b). La supapele cu polaritate directă „+” al redresării va fi pe corp, în supapele cu polaritate inversă va fi „-” al curentului redresat.

Supapele cu polaritate directă și inversă se disting prin culoarea marcajului aplicat cu vopsea pe fundul carcasei. Supapele cu polaritate pozitivă: („+” pe corp) sunt marcate cu vopsea roșie, iar supapele cu polaritate inversă („-” pe corp) sunt marcate cu negru.

Supapă din silicon VA-20

Schema electrică pentru conectarea înfășurărilor generatorului și redresoarelor este prezentată în Fig. 3, a. Când rotorul generatorului se rotește în fiecare fază, este indusă o tensiune alternativă, modificarea în care pentru o perioadă este prezentată în Fig. 3, b. După îndreptare, curbele de tensiune de fază vor lua forma prezentată în Fig. 3, c. Tensiunea redresată va fi aproape constantă (linia 1 din Fig. 3, c), iar frecvența de ondulare a tensiunii redresate va fi de șase ori mai mare decât frecvența în înfășurările de fază (Yu.I. Borovskikh, „Dispozitivul mașinilor” , p. 183).

Odată cu creșterea vitezei de rotație, crește frecvența curentului indus în înfășurările de fază ale generatorului. curent alternativ, iar rezistența inductivă a înfășurărilor crește. Prin urmare, la o frecvență mare de rotație a rotorului, când generatorul poate furniza putere maximă, nu există pericolul supraîncărcării acestuia, deoarece curentul generatorului este limitat de rezistența inductivă crescută a înfășurărilor sale. Acest fenomen în generatoare curent alternativ se numeşte proprietatea autolimitării. Generatoarele auto G-250, G-270, G-221 și altele sunt proiectate în așa fel încât să nu aibă nevoie de un limitator de curent.

Proprietatea supapelor de a trece curentul într-o singură direcție (de la generator la acumulator) elimină necesitatea instalării unui releu de curent invers în releul-regulator. Astfel, un releu-regulator funcționează cu un generator auto curent alternativ, poate fi folosit doar un regulator de tensiune. Acest lucru simplifică foarte mult designul și reduce dimensiunea, greutatea și costul releului-regulator. În fig. 3, a prin săgeți. După cum se poate observa din diagramă, dacă înfășurările primei faze sunt alternative în direcția curentului, curentul din circuitul de sarcină (Rн) va fi constant. Procesul este similar în alte faze.

II. ATUNCI. GENERATOR

Defecțiunile și defecțiunile generatorului sunt: ​​circuit deschis sau scurtcircuit în înfășurarea statorului a generatorului sau în înfășurarea de excitație, încălcarea contactului periilor cu inelele și scântei ale periilor, uzura lagărelor generatorului, defecțiunea sau slăbirea arcul suportului periei, defectarea diodelor din redresor, slăbirea tensiunii (tensiune excesivă) a curelei de transmisie.

Defecțiunile alternatorului sunt detectate prin citirea unui ampermetru sau a unui bec de avertizare. Ampermetrul cu un generator defect va indica o descărcare, iar lampa de semnalizare va fi aprinsă când motorul este pornit. Pierderea contactului periilor cu inelele apare din cauza murdăriei, arsurilor sau uzurii, ciobirii sau uzurii periilor, precum și slăbirii sau spargerii arcurilor de presiune ale periilor. Contaminarea inelului trebuie șters cu o cârpă curată, inelele arse trebuie curățate cu hârtie de sticlă, peria uzată trebuie înlocuită cu una nouă și frecată peste inel.

III. DIAGNOSTICUL GENERATORULUI

Diagnosticarea generatoarelor se rezumă la verificarea tensiunii de limitare și a sănătății generatorului. Pentru a efectua această operațiune, trebuie să porniți voltmetrul în paralel cu consumatorii de curent. Se verifică tensiunea de limitare cu consumatorii de curent porniți (lumini și lămpi) și se mărește turația arborelui cotit al motorului. Ar trebui să fie în intervalul 13,5-14,2 V. Performanța generatorului este evaluată de tensiune atunci când toți consumatorii sunt porniți la o viteză corespunzătoare puterii complete a generatorului, care ar trebui să fie de cel puțin 12 V. și defecțiuni rare ale generatorului , cum ar fi circuitul întrerupt sau scurtcircuit al înfășurărilor statorului la masă, deschiderea sau defectarea diodelor redresoare, datorită rezervelor semnificative de performanță a generatorului.

Aceste defecțiuni sunt ușor de identificat prin forma caracteristică a oscilogramelor asociată în primul rând cu o creștere a intervalului de fluctuații de tensiune. Cu generatorul funcționând corespunzător, intervalul de fluctuații de tensiune în rețea nu depășește 1-1,2 V, ceea ce se datorează includerii periodice a înfășurării primare a bobinei de aprindere în circuitul de sarcină. Este ușor de citit din oscilograma osciloscopului motortester (Elkon S -300, Elkon S -100A, K-461, K-488).

Cu o diodă perforată (în scurtcircuit), ca urmare a proprietăților sale de redresare, intervalul de fluctuație a tensiunii crește la 2,5-3 V. cu o scădere generală a frecvenței sale de vibrație. Nivelul mediu de tensiune afișat de voltmetru nu se modifică, totuși, supratensiunile duc la o scădere a durabilității bateriei și a altor elemente ale echipamentelor electrice (VL Rogovtsev, „Proiectarea și funcționarea vehiculelor”, p.391).

Astfel, utilizarea simultană a unui osciloscop și a unui voltmetru vă permite să diagnosticați rapid și obiectiv generatoarele și releu-regulatoarele. curent alternativ... Creșterea tensiunii generatorului cu 10-12% mai mult decât cea calculată reduce durata de viață a bateriilor de stocare de 2-3 ori.

Un generator defect este înlocuit sau reparat într-un magazin electric, tensiunea de limitare a releului-regulator este reglată de tensiunea arcului armăturii, iar dacă acest lucru nu este posibil, releul-regulator este și el înlocuit. Releele-reglatoare cu tranzistori fără contact se reglează numai într-un magazin de electricitate.

29 GENERATOARE ELECTRICE CURENT ALTERNATIV

Direcțiile științifice, cercetări în care s-au dovedit a fi la fel de fructuoase ca și în domeniul curenților de înaltă frecvență, sunt puține. Proprietățile unice ale acestor curenți și natura izbitoare a fenomenelor pe care le-au demonstrat, au captat imediat atenția tuturor. oamenii de știință s-au arătat interesați de cercetarea în acest domeniu, inginerii au devenit interesați de perspectiva aplicării lor industriale, iar medicii au văzut în ei un mijloc mult așteptat de tratare eficientă a bolilor corporale. De când primele mele lucrări de cercetare au fost publicate în 1891, s-au scris sute de volume pe această temă și s-au tras nenumărate concluzii despre acest nou fenomen. Cu toate acestea, această direcție științifică și tehnică se află în perioada de formare, iar viitorul păstrează ceva incomparabil mai semnificativ în adâncul său.

De la bun început am fost conștient de necesitatea urgentă de a crea dispozitive eficiente care să îndeplinească cerințele în creștere rapidă și, pe parcursul a opt ani, îndeplinind în mod constant promisiunile făcute mai devreme, am dezvoltat cel puțin cincizeci de tipuri de convertoare sau generatoare electrice, curent alternativ, impecabil din toate punctele de vedere și adus într-o asemenea măsură.perfecțiune, încât nici acum niciunul nu a putut aduce îmbunătățiri semnificative. Dacă m-aș fi ghidat după considerente practice, poate aș fi început o afacere excelentă și profitabilă, oferind servicii semnificative omenirii pe parcurs. Dar forța circumstanțelor și perspectivele nevăzute anterior ale unor realizări și mai semnificative mi-au îndreptat eforturile într-o altă direcție. Și acum totul merge la faptul că în curând piața va vinde dispozitive care, în mod ciudat, au fost create acum douăzeci de ani!

Aceste generatoare sunt special concepute pentru a funcționa în rețelele de iluminat AC și DC, pentru a crea oscilații amortizate și neamortizate cu frecvență, amplitudine și tensiune setate într-o gamă largă. Sunt compacte, autonome, nu necesită întreținere pentru o perioadă lungă de timp și vor fi considerate foarte convenabile și utile în diverse domenii, de exemplu, pentru telegraf și telefon fără fir; pentru conversia energiei electrice; pentru formarea de compuși chimici prin fuziune și atașare; pentru sinteza gazelor; pentru producerea de ozon; pentru iluminarea, sudarea, profilaxia sanitară și dezinfecția spațiilor municipale, medicale și rezidențiale, precum și pentru multe alte scopuri în laboratoare științifice și întreprinderi industriale. Deși aceste convertoare nu au fost niciodată descrise înainte, principiile generale ale designului lor sunt expuse integral în publicațiile și brevetele mele, mai detaliat în data de 22 septembrie 1896 și, prin urmare, cred că, câteva fotografii atașate și scurtul însoțitor. explicația va oferi informații cuprinzătoare dacă vor fi necesare.

Principalele părți ale unui astfel de generator sunt un condensator, o bobină de auto-inducție pentru stocarea unui potențial ridicat, un întrerupător și un transformator, care este alimentat de descărcări periodice ale condensatorului. Dispozitivul include cel puțin trei și, de obicei, patru, cinci sau șase elemente de reglare; reglarea eficienței se realizează în mai multe moduri, cel mai adesea folosind un simplu șurub de reglare. În condiții favorabile se poate obține o eficiență de până la 85%, adică se poate spune că energia furnizată de la sursa de alimentare poate fi regenerată în circuitul secundar al transformatorului. Dacă principalul avantaj al acestui tip de aparat se datorează în mod clar capabilităților remarcabile ale condensatorului, atunci anumite calități specifice sunt o consecință a formării unui circuit în serie, cu condiția ca relațiile armonice exacte să fie respectate și pierderile prin frecare, precum și ca și alte pierderi, sunt minimizate, ceea ce este unul dintre obiectivele principale ale acestui proiect.

În general, dispozitivele pot fi împărțite în două clase: una în care întrerupătorul are contacte solide, iar cealaltă în care fabricarea și spargerea se face cu mercur. Figurile 1 până la 8, inclusiv, arată primul tip, iar celelalte îl prezintă pe al doilea. Primele sunt capabile să atingă o eficiență mai mare, ținând cont de faptul că pierderile de la închidere și deschidere sunt reduse la minimum, iar rezistența de tranziție care provoacă amortizarea oscilațiilor este mică. Acestea din urmă sunt de preferat să fie utilizate în cazurile în care este necesară o putere mare de ieșire și un număr mare de pauze pe secundă. motorul și tocatorul consumă, desigur, o anumită cantitate de energie, a cărei pondere va fi însă cu cât mai mică, cu atât puterea instalației este mai mare.

Figura 1 prezintă unul dintre primele tipuri de generatoare construite în scopuri experimentale. Condensatorul este așezat într-o cutie dreptunghiulară de mahon, pe care este montată o bobină de autoinducție, ale cărei spire, subliniez, sunt împărțite în două secțiuni, conectate în paralel sau în serie, în funcție de tensiunea de alimentare de 110 sau 220. volți. Din cutie ies patru tije de cupru cu o placă cu contacte cu arc și șuruburi de reglare fixate pe ele; deasupra cutiei sunt două fire masive conectate la înfășurarea primară a transformatorului. Două tije sunt folosite pentru a se conecta la condensator, iar celelalte două sunt folosite pentru a se conecta la bornele întreruptorului din fața bobinei de auto-inducție și a condensatorului. Înfășurarea primară a transformatorului constă din mai multe spire de bandă de cupru, la capete ale căror pini scurti sunt lipiți, corespunzând exact bornelor destinate acestora. Înfășurarea secundară este formată din două părți, înfășurate în așa fel încât să minimizeze propria capacitate și, în același timp, să permită bobinei să reziste la tensiuni foarte mari între bornele sale din centru, care sunt conectate la bornele pe doi stâlpi de cauciuc proeminenți. Ordinea conexiunilor în circuit poate varia ușor, dar de obicei sunt prezentate schematic în numărul din mai al Electrical Experimenter de la pagina 89, care se referă la transformatorul meu proiectat pentru funcționare în alternatoare, a cărui fotografie este plasată la pagina 16. din aceleaşi numere ale revistei. Principiul de funcționare al dispozitivului este următorul. Când întrerupătorul este pornit, curentul de la sursa de alimentare trece prin bobina de auto-inducție, magnetizând miezul de fier din interiorul acesteia și deconectând contactele întreruptorului. curentul indus încarcă condensatorul la o tensiune ridicată, iar după ce contactele sunt închise, energia acumulată este descărcată prin înfășurarea primară, provocând o serie lungă de oscilații care excită înfășurarea secundară reglată.

Il. 1. Un generator creat în scopuri experimentale

Dispozitivul s-a dovedit a fi extrem de util în realizarea a tot felul de experimente de laborator. De exemplu, la investigarea fenomenelor de impedanță, transformatorul a fost îndepărtat și o placă de cupru îndoită a fost conectată la bornele. Placa a fost adesea înlocuită cu o bobină circulară mare pentru a demonstra fenomenele de inducție la distanță, adică capacitatea de a excita circuite rezonante utilizate în diferite studii și măsurători. Un transformator potrivit pentru orice aplicație poate fi ușor fabricat și conectat la orice intrare, obținând astfel mari economii de timp și forță de muncă. Contrar presupunerilor, starea contactelor întreruptorului nu a cauzat prea multe probleme, în ciuda faptului că curentul care trecea prin ele era mare, adică în prezența rezonanței, un curent puternic a apărut numai atunci când circuitul era închis și a fost exclusă posibilitatea unui arc distructiv. Inițial, am folosit contacte de platină și iridiu, ulterior am înlocuit materialul cu material meteorit și, în final, m-am așezat pe wolfram. Acesta din urmă a fost cel mai satisfăcător deoarece permitea muncă continuă timp de multe ore și zile.

Figura 2 prezintă un mic generator proiectat pentru un scop special. Dezvoltarea sa bazat pe ideea de a obține energii mari într-o perioadă foarte scurtă de timp după o pauză relativ lungă. În acest scop, s-a folosit o bobină cu auto-inducție mare și un întrerupător cu acțiune rapidă. Datorită acestui aranjament, condensatorul a fost încărcat la un potențial ridicat. În înfășurarea secundară s-a obținut un curent alternativ rapid și descărcări mari de scântei, potrivite pentru sudarea firelor subțiri, pentru iluminarea lămpilor cu incandescență, pentru aprinderea amestecurilor explozive și alte aplicații similare. Acest dispozitiv a fost, de asemenea, adaptat pentru a fi alimentat cu baterii, iar această modificare s-a dovedit a fi foarte eficientă ca aprindere pentru motoarele pe gaz, pentru care mi s-a acordat brevetul cu numărul 609250 la 16 august 1898. Figura 3 prezintă un generator mare de primă clasă pentru experimente de transmisie fără fir, achiziție de raze X și alte cercetări științifice. Este format dintr-o cutie și doi condensatori plasați în interiorul acesteia, care au o capacitate pe care o pot rezista bobina de încărcare și transformatorul. Întrerupătorul, comutatorul manual și bornele de conectare sunt montate pe partea frontală a bobinei de autoinducție în același mod ca unul dintre arcurile de contact. Corpul condensatorului are trei fire, dintre care cele două exterioare servesc doar pentru conectare, în timp ce cel din mijloc este echipat cu o placă de contact cu șurub pentru a regla intervalul în care circuitul este închis. Arcul vibrator, a cărui unică funcție este de a provoca deschideri intermitente, poate fi reglat variind raportul său de compresie precum și distanța față de miezul de fier situat în centrul bobinei de încărcare folosind cele patru șuruburi de reglare vizibile pe panoul superior, astfel oferind orice mod de setare mecanică dorit. Înfășurarea primară a transformatorului este realizată dintr-o bandă de cupru, iar în punctele corespunzătoare se fac concluzii pentru variația arbitrară a numărului de spire. La fel ca în oscilatorul prezentat în figura 1, bobina de autoinducție are o înfășurare cu două secțiuni astfel încât dispozitivul să poată funcționa într-o rețea cu o tensiune de 110 și 220 de volți; mai multe înfășurări secundare au fost, de asemenea, prevăzute pentru a corespunde diferitelor lungimi de undă în primar. Puterea de ieșire a fost de aproximativ 500 de wați cu oscilații amortizate de aproximativ 50. 000 de perioade pe secundă. Au apărut oscilații continue pentru perioade scurte de timp când arcul de vibrație era comprimat, care era apăsat strâns pe miezul de fier și când contactele erau deconectate cu ajutorul unui șurub de reglare, care servea și ca cheie. Cu acest generator, am făcut o serie de observații importante și una dintre aceste mașini a fost prezentată într-o prelegere la Academia de Științe din New York în 1897.

Il. 2. Un mic oscilator Tesla conceput ca aprindere pentru motoarele pe gaz

Il. 3. Oscilator Tesla mare, conceput pentru experimente de transmisie wireless

Il. 7 . Transformatorul mare al lui Tesla

Il. 8. Traductor tocator rotativ utilizat pentru experimente de transmisie fără fir

Figura 4 prezintă un tip de transformator identic din toate punctele de vedere cu cel prezentat în numărul mai sus menționat din mai 1919 al Electrical Experimenter. Este format din aceleași părți de bază, plasate într-o manieră similară, dar este special conceput pentru surse de alimentare de la 220 la 500 de volți și mai sus. Reglarea se face prin instalarea unui arc de contact și deplasarea miezului de fier în sus și în jos în interiorul bobinei de inducție folosind două șuruburi de reglare. Siguranțele sunt incluse în linia de alimentare pentru a preveni deteriorarea cauzată de scurtcircuite. În timpul fotografierii, aparatul a funcționat, generând oscilații continue dintr-o rețea de iluminat de 220 de volți.

Figura 5 prezintă o modificare ulterioară a transformatorului destinată în principal înlocuirii bobinelor Rumkorf. În acest caz, se folosește o înfășurare primară cu un număr semnificativ mai mare de spire, iar secundarul se află în imediata apropiere a acestuia. curenții generați în acesta din urmă, cu tensiuni de la 10.000 la 30.000 de volți, sunt utilizați de obicei pentru a încărca condensatoare și a alimenta o bobină autonomă de înaltă frecvență. Mecanismul de control este aranjat oarecum diferit, dar ambele părți - miezul și arcul de contact - sunt reglabile ca înainte.

Figura 6 prezintă un mic dispozitiv dintr-o serie de astfel de dispozitive, destinate, în special, producerii de ozon sau dezinfectării. Pentru dimensiunile sale, este extrem de eficient și poate fi conectat la o tensiune de rețea de 110 sau 220 volți DC sau curent alternativ, primul este de preferat.

Il. 9. Transformator și întrerupător de mercur

Il. 10. Traductor mare Tesla cu cameră etanșă și controler cu mercur

Figura 7 prezintă un transformator mai mare din această serie. Designul și aranjarea părților componente rămân aceleași, dar există doi condensatori în carcasă, dintre care unul intră în circuitul bobinei, ca în modelele anterioare, în timp ce celălalt este conectat în paralel cu înfășurarea primară. Astfel, în acesta din urmă se formează curenți de mare putere și, prin urmare, efectele în circuitul secundar sunt sporite. Introducerea unui circuit rezonant suplimentar oferă și alte avantaje, dar reglarea se dovedește a fi mai dificilă și, prin urmare, este de dorit să se folosească un dispozitiv de acest fel pentru a obține curenți de o anumită frecvență constantă.

Il. 11. Generator Tesla cu inchis ermetic spargator de mercur proiectat pentru generatoare de joasă tensiune

Il. 13. Un alt tip de convertor curent alternativ cu inchis ermetic spargator de mercur

Il. 14. Schema și aspectul părților modelului prezentat în Figura 13

Figura 8 prezintă un transformator cu un tocator rotativ. În carcasă există doi condensatori de aceeași capacitate, care pot fi conectați în serie sau în paralel. Inductoarele de încărcare sunt sub forma a două bobine lungi, pe care sunt așezate cele două fire ale circuitului secundar. Un mic motor de curent continuu este utilizat pentru a antrena întrerupătorul special conceput, a cărui viteză poate varia foarte mult. În alte privințe, acest generator este similar cu modelul prezentat în Figura 3, iar din cele de mai sus este ușor de înțeles cum funcționează. Acest transformator a fost folosit de mine în experimente de transmisie fără fir și adesea pentru a ilumina laboratorul cu tuburile mele vidate și a fost, de asemenea, expus în timpul prelegerii menționate mai sus pe care am ținut-o la Academia de Științe din New York.

Acum să trecem la mașinile de clasa a doua, dintre care una este convertorul AC prezentat în Figura 9. Circuitul său include un condensator și o bobină de inducție de încărcare, care sunt plasate într-o cameră, un transformator și un întrerupător de mercur. Designul acestuia din urmă a fost descris pentru prima dată în brevetul meu nr. 609251 din 16 august 1898. este format dintr-un tambur gol antrenat de un motor electric cu o cantitate mică de mercur în interior, care este aruncat prin forța centrifugă pe pereții cavității și poartă cu el un disc de contact, închizând și deschizând periodic circuitul condensatorului. Cu ajutorul șuruburilor de reglare de deasupra tamburului este posibilă modificarea adâncimii de scufundare a lamelor, și deci a duratei fiecărui contact, după bunul plac și astfel reglarea caracteristicilor întrerupătorului. Acest tip de întrerupător a îndeplinit toate cerințele, deoarece a funcționat corespunzător cu curenți de la 20 la 25 de amperi. Numărul de întreruperi pe secundă a fost de obicei între 500 și 1000, dar sunt posibile și rate mai mari. întreaga unitate este de 10 "x 8" x 10 "și are o putere de ieșire de aproximativ 1/2 kW.

În convertorul descris aici, întrerupătorul este expus atmosferei și are loc oxidarea treptată a mercurului. Acest dezavantaj este scutit de dispozitivul prezentat în figura 10. Are o carcasă metalică perforată, în interiorul căreia se află un condensator și o bobină de inducție de încărcare, iar deasupra acestuia se află un motor tocator și un transformator.

Il. 15 și 16. Traductor Tesla cu închis ermetic spargator de mercur a căror activitate este reglată de gravitație; ansambluri motor și întrerupător

Tipul de întrerupător cu mercur care urmează a fi descris funcționează pe principiul unui curent cu jet care pulsează pentru a intra în contact cu un disc rotativ din interiorul tamburului. Părțile staționare sunt fixate în interiorul camerei pe o tijă care se întinde pe toată lungimea tamburului tubular, iar pentru etanșarea camerei se folosește o etanșare cu mercur, în interiorul căreia se află întrerupătorul. Trecerea curentului în tambur se realizează prin intermediul a două inele de glisare situate în partea de sus, care sunt conectate în serie cu condensatorul și înfășurarea primară. Eliminarea oxigenului este o îmbunătățire incontestabilă care elimină oxidarea metalelor și dificultățile asociate și menține condițiile de funcționare în orice moment.

Figura 11 prezintă un generator cu un dispozitiv închis ermetic spargator de mercur... În acest dispozitiv, părțile staționare ale întreruptorului din interiorul tamburului sunt fixate pe un tub prin care trece un fir izolat, conectat la un terminal al comutatorului, în timp ce celălalt terminal este conectat la rezervor. Acest lucru a făcut inelele de alunecare inutile și a simplificat construcția. Dispozitivul este conceput pentru generatoare cu tensiune și frecvență joasă, care necesită un curent relativ mic în înfășurarea primară și a fost folosit pentru a excita circuitele rezonante.

Figura 12 este un model îmbunătățit al oscilatorului așa cum este descris în Figura 10. În acest model, bara de susținere din interiorul tamburului gol a fost eliminată, iar pompa de mercur este menținută pe loc prin gravitație. O descriere mai detaliată va fi dată în legătură cu o altă ilustrare. Atât capacitatea condensatorului, cât și numărul de spire ale circuitului primar pot fi modificate pentru a putea genera oscilații în mai multe moduri de frecvență.

Figura 13 este o reprezentare fotografică a unui alt tip de generator. curent alternativ cu inchis ermetic spargator de mercurși Figura 14 este o diagramă de circuit și aranjarea pieselor care sunt reproduse din brevetul meu nr. 609245 din 16 august 1898, care descrie acest dispozitiv particular. Condensatorul, bobina de inducție, transformatorul și întrerupătorul sunt poziționați ca înainte, dar acesta din urmă prezintă diferențe structurale, care vor deveni clare după luarea în considerare a acestui circuit. Tambur gol A conectat la axa c, care este montată cu un rulment vertical și trece printr-un electromagnet de câmp permanent d motor. Corpul este ranforsat in interiorul tamburului pe rulmenti de rulare h dintr-o substanta magnetica, protejata de un capac b in centrul unui inel de fier lamelar, cu piese polare oo, pe care sunt spirale legate la curent. R. Inelul este susținut de patru stâlpi, iar în stare magnetizată ține corpul hîntr-o singură poziție în timp ce tamburul se rotește. Acesta din urmă este din oțel, iar capacul este cel mai bine din nichel argint, înnegrit cu acid sau nichelat. Corp h are un tub scurt k,îndoit, după cum se arată, pentru a capta lichidul în timp ce acesta se rotește și ejectat pe dinții unui disc atașat de tambur. Discul este izolat, iar contactul dintre acesta și circuitul extern se realizează prin intermediul unei pâlnii cu mercur. Odată cu rotirea rapidă a tamburului, un curent de metal lichid este aruncat pe disc, închizând și deschizând în acest fel contactul de aproximativ 1.000 de ori pe secundă. Aparatul funcționează silențios și, din cauza absenței unui mediu oxidant, rămâne invariabil curat și în stare excelentă. Este posibil, totuși, să se realizeze un număr mult mai mare de oscilații pe secundă pentru a face curenți potriviți pentru telefonia fără fir și alte scopuri similare.

Un tip modificat de oscilator este prezentat în figurile 15 și 16, prima este o imagine fotografică, iar a doua este o diagramă care arată aranjarea părților interne ale regulatorului. În acest caz, arborele b... container gol de transport A, sprijinită pe rulmenți, conectați la ax j... de care este atașată încărcătura k. izolat de acesta din urmă, dar conectat mecanic la acesta, suport îndoit L Servește ca suport pentru un disc întrerupător cu roată liberă cu dinți. Discul este conectat la circuitul extern printr-o pâlnie de mercur și un dop izolat care iese din partea superioară a arborelui. Datorită poziției înclinate a motorului electric, sarcina kține discul întrerupător în poziție prin gravitație și, pe măsură ce arborele se rotește, bucla condensatorului / bobina primară se închide și se deschide rapid.

Il. 17. Traductor Tesla cu dispozitiv de întrerupere sub formă de flux de mercur

Figura 17 prezintă un aparat identic în care întrerupătorul este un jet de mercur care lovește o roată dințată izolată care se așează pe un știft izolat în centrul capacului tamburului, așa cum se vede în imagine. Conectarea la condensator se realizează prin intermediul unor perii amplasate pe același capac.

Figura 18 - Tip convertizor cu spargator de mercur folosind un disc modificat în unele detalii care trebuie luate în considerare cu atenție.

Aici sunt prezentate doar câteva convertoare de curent alternativ finalizate și ele constituie o mică parte din aparatul de înaltă frecvență pe care sper să le furnizez în detaliu mai târziu, când nu voi mai avea obligații urgente.

Il. 18. Convertor Tesla cu spargator de mercur folosind disc

Alternator

Descriere:

Alternator. Dispozitivul și principiul de funcționare.

Diagnosticarea unui set generator de curent alternativ folosind USB Autoscope III (osciloscop Postalovsky).

SCOPUL LUCRĂRII: Verificarea functionalitatii grupului electrogen.

1. Studiul schemei de bază a generatorului;

2. Studierea etapelor de pregătire a dispozitivului pentru funcționare;

3. Studiul ordinii de lucru a diagnosticului:

4. Verificarea functionalitatii grupului electrogen.

Scopul, dispozitivul și principiul de funcționare al generatorului.

Grupul electrogen este conceput pentru a furniza energie consumatorilor incluși în sistemul de echipamente electrice și pentru a încărca bateria în timp ce motorul mașinii este pornit. Parametrii de ieșire ai generatorului trebuie să fie astfel încât, în orice mod de mișcare a vehiculului, să nu aibă loc o descărcare progresivă a bateriei. În plus, tensiunea din rețeaua de bord a vehiculului alimentată de grupul electrogen trebuie să fie stabilă pe o gamă largă de variații de viteză și sarcină.
Setul generator este un dispozitiv destul de fiabil, care poate rezista la vibrații crescute ale motorului, temperaturi ridicate în compartimentul motorului, expunerea la un mediu umed, murdărie și alți factori.

Alternatoarele sunt instalate pe mașinile moderne. Pentru funcționarea normală a consumatorilor de curent pe mașină, trebuie să existe o tensiune de alimentare stabilă, prin urmare, indiferent de turația rotorului generatorului și de numărul de consumatori conectați, tensiunea generatorului trebuie să fie constantă. Menținerea unei tensiuni constante și protejarea generatorului de suprasarcină este asigurată de un dispozitiv numit regulatoare de tensiune sau relee-regulatoare.

În funcție de condițiile rutiere și climatice și de modurile de funcționare ale vehiculelor, tensiunea generatorului care alimentează consumatorii proiectat pentru o tensiune nominală de 12 V ar trebui să fie în 13,2. 15,5 V.

Alternatorul este trifazat, sincron, cu excitație electromagnetică; în comparație cu generatorul de curent continuu, are un consum de metal și dimensiuni de gabarit mai mici. Cu aceeași putere, este mai simplu în design și are o durată de viață mai lungă. Un generator se numește generator sincron deoarece frecvența curentului pe care îl produce este proporțională cu viteza de rotație a rotorului generatorului. Puterea specifică a alternatorului, de ex. puterea generatorului pe unitatea de masă a acestuia este de aproximativ 2 ori mai mare decât cea a generatorului de curent continuu. Acest lucru face posibilă creșterea raportului de transmisie al acționării generatorului de 2-3 ori, drept urmare, la turația de ralanti a motorului, alternatoarele dezvoltă până la 40% din puterea nominală, ceea ce oferă condiții mai bune pentru încărcarea baterii și, prin urmare, crește durata de viață a acestora. Împreună cu aceasta, alternatoarele, în ciuda diferenței dintre numerele de serie, sunt unificate pentru multe modele de mașini și, respectiv, camioane și au un număr de piese interschimbabile (roți de antrenare, rotoare, rulmenți etc.) și nu au diferențe fundamentale în proiecta.

Principiul de funcționare al generatorului.

Generatorul se bazează pe efectul inducției electromagnetice. Dacă o bobină, de exemplu, făcută dintr-un fir de cupru, este pătrunsă de un flux magnetic, atunci când se modifică, la bornele bobinei apare o tensiune electrică alternativă. În schimb, pentru formarea unui flux magnetic, este suficient să treci un curent electric prin bobină.

Astfel, pentru a obține curent electric alternativ este nevoie de o bobină prin care circulă un curent electric continuu, formând un flux magnetic, numit înfășurare de câmp, și un sistem de poli de oțel, al cărui scop este aducerea fluxului magnetic la bobine numite bobine. înfășurarea statorului, în care este indusă o tensiune alternativă.

Aceste bobine sunt plasate în canelurile structurii de oțel, miezul magnetic (pachetul de fier) ​​al statorului. Înfășurarea statorului cu circuitul său magnetic formează însuși statorul generatorului, cea mai importantă parte staționară, în care este generat curentul electric, iar înfășurarea de excitație cu sistemul de poli și alte părți (arborele, inelele colectoare) - rotorul, cea mai importantă parte rotativă.

Când rotorul se rotește în fața bobinelor înfășurării statorului, polii „nord” și „sud” ai rotorului apar alternativ, adică direcția fluxului magnetic care pătrunde în bobină se schimbă, ceea ce face ca în acesta să apară o tensiune alternativă.

Înfășurarea statorului a generatoarelor companiilor străine, precum și a celor autohtone, este trifazată. Este format din trei părți, numite înfășurări de fază sau pur și simplu faze, în care tensiunea și curenții sunt deplasate unul față de celălalt cu o treime din perioadă, adică cu 120 de grade electrice. Fazele pot fi conectate într-o „stea” sau „triunghi”.

Dispozitiv generator.

Conform designului lor, seturile de generatoare pot fi împărțite în două grupuri - generatoare de design tradițional cu un ventilator la scripetele de antrenare și generatoare de așa-numit design compact cu două ventilatoare în cavitatea interioară a generatorului. De obicei, generatoarele „compacte” sunt echipate cu o transmisie cu un raport de transmisie ridicat printr-o curea poli-V și de aceea, conform terminologiei acceptate de unele companii, se numesc generatoare de mare viteză. În același timp, în cadrul acestor grupe se pot distinge generatoarele, în care ansamblul periei este amplasat în cavitatea interioară a generatorului între sistemul de poli ai rotorului și capacul posterior și generatoarele, unde sunt amplasate inelele colectoare și periile. în afara cavității interioare. În acest caz, generatorul are o carcasă, sub care se află un ansamblu de perii, un redresor și, de regulă, un regulator de tensiune.

Dispozitivul generator este prezentat în fotografie. Carcasa (5) și capacul frontal al generatorului (2) servesc drept suport pentru rulmenții (9 și 10) în care se rotește armătura (4). Tensiunea de la baterie este furnizată bobinei de excitație a armăturii prin periile (7) și inelele colectoare (11). Armătura este antrenată de o curea trapezoidale printr-un scripete (1). La pornirea motorului, de îndată ce armătura începe să se rotească, câmpul electromagnetic pe care îl creează induce un curent electric alternativ în înfășurarea statorului (3). În unitatea redresorului (6), acest curent devine constant. În plus, curentul printr-un regulator de tensiune combinat cu o unitate redresoră intră în rețeaua electrică a mașinii pentru a alimenta sistemul de aprindere, sistemele de iluminat și alarmă, instrumentația etc. va fi suficient pentru a asigura buna funcționare a tuturor consumatorilor.

Masuri de precautie

Funcționarea unui grup electrogen necesită respectarea unor reguli, legate în principal de prezența componentelor electronice.

1. Nu este permisă funcționarea grupului electrogen cu bateria deconectată. Chiar și o scurtă deconectare a bateriei în timp ce generatorul funcționează poate duce la defectarea elementelor regulatorului de tensiune.
Când bateria este complet descărcată, este imposibil să porniți mașina, chiar dacă este tractată: bateria nu furnizează curent de excitare, iar tensiunea din rețeaua de bord rămâne aproape de zero. Ajută instalarea unei baterii încărcate funcționale, care apoi, atunci când motorul este pornit, se schimbă cu cea veche, descărcată. Pentru a evita defectarea elementelor regulatoare de tensiune (și a consumatorilor conectați) din cauza creșterii tensiunii, în timpul înlocuirii bateriilor, este necesar să porniți consumatori puternici de energie electrică, precum luneta încălzită sau farurile. Pe viitor, pentru o jumătate de oră sau o oră de funcționare a motorului la 1500-2000 rpm, bateria descărcată (dacă este în stare bună de funcționare) va fi încărcată suficient pentru a porni motorul.

2. Nu este permisă conectarea surselor de electricitate cu polaritate inversă (plus pe „sol”) la rețeaua de bord, ceea ce poate apărea, de exemplu, la pornirea motorului de la o baterie de stocare externă.

Informații similare.

În prezent, generatoarele sincrone sunt folosite în principal pentru a genera energie electrică. Mașinile asincrone sunt folosite cel mai adesea ca motoare.

Generatoarele de curent alternativ constau în general dintr-o înfășurare fixă ​​- un stator și una mobilă - un rotor.

Diferența dintre o mașină sincronă și o mașină asincronă este că în prima, câmpul magnetic al statorului se rotește simultan cu mișcarea rotorului, iar la mașinile asincrone fie înaintează, fie rămâne în urmă față de câmpul din rotor.

Utilizarea pe scară largă a mașinilor sincrone se datorează parametrilor lor de calitate. Generatoarele sincrone produc o tensiune foarte stabilă, potrivită pentru conectarea unei game largi de aparate electrice.

Cu un scurtcircuit în sarcină sau un consum mare de energie, un curent semnificativ trece prin înfășurările statorului, ceea ce poate duce la defectarea generatorului. Pentru astfel de mașini, este necesară răcirea - o turbină este plasată pe arborele rotorului, răcind întreaga structură.

Din acest motiv, generatoarele sincrone sunt sensibile la condițiile de mediu.

Generatoarele asincrone au în majoritatea cazurilor o carcasă închisă și sunt insensibile la curentul mare de pornire al consumatorilor de energie.

Cu toate acestea, pentru funcționarea lor, este necesar un curent de polarizare extern puternic. În general, generatoarele de inducție produc tensiuni instabile. Astfel de generatoare sunt utilizate pe scară largă ca surse de energie pentru mașinile de sudat.

Generatoarele sincrone sunt răspândite ca convertoare de energie mecanică în energie electrică la hidrocentrale, centrale termice, ca generatoare de uz casnic pe benzină și motorină, ca surse de energie la bord în transporturi.

Statoarele unui generator sincron și asincron nu diferă unul de celălalt în ceea ce privește proiectarea.

Miezul statorului este format din mai multe plăci de oțel electric, izolate unele de altele și asamblate într-o singură structură (Fig. 1). Bobinele de înfășurare sunt instalate pe canelurile din interiorul statorului.

Pentru fiecare fază, înfășurarea include două bobine instalate una față de alta și conectate în serie. O astfel de schemă de înfășurare se numește bipolar.

În total, trei grupuri de bobine sunt instalate pe stator (Fig. 2), cu o deplasare de 120 de grade. Grupurile de fază sunt interconectate într-o „stea” sau „triunghi”. Există grupuri de bobine cu un număr mare de poli. Injecţie

deplasarea bobinei una față de cealaltă se calculează în general prin formula (2π / 3) / n, unde n este numărul de poli de înfășurare.

Rotorul generatorului este un electromagnet care excită un câmp magnetic alternativ în stator. Pentru generatoarele mici de putere mică, magneții obișnuiți sunt adesea amplasați pe rotor.
.

Rotorul unui generator sincron are nevoie de un excitator extern - un generator de curent continuu, în cel mai simplu caz, montat pe același arbore cu rotorul.

Excitatorul trebuie să ofere o modificare a curentului din rotor pentru a regla modul de funcționare și capacitatea de a stinge rapid câmpul magnetic în caz de oprire de urgență.

Rotoarele sunt clasificate ca proeminente și non-salienți. Proiectarea rotoarelor cu poli salienti (Fig. 3) constă din polii electromagneților 1 formați din bobine de poli 2 conectate la miezul 3. Excitația este furnizată înfășurării prin contactele inelare 4.

Astfel de rotoare sunt utilizate la viteze de rotație mici, de exemplu, în turbinele hidraulice. Odată cu o rotație mai rapidă a arborelui, apar forțe centrifuge semnificative care pot distruge rotorul.

În acest caz, se folosesc rotoare cu poli non-salienți (Fig. 4). Rotorul nesălient conține caneluri 1 formate în miezul 2. Înfășurările rotorului sunt fixate în caneluri (neprezentate în Fig. 4). Excitația exterioară se transmite și prin contactele 3. Astfel, rotorul cu poli impliciti este statorul „în interiorul în afară”.

Câmpul magnetic bipolar al unui rotor rotativ poate fi înlocuit cu un câmp similar al unui magnet permanent care se rotește cu viteza unghiulară a rotorului. Direcția curentului în fiecare înfășurare este determinată de regula cardanului.

Dacă curentul, de exemplu, este direcționat de la începutul înfășurării A către punctul X, atunci un astfel de curent va fi considerat în mod convențional pozitiv (Fig. 5). Când rotorul se rotește, în înfășurarea statorului are loc un curent alternativ, cu o defazare de 2 π / 3.

Pentru a lega modificarea curentului fazei A de grafic, luați în considerare rotația în sensul acelor de ceasornic. La momentul inițial de timp, câmpul magnetic al rotorului nu creează curent în grupul de bobine a fazei A, (Fig. 6, poziția a).

În înfășurarea fazei B acționează curenți negativi (de la sfârșitul înfășurării până la început), iar în înfășurarea fazei C, curenți pozitivi. Cu o rotație suplimentară, rotorul se deplasează cu 90 de grade spre dreapta (Fig. 6, b). Curentul din înfășurarea A ia valoarea maximă pozitivă, iar în înfășurările de fază B și C - una intermediară negativă.

Câmpul magnetic al rotorului este deplasat cu încă un sfert din perioadă, rotorul este deplasat cu 180 de grade (Fig. 6, c). Curentul în înfășurarea A ajunge din nou la zero, în înfășurarea B este pozitiv, în înfășurarea fazei C este negativ.

Odată cu rotirea ulterioară a rotorului în acest punct, curentul de fază din înfășurarea A atinge o valoare negativă maximă, curentul din înfășurările B și C este pozitiv (Fig. 6, d). Rotirea ulterioară a rotorului repetă toate fazele anterioare.

Generatoarele sincrone sunt proiectate pentru a conecta sarcini cu un factor de putere mare (cosϕ> 0,8). Odată cu creșterea componentei inductive a sarcinii, are loc efectul de demagnetizare a rotorului, ducând la o scădere a tensiunii la borne.

Pentru a o compensa, este necesară creșterea curentului de excitație, ceea ce duce la o creștere a temperaturii înfășurărilor. Sarcina capacitivă, pe de altă parte, crește magnetizarea rotorului și crește tensiunea.

Generatoarele monofazate nu sunt utilizate pe scară largă în industrie. Pentru a obține un curent monofazat, înfășurările de fază ale trifazatei sunt conectate la un circuit comun. În acest caz, există pierderi mici de putere în comparație cu comutarea trifazată.

Scrie comentarii, completări la articol, poate am omis ceva. Uită-te la, mă voi bucura dacă vei găsi altceva util la al meu.

Salutare cunoscători ai lumii electrice și electronice. Dacă vă uitați des pe site-ul nostru, atunci probabil vă amintiți că destul de recent am publicat un material destul de voluminos despre cum funcționează și funcționează generatorul de curent continuu. Am descris în detaliu structura sa de la cele mai simple prototipuri de laborator până la unități de lucru moderne. Asigurați-vă că îl citiți dacă nu ați făcut-o deja.

Astăzi vom dezvolta acest subiect și ne vom da seama care este principiul de funcționare al unui alternator. Să vorbim despre sferele de aplicare, soiuri și multe altele.

Să începem cu cele mai elementare - curentul alternativ diferă de curentul constant prin faptul că își schimbă direcția de mișcare cu o anumită periodicitate. De asemenea, modifică valoarea, despre care vom discuta mai detaliat mai târziu.

După o anumită perioadă de timp, pe care o vom numi „T”, se repetă valorile parametrilor actuali, care pot fi reprezentați pe grafic ca o sinusoidă - o linie ondulată care trece cu aceeași amplitudine prin linia centrală.

Principii de baza

Deci, scopul și dispozitivul alternatoarelor, numite anterior alternator, este de a transforma energia cinetică, adică mecanică, în energie electrică. Marea majoritate a generatoarelor moderne folosesc un câmp magnetic rotativ.

• Astfel de dispozitive funcționează datorită inducției electromagnetice, atunci când, atunci când o bobină dintr-un material conductor (de obicei, sârmă de cupru) se rotește într-un câmp magnetic, în ea apare o forță electromotoare (EMF).
• Curentul începe să se formeze în momentul în care conductorii încep să traverseze liniile magnetice ale câmpului de forță.

• Mai mult, valoarea de vârf a EMF în conductor este atinsă atunci când acesta trece de polii principali ai câmpului magnetic. În acele momente în care alunecă de-a lungul liniilor de forță, inducția nu apare și EMF scade la zero. Aruncă o privire la orice diagramă din cele prezentate - prima stare va fi observată când cadrul este vertical, iar a doua când este orizontal.

• Pentru o mai bună înțelegere a proceselor în curs, trebuie să vă amintiți regula mâinii drepte, care a fost studiată de toată lumea la școală, dar puțini oameni își amintesc. Esența sa constă în faptul că, dacă poziționați mâna dreaptă astfel încât liniile de forță ale câmpului magnetic să intre în ea din partea laterală a palmei, degetul mare lăsat deoparte va indica direcția de mișcare a conductorului, iar degetele rămase va indica direcția EMF care apare în acesta.
• Uitați-vă la diagrama de mai sus, poziția „a”. În acest moment, EMF din cadru este egal cu zero. Săgețile arată direcția mișcării sale - o parte a cadrului A se deplasează spre polul nord al magnetului, iar B - polul sud, ajungând la care EMF va fi maxim. Aplicând regula mâinii drepte descrisă mai sus, vedem că curentul începe să curgă în partea „B” în direcția noastră, iar în partea „A” - departe de noi.
• Cadrul se rotește mai mult și curentul din circuit începe să scadă până când cadrul ia din nou o poziție orizontală (c).
• Rotirea ulterioară duce la faptul că curentul începe să curgă în direcția opusă, deoarece părțile cadrului sunt inversate în comparație cu poziția inițială.

După o jumătate de tură, totul va reveni la starea inițială, iar ciclul se va repeta din nou. Drept urmare, am reușit că, în timpul rotației complete a cadrului, curentul a crescut de două ori până la maxim și a scăzut la zero, iar o dată și-a schimbat direcția față de mișcarea inițială.

Curent alternativ

Este în general acceptat că durata perioadei de revoluție este egală cu 1 secundă, iar numărul de perioade „T” este frecvența curentului electric. În rețelele electrice standard din Rusia și Europa, într-o secundă, curentul își schimbă direcția de 50 de ori - 50 de perioade pe secundă.

În electronică, o astfel de perioadă este desemnată de o unitate specială numită după fizicianul german G. Hertz. Adică, în exemplul dat de rețele rusești, frecvența actuală este de 50 de herți.

În general, curentul alternativ și-a găsit o aplicație foarte largă în electronică datorită faptului că: mărimea tensiunii sale este foarte ușor de schimbat folosind transformatoare care nu au părți mobile; poate fi întotdeauna convertit în curent continuu; dispozitivul unor astfel de generatoare este mult mai fiabil și mai simplu decât pentru generarea de curent continuu.

Structura alternatorului

Cum funcționează un generator de curent alternativ, în principiu, este clar, dar când îl comparăm cu un coleg pentru generarea unui curent constant, nu este imediat posibil să înțelegem diferența.

Principalele părți de lucru și conexiunea acestora

Dacă citiți materialul anterior, probabil vă amintiți că cadrul în cea mai simplă schemă a fost conectat la un colector, împărțit în plăci de contact izolate și care, la rândul său, a fost conectat la perii care alunecau de-a lungul acestuia, prin care era un circuit extern. conectat.

Datorită faptului că plăcile colectoarelor se schimbă constant cu periile, nu există nicio schimbare în direcția curentului - pur și simplu pulsează, mișcându-se într-o singură direcție, adică colectorul este un redresor.

• Pentru curentul alternativ, un astfel de dispozitiv nu este necesar, prin urmare este înlocuit cu inele colectoare, la care sunt atașate capetele cadrului. Întreaga structură se rotește împreună în jurul unei axe centrale. Perii se învecinează cu inelele, care alunecă și ele de-a lungul lor, oferind contact constant.
• La fel ca și în cazul curentului continuu, EMF-urile care apar în diferite părți ale cadrului vor fi însumate, formând valoarea rezultată a acestui parametru. În acest caz, un curent electric va curge în circuitul extern conectat prin perii (dacă conectați la acesta rezistența de sarcină RH).
• În exemplul de mai sus, „T” este egal cu o rotire completă a cadrului. Prin urmare, se poate concluziona că frecvența curentului generat de generator depinde direct de viteza de rotație a armăturii (cadru), sau cu alte cuvinte, a rotorului, pe secundă. Cu toate acestea, acest lucru se aplică numai unui generator atât de simplu.

Dacă creșteți numărul de perechi de poli, atunci numărul modificărilor complete ale curentului pe rotația armăturii va crește proporțional în generator, iar frecvența acestuia va fi măsurată diferit, conform formulei: f = np, unde f este frecvența, n este numărul de rotații pe secundă, p este numărul de perechi de poli magnetici ai dispozitivului.

• După cum am scris deja mai sus, fluxul unui curent alternativ este reprezentat grafic ca o sinusoidă, prin urmare un astfel de curent este numit și sinusoidal. Este imediat posibil să se evidențieze principalele condiții care determină constanța caracteristicilor unui astfel de curent - aceasta este uniformitatea câmpului magnetic (valoarea sa constantă) și viteza constantă de rotație a armăturii în care este indus.
• Pentru a face dispozitivul suficient de puternic, folosește magneți electrici. Înfășurarea rotorului, în care este indus EMF, în unitățile de operare, de asemenea, nu este un cadru, așa cum am arătat în diagramele de mai sus. Se utilizează un număr foarte mare de conductori, care sunt conectați unul la altul într-un anumit model

Interesant de știut! Formarea EMF are loc nu numai atunci când conductorul este deplasat în raport cu câmpul magnetic, ci și invers, atunci când câmpul în sine se mișcă în raport cu conductorul, care este utilizat în mod activ de proiectanții de motoare și generatoare electrice.

• Această proprietate face posibilă plasarea înfășurării în care este indus EMF, nu numai pe partea centrală rotativă a dispozitivului, ci și pe partea staționară. În acest caz, se pune în mișcare un magnet, adică polii.

• Cu o astfel de structură, înfășurarea exterioară a generatorului, adică circuitul de putere, nu are nevoie de piese mobile (inele și perii) - conexiunea este rigidă, adesea șuruburi.
• Da, dar se poate obiecta în mod rezonabil, spun ei, aceleași elemente vor trebui instalate pe înfășurarea de excitație. Acest lucru este adevărat, totuși, curentul care curge aici va fi mult mai mic decât puterea finală a generatorului, ceea ce simplifică foarte mult organizarea alimentării cu curent. Elementele vor fi mici ca dimensiune și greutate și foarte fiabile, ceea ce face ca tocmai un astfel de design să fie cel mai solicitat, mai ales pentru unitățile puternice, de exemplu, unitățile de tracțiune instalate pe locomotive diesel.
• Dacă vorbim de generatoare de putere redusă, unde colectarea de curent nu prezintă dificultăți, de aceea, se folosește adesea o schemă „clasică”, cu o înfășurare a armăturii rotative și un magnet staționar (inductor).

Sfat! Apropo, partea staționară a alternatorului se numește stator, deoarece este statică, iar partea rotativă se numește rotor.

Tipuri de alternatoare

Generatoarele pot fi clasificate și distinse după mai multe criterii. Să-i numim.

Generatoare trifazate

Ele pot diferi în ceea ce privește numărul de faze și pot fi una, două și trifazate. În practică, ultima opțiune este cea mai răspândită.

• După cum puteți vedea din imaginea de mai sus, unitatea de putere a unității are trei înfășurări independente situate pe stator în jurul circumferinței, decalate cu 120 de grade una față de alta.
• În acest caz, rotorul este un electromagnet care, în timp ce se rotește, induce EMF variabilă în înfășurări, care sunt deplasate unele față de altele în timp cu o treime din perioada „T”, adică un ciclu. De fapt, fiecare înfășurare este un generator monofazat separat care își alimentează circuitul extern R cu curent alternativ, adică avem trei valori ale curentului I (1,2,3) și același număr de circuite. Fiecare astfel de înfășurare, împreună cu un circuit extern, se numește fază.

• Pentru a reduce numărul de fire care duc la generator, cele trei fire de retur care duc la acesta de la consumatorii de energie sunt înlocuite cu unul comun, prin care vor circula curenții din fiecare fază. Un astfel de fir comun se numește zero.
• Conexiunea tuturor înfășurărilor unui astfel de generator, atunci când capetele lor sunt conectate între ele, se numește stea. Trei fire separate care conectează începutul înfășurărilor cu consumatorii de energie electrică sunt numite liniare - sunt transmise de-a lungul lor.
• Dacă sarcina tuturor fazelor este aceeași, atunci necesitatea unui fir neutru va dispărea complet, deoarece curentul total din acesta va fi zero. Cum se întâmplă asta, te întrebi? Totul este extrem de simplu - pentru conceptul de principiu, este suficient să adunăm valorile algebrice ale fiecărui curent sinusoidal, defazat cu 120 de grade. Diagrama de mai sus vă va ajuta să înțelegeți acest principiu dacă vă imaginați că curbele de pe acesta reprezintă modificarea curentului în cele trei faze ale generatorului.
• Dacă sarcina în faze nu este aceeași, atunci firul neutru va începe să treacă curent. De aceea, o schemă de conectare cu stea cu 4 fire este comună, deoarece vă permite să salvați dispozitivele electrice care sunt incluse în rețea în acel moment.

• Tensiunea dintre firele de linie se numește liniară, în timp ce tensiunea pe fiecare fază este fază. Curenții care curg în faze sunt de asemenea liniari.
• Cablajul stea nu este singurul. Există o altă opțiune pentru conectarea a trei înfășurări în serie, când capătul uneia este conectat la începutul celui de-al doilea și așa mai departe, până când se formează un inel închis (a se vedea diagrama de mai sus „b”). Firele care ies din generator sunt conectate la joncțiunile înfășurărilor.
• În acest caz, tensiunile de fază și de linie vor fi aceleași, iar curentul firului de linie va fi mai mare decât cel de fază, cu aceeași sarcină.
• De asemenea, o astfel de conexiune nu are nevoie de un fir neutru, care este principalul avantaj al unui generator trifazat. Mai puține fire îl fac mai simplu și mai ieftin datorită cantității mai mici de metale neferoase utilizate.

O altă caracteristică a schemei de conectare trifazată este apariția unui câmp magnetic rotativ, care face posibilă crearea de motoare asincrone simple și fiabile.

Dar asta nu este tot. La redresarea unui curent monofazat la ieșirea redresorului se obține o tensiune cu ondulație de la zero la valoarea maximă. Motivul, credem noi, este clar dacă înțelegeți principiul de bază al funcționării unui astfel de dispozitiv. Când există o schimbare de fază, ondulația este mult redusă, nu depășind 8%.

Diferență de aspect

Generatoarele diferă și ca aspect, dintre care există 2:

• Alternator sincron- caracteristica principală a unei astfel de unități este conexiunea rigidă a frecvenței variabilei EMF, care este indusă în înfășurare și frecvența de rotație sincronă, adică rotația rotorului.

1. Aruncă o privire la diagrama de mai sus. Pe el vedem un stator cu o înfășurare trifazată conectată într-un circuit triunghiular, care nu este mult diferit de cel de la un motor asincron.
2. Pe rotorul generatorului există un electromagnet cu o înfășurare de excitație, alimentat de curent continuu, care îi poate fi alimentat în orice mod cunoscut - acest lucru va fi descris mai detaliat mai târziu.
3. În locul unui electromagnet, se poate folosi unul constant, apoi nevoia de părți glisante ale circuitului, sub formă de perii și inele colectoare, dispare cu totul, pentru un astfel de generator nu va fi suficient de puternic și nu poate stabiliza în mod normal ieșirea. tensiuni.
4. O acționare este conectată la arborele rotorului - orice motor care generează energie mecanică și este pus în mișcare la o anumită viteză sincronă.
5. Deoarece câmpul magnetic al polilor principali se rotește cu rotorul, inducerea EMF variabilă începe în înfășurarea statorului, care poate fi desemnată ca E1, E2 și E3. Aceste variabile vor avea aceeași valoare, dar, așa cum am menționat deja de mai multe ori, ele vor fi deplasate cu 120 de grade în fază. Împreună, aceste valori formează un sistem EMF trifazat care este simetric.
6. O sarcină este conectată la punctele C1, C2 și C3, iar curenții I1, I2 și I apar pe fazele înfășurării din stator. În acest moment, fiecare fază a statorului în sine devine un electromagnet puternic și creează un magnetic rotativ. camp.
7. Viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului va corespunde cu viteza de rotație a rotorului.

• Generatoare asincrone- se deosebesc de exemplul descris mai sus prin faptul că frecvențele EMF și rotația rotorului nu sunt legate rigid unele de altele. Diferența dintre acești parametri se numește alunecare.

1. Câmpul electromagnetic al unui astfel de generator în modul normal de funcționare exercită un cuplu de frânare sub sarcină asupra rotației rotorului, astfel încât frecvența modificării câmpului magnetic va fi mai mică.
2. Aceste unități nu necesită ansambluri complexe și utilizarea de materiale scumpe pentru a crea, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă ca motoare electrice pentru transport, datorită întreținerii ușoare și simplității dispozitivului în sine. Aceste generatoare sunt rezistente la suprasarcini si scurtcircuite, dar nu sunt aplicabile pe dispozitivele care sunt foarte dependente de frecventa curentului.

Metode de excitare a bobinării

Ultima diferență dintre modele, pe care aș dori să o ating, este legată de modul în care este alimentată bobina de antrenare.

Există 4 tipuri aici:

1. Înfășurarea este alimentată de la o sursă terță.
2. Generatoare auto-excitate- puterea este luată de la generatorul propriu-zis, în timp ce tensiunea este redresată. Totuși, fiind într-o stare inactivă, un astfel de generator nu va putea genera suficientă tensiune pentru a porni, pentru care circuitul folosește o baterie care va fi implicată în timpul pornirii.
3. Opțiune cu o înfășurare de excitație alimentată de un alt generator de putere mai mică, instalat cu acesta pe același arbore... Al doilea generator trebuie să pornească deja de la o sursă terță parte, de exemplu, aceeași baterie.
4. Ultimul tip nu are nevoie deloc de alimentare cu energie a înfășurării de excitație, deoarece nu o are, deoarece în dispozitiv este utilizat un magnet permanent.

Aplicarea alternatoarelor în practică

Astfel de generatoare sunt utilizate în aproape toate sferele activității umane în care este necesară energie electrică. Mai mult, principiul extracției sale diferă doar prin metoda de antrenare a arborelui dispozitivului. Așa funcționează centralele hidro, termice și chiar nucleare.

Aceste stații alimentează rețelele publice prin fire, la care consumatorul final, adică noi toți, este conectat. Cu toate acestea, există multe obiecte cărora le este imposibil să se livreze energie electrică în acest mod, de exemplu, transport, șantiere departe de liniile electrice, sate foarte îndepărtate, case de pază, instalații de foraj etc.

Acest lucru înseamnă un singur lucru - aveți nevoie de propriul generator și motor care îl pune în mișcare. Să aruncăm o privire la câteva dispozitive mici și comune din viața noastră.

Generatoare auto

În fotografie - un generator electric pentru o mașină

Cineva ar putea spune imediat: „Cum? Este un generator de curent continuu!” Da, într-adevăr, așa este, dar numai prezența unui redresor, care face ca acest curent să fie constant, îl face așa. Principiul de bază de funcționare nu este diferit - același rotor, același electromagnet și așa mai departe.

Acest dispozitiv funcționează în așa fel încât, indiferent de viteza de rotație a arborelui, generează o tensiune de 12V, care este furnizată de regulator, prin care este alimentată înfășurarea de câmp. Înfășurarea de excitație pornește, alimentată de o baterie de mașină, rotorul unității este antrenat de motorul mașinii printr-un scripete, după care EMF începe să fie indus.

Pentru a redresa curentul trifazat sunt folosite mai multe diode.

Generator de combustibil lichid

Dispozitivul unui alternator pe benzină, la fel ca unul diesel, nu diferă cu mult de ceea ce este instalat în mașina dvs., cu excepția nuanței că va produce curent alternativ, așa cum era de așteptat.

Dintre caracteristici, se poate evidenția faptul că rotorul unității trebuie să se rotească întotdeauna cu aceeași viteză, deoarece cu scăderi, generarea de energie se înrăutățește. Acesta este un dezavantaj semnificativ al unor astfel de dispozitive - un efect similar apare atunci când piesele sunt uzate.

Interesant de știut! Dacă la generator este conectată o sarcină, care va fi mai mică decât cea de funcționare, atunci acesta nu își va folosi puterea din plin, consumând degeaba o parte din combustibilul lichid.

Există o selecție mare de unități similare pe piață, concepute pentru capacități diferite. Sunt foarte populare datorită mobilității lor. În același timp, instrucțiunile de utilizare sunt extrem de simple - umplem combustibilul cu propriile mâini, pornim motorul rotind cheia și conectăm ...

La asta, poate, vom încheia. Am analizat scopul și structura generală a acestor dispozitive cât mai simplu posibil. Sperăm că alternatorul și principiul său de funcționare au devenit puțin mai aproape de dvs. și, cu sugestia noastră, veți dori să vă cufundați în lumea fascinantă a ingineriei electrice.

Echipamentul electric al oricărui vehicul include generator- un dispozitiv care convertește energia mecanică primită de la motor în energie electrică. Împreună cu regulatorul de tensiune, se numește grup electrogen. Alternatoarele sunt instalate pe mașinile moderne. Ele îndeplinesc cerințele în cea mai mare măsură.

Cerințe pentru generator:

• parametrii de ieșire ai generatorului trebuie să fie astfel încât să nu aibă loc o descărcare progresivă a bateriei în niciun mod de conducere al vehiculului;
• tensiunea din rețeaua de bord a vehiculului furnizată de generator trebuie să fie stabilă pe o gamă largă de modificări de viteză și sarcină.

Această din urmă cerință se datorează faptului că acumulatorul este foarte sensibil la gradul de stabilitate a tensiunii. Tensiunea prea scăzută provoacă o încărcare insuficientă a bateriei și, ca urmare, dificultăți la pornirea motorului; tensiunea prea mare duce la supraîncărcarea bateriei și, ca urmare, la defecțiunea accelerată a acesteia.

Principiul de funcționare al generatorului și designul său fundamental sunt aceleași pentru toate mașinile, diferă doar prin calitatea producției, dimensiunile și locația nodurilor de conectare.

Principalele părți ale generatorului:

1. Scripete- serveste la transferul energiei mecanice de la motor la arborele generatorului prin intermediul unei curele;
2. Carcasa generatorului este format din două capace: față (din partea laterală a scripetelui) și spate (din partea laterală a inelelor colectoare), destinate să monteze statorul, să instaleze generatorul pe motor și să așeze rulmenții (suporturile) rotorului. Capacul din spate conține un redresor, un ansamblu perie, un regulator de tensiune (dacă este încorporat) și terminale externe pentru conectarea la sistemul de echipamente electrice;
3. Rotor- un arbore de oțel cu două manșoane de oțel de formă în formă de kpyuvo situate pe el. Între ele există o înfășurare de excitație, ale cărei conductori sunt conectate la inelele colectoare. Generatoarele sunt echipate cu inele colectoare predominant cilindrice din cupru;
4. stator- un pachet din foi de otel sub forma de teava. În canelurile sale există o înfășurare trifazată, în care este generată puterea generatorului;
5. Asamblare cu diode redresoare- combină șase diode puternice, presate în trei în radiatoare pozitive și negative;
6. Regulator de voltaj- un dispozitiv care menține tensiunea rețelei de bord a vehiculului în limitele specificate la modificarea sarcinii electrice, a turației rotorului alternatorului și a temperaturii ambiante;
7. Ansamblu perie- constructie din plastic detasabil. Are perii cu arc în contact cu inelele rotorului;
8. Capac de protecție pentru modulul de diode.

Luați în considerare schema de conectare electrică a elementelor generatorului.


Schema schematică a grupului generator:
1. Comutator de aprindere;
2. Condensator de suprimare a interferențelor;
3. Baterie reîncărcabilă;
4. Lampa-indicator de starea generatorului;
5. Diode pozitive ale redresorului de putere;
6. Diode negative ale redresorului de putere;
7. Diodele înfăşurării de excitaţie;
8. Înfășurări a trei faze ale statorului;
9. Înfășurare de excitație (rotor);
10. Ansamblu perie;
11. Regulator de tensiune;
B + Ieșire generator „+”;
B- „Masa” generatorului;
D + Alimentare de câmp, referință de tensiune pentru regulatorul de tensiune.

Generatorul se bazează pe efectul inducției electromagnetice. Dacă o bobină, de exemplu, făcută dintr-un fir de cupru, este pătrunsă de un flux magnetic, atunci când se modifică, la bornele bobinei apare o tensiune electrică proporțională cu viteza de modificare a fluxului magnetic. În schimb, pentru formarea unui flux magnetic, este suficient să treci un curent electric prin bobină. Astfel, pentru a obține un curent electric alternativ, sunt necesare o sursă de câmp magnetic alternativ și o bobină din care se va îndepărta direct tensiunea alternativă.

Înfășurare de excitație cu sistem de stâlpi, formă de arbore și inele colectoare rotor, partea sa rotativă cea mai importantă, care este sursa câmpului magnetic alternativ.

Rotor generator 1. arbore rotor;
2. poli de rotor;
3. înfăşurare de excitaţie;
4. inele colectoare.
Sistemul de poli al rotorului are un flux magnetic rezidual, care este prezent chiar și în absența curentului în înfășurarea câmpului. Cu toate acestea, valoarea sa este mică și este capabilă să asigure autoexcitarea generatorului doar la viteze prea mari. Prin urmare, pentru magnetizarea inițială a rotorului, un curent mic este trecut prin înfășurarea sa de la baterie, de obicei printr-o lampă de monitorizare a performanței generatorului. Puterea acestui curent nu trebuie să fie prea mare pentru a nu descărca bateria, dar nu prea mică, astfel încât generatorul să poată fi excitat deja la turația de ralanti a motorului. Pe baza acestor considerente, puterea lămpii de testare este de obicei de 2 ... 3 wați. După ce tensiunea de pe înfășurările statorului atinge valoarea de funcționare, lampa se stinge, iar înfășurarea de excitație este alimentată de la generatorul însuși. În acest caz, generatorul funcționează cu autoexcitare.

Tensiunea de ieșire este eliminată de la înfăşurări statorice... Când rotorul se rotește opus bobinelor înfășurării statorului, polii „nord” și „sud” ai rotorului apar alternativ, adică direcția fluxului magnetic care pătrunde în bobina statorului se schimbă, ceea ce face ca în acesta să apară o tensiune alternativă. Frecvența acestei tensiuni depinde de viteza de rotație a rotorului generatorului și de numărul de perechi de poli ai acestuia.

Stator generator
1. înfăşurare statorică;
2. concluzii lichide;
3. circuit magnetic.
Înfășurarea statorului este trifazată. Este format din trei înfăşurări separate, numite înfăşurări de fază sau pur şi simplu faze, înfăşurate după o anumită tehnologie pe un circuit magnetic. Tensiunea și curenții din înfășurări sunt deplasate unul față de celălalt cu o treime din perioadă, adică. 120 de grade electrice, așa cum se arată.

Oscilograme ale tensiunilor de fază ale înfășurărilor
U 1, U 2, U 3 - tensiunea înfăşurării;
Т - perioada semnalului (360 de grade);
F - deplasare de fază (120 de grade).
Înfășurările de fază pot fi conectate în stea sau triunghi.


Tipuri de conexiuni de înfășurare
1. „stea”;
2. „triunghi”.
Când este conectat într-un „triunghi”, curentul în fiecare dintre înfășurări este de 1,7 ori mai mic decât curentul dat de generator. Aceasta înseamnă că, cu același curent furnizat de generator, curentul din înfășurări atunci când este conectat la „triunghi” este mult mai mic decât cel al „stelei”. Prin urmare, la generatoarele de mare putere, se utilizează adesea o conexiune „triunghiulară”, deoarece la curenți mai mici înfășurările pot fi înfășurate cu un fir mai subțire, care este mai avansat tehnologic. Un fir mai subțire poate fi folosit și pentru conexiunile în stea. În acest caz, înfășurarea este făcută din două înfășurări paralele, fiecare dintre ele conectată într-o „stea”, adică se obține o „stea dublă”.

Rețeaua de bord a mașinii necesită o alimentare constantă cu tensiune. Prin urmare, înfășurarea statorului alimentează rețeaua de bord a vehiculului printr-un redresor încorporat în generator. Redresor pentru un sistem trifazat, conține șase diode semiconductoare de putere, dintre care trei sunt conectate la borna „+” a generatorului, iar celelalte trei la borna „-” („masă”). Diodele semiconductoare sunt în stare deschisă și nu prezintă rezistență semnificativă la trecerea curentului atunci când le este aplicată o tensiune în direcția înainte și practic nu trec curent la o tensiune inversă. Trebuie remarcat faptul că termenul „diodă redresoare” nu ascunde întotdeauna designul familiar, care are o carcasă, cabluri etc., uneori, este doar o joncțiune de siliciu semiconductoare sigilată pe radiatorul.

Asamblare cu diode redresoare
1.diode de putere;
2. diode suplimentare;
3. radiator.
Mulți producători, pentru a proteja componentele electronice ale mașinii de supratensiuni, înlocuiesc diodele podului de alimentare cu diode zener. Diferența dintre o diodă zener și o diodă redresoare este că atunci când i se aplică o tensiune în sens opus, nu trece curent doar până la o anumită valoare a acestei tensiuni, numită tensiune de stabilizare. De obicei, la diodele zener de putere, tensiunea de stabilizare este de 25 ... 30 V. Când se atinge această tensiune, diodele zener „sparge”, adică încep să treacă curentul în direcția opusă și în anumite limite ale modificarea puterii acestui curent, tensiunea pe dioda zener și, în consecință, și la ieșirea „+” a generatorului rămâne neschimbată, neatingând valori periculoase pentru componentele electronice. Proprietatea unei diode zener de a menține o tensiune constantă la bornele sale după o „defecțiune” este, de asemenea, utilizată în regulatoarele de tensiune.

După cum sa menționat mai sus, tensiunile de pe înfășurări se modifică de-a lungul curbelor apropiate de o sinusoidă și în unele momente sunt pozitive, în altele sunt negative. Dacă direcția pozitivă a tensiunii în fază este luată de-a lungul săgeții îndreptate către punctul zero al înfășurării statorului și negativă din aceasta, atunci, de exemplu, pentru momentul t când tensiunea celei de-a doua faze este absentă, prima fază este pozitivă, iar a treia este negativă. Direcția tensiunilor de fază corespunde săgeților prezentate în figură.

Direcția curenților în înfășurările și redresorul generatorului

Curentul prin înfășurări, diode și sarcină va curge în direcția acestor săgeți. Luând în considerare orice alte momente în timp, este ușor să vă asigurați că, într-un sistem trifazat, tensiunea care apare în înfășurările fazelor generatorului, diodele redresorului de putere trec de la deschis la închis și înapoi în așa fel încât curentul din sarcină are o singură direcție - de la terminalul „+” al instalației generatorului la ieșirea sa „-” („masă”), adică un curent constant (rectificat) curge în sarcină.

Într-un număr semnificativ de tipuri de generatoare, înfășurarea de excitație este conectată la propriul redresor, asamblat pe trei diode. Această conexiune a înfășurării de câmp împiedică trecerea curentului de descărcare al bateriei prin ea când motorul mașinii nu este pornit. Diodele redresoare ale înfășurării de câmp funcționează într-un mod similar, furnizând această înfășurare cu un curent redresat. Mai mult, redresorul înfășurării de excitație include și 6 diode, trei dintre ele fiind comune cu redresorul de putere (diode negative). Curentul de excitație este semnificativ mai mic decât curentul furnizat de generator sarcinii. Prin urmare, diode de curent scăzut de dimensiuni mici pentru un curent de cel mult 2 A sunt utilizate ca diode de înfășurare de excitație (pentru comparație, diodele unui redresor de putere permit curentilor să curgă până la 25 ... 35 A).

Dacă este necesară creșterea puterii generatorului, se folosește un braț redresor suplimentar.

Un astfel de circuit redresor poate avea loc numai atunci când înfășurările statorului sunt conectate la o „stea”, deoarece brațul suplimentar este alimentat din punctul „zero” al „stelei”. Dacă tensiunile de fază s-ar schimba pur într-o manieră sinusoidală, aceste diode nu ar participa deloc la procesul de conversie a curentului alternativ în curent continuu. Cu toate acestea, în generatoarele reale, forma tensiunilor de fază diferă de sinusoid. Este suma sinusoidelor, care se numesc componente armonice sau armonice - prima, a cărei frecvență coincide cu frecvența tensiunii de fază și cea mai mare, în principal a treia, a cărei frecvență este de trei ori mai mare decât prima. .

Forma reală a tensiunii de fază ca sumă a două armonice:
1.tensiune înfăşurare de fază;
2. prima armonică;
3. a treia armonică;
Din electrotehnică se știe că în tensiunea de linie, adică în tensiunea care este furnizată redresorului și redresată, a treia armonică este absentă. Acest lucru se datorează faptului că a treia armonică a tuturor tensiunilor de fază coincid în fază, adică ating simultan aceleași valori și, în același timp, se echilibrează reciproc și se anulează reciproc în tensiunea de linie. Astfel, a treia armonică este prezentă în tensiunea de fază, dar nu și în tensiunea liniară. În consecință, puterea dezvoltată de a treia armonică a tensiunii de fază nu poate fi utilizată de consumatori. Pentru a utiliza această putere, se adaugă diode, conectate la punctul zero al înfășurărilor de fază, adică până la punctul în care afectează acțiunea tensiunii de fază. Astfel, aceste diode redresează doar tensiunea celei de-a treia armonice a tensiunii de fază. Utilizarea acestor diode crește puterea generatorului cu 5 ... 15% la o viteză mai mare de 3000 min -1.

Tensiunea unui generator fără regulator depinde în mare măsură de frecvența de rotație a rotorului său, de fluxul magnetic creat de înfășurarea de excitație și, prin urmare, de puterea curentului din această înfășurare și de cantitatea de curent dată de generator. către consumatori. Cu cât este mai mare frecvența de rotație și puterea curentului de excitație, cu atât este mai mare tensiunea generatorului, cu atât este mai mare puterea curentului sarcinii sale, cu atât este mai mică această tensiune. Funcţie regulator de voltaj este stabilizarea tensiunii atunci când viteza și sarcina se modifică din cauza impactului asupra curentului de excitație. Au fost folosite anterior regulatoare de vibrație, iar apoi cele cu tranzistori de contact. Aceste două tipuri de regulatoare sunt acum complet înlocuite de cele electronice.

Aspectul regulatoarelor electronice de tensiune

Proiectarea regulatoarelor electronice cu semiconductor poate fi diferită, dar principiul de funcționare este același pentru toate regulatoarele. Desigur, puteți schimba curentul în circuitul de excitație prin introducerea unui rezistor suplimentar în acest circuit, așa cum sa făcut în regulatoarele de tensiune de vibrații anterioare, dar această metodă este asociată cu o pierdere de putere în acest rezistor și nu este utilizată în electronice. reglementatorii. Controlerele electronice modifică curentul de excitație prin pornirea și oprirea înfășurării de excitație din rețeaua de alimentare, în timp ce durata relativă a timpului de pornire a înfășurării de excitație se modifică. Dacă, pentru a stabiliza tensiunea, este necesară reducerea curentului de excitație, timpul de pornire a înfășurării de excitație scade, dacă este necesară creșterea acesteia, crește.

Dezavantajul variantei date de conectare a regulatorului este că regulatorul menține tensiunea la borna „D +” a generatorului, iar consumatorii, inclusiv bateria de stocare, sunt conectați la borna „B +”. În plus, cu această activare, regulatorul nu percepe căderea de tensiune în firele de legătură dintre generator și baterie și nu face ajustări la tensiunea generatorului pentru a compensa această cădere. Aceste dezavantaje sunt eliminate în următorul circuit, unde tensiunea este furnizată circuitului de intrare al regulatorului de la nodul unde ar trebui să fie stabilizat, de obicei acesta este terminalul „B +” al generatorului.

Unele regulatoare de tensiune au proprietatea compensării termice - modificări ale tensiunii furnizate bateriei, în funcție de temperatura aerului din compartimentul motor pentru încărcarea optimă a bateriei. Cu cât temperatura aerului este mai scăzută, cu atât mai multă tensiune trebuie furnizată bateriei și invers. Valoarea compensării termice ajunge până la 0,01 V la 1 ° C.