Alternatori: parimi i punës. Alternatori: pajisja, parimi i funksionimit, qëllimi

Një gjenerator makine është një nga njësitë më të rëndësishme në një makinë. Funksioni i tij është të gjenerojë dhe furnizojë me energji elektrike të gjitha nyjet që kanë nevojë për konsum të vazhdueshëm aktual. Përveç kësaj, ai siguron një ngarkesë të baterisë gjatë nisjes së automjetit dhe gjatë funksionimit të motorit.

Tjetra, ne do të shqyrtojmë se nga përbëhet një gjenerator elektrik në makinat moderne, cili është parimi i funksionimit dhe sa e rëndësishme është mbajtja e tij në gjendje të plotë pune. Dhe gjithashtu ne do të analizojmë se cilat lloje të pajisjeve përdoren në makinat moderne.

Funksionet kryesore të alternatorit

Pajisja funksionon duke shndërruar energjinë mekanike të gjeneruar nga boshti me gunga në rrymë elektrike. Si rezultat, sigurohet energji për të gjitha pajisjet që kanë nevojë për energji elektrike. Energjia elektrike ruhet në baterinë e automjetit. Në modalitetin normal, është ai që siguron energji për sistemet që kanë nevojë për rrymë.

Por kur ndizni makinën, është motori që është konsumatori kryesor i energjisë. Fuqia aktuale arrin qindra amper, dhe voltazhi në rrjet bie ndjeshëm. Është gjeneratori në këtë moment që bëhet burimi kryesor i rrymës. Bateria gjeneron një rrymë të paqëndrueshme që nuk mund të sigurojë një tension konstant në sistemin elektrik të automjetit.

Gjeneratori aktual është një lloj rrjete sigurie, pasi është ai që siguron prodhimin dhe furnizimin me energji elektrike gjatë rritjeve të papritura të energjisë. Kjo mund të jetë jo vetëm fillimi i motorit, por edhe ndezja e fenerëve, ndryshimi i marsheve, si dhe fillimi i punës së sistemeve shtesë.

Përveç kësaj, pajisja siguron një ngarkesë të baterisë, e cila është po aq e rëndësishme për funksionimin e plotë të makinës.

Parimi i funksionimit

Ekzistojnë dy lloje të gjeneratorëve: DC dhe AC. Shumica e makinave moderne janë të pajisura me një gjenerator të llojit të dytë. Ato karakterizohen nga fakti se qarku magnetik dhe përcjellësi janë të palëvizshëm. Rrotullohet vetëm magneti i përhershëm, me rrotullimin e të cilit krijohet një rrymë. Kjo ndodh sepse qarku i spirales depërtohet nga një fluks magnetik që ndryshon në madhësi dhe drejtim. Si rezultat, ka një rritje dhe ulje uniforme të energjisë.

Kështu, kur maja e qarkut magnetik kalon nga polet e magnetit, krijohet një rrymë që është e alternuar në madhësi dhe drejtim. Ndryshon gjithashtu në spirale. Kjo është arsyeja pse rryma quhet alternative. Dizajni i njësisë lejon që ajo të gjenerojë një sasi të mjaftueshme të energjisë elektrike edhe me rrotullim relativisht të ngadaltë, pasi ka një numër të madh mbështjellash dhe rotorë, dhe në vend të një magneti konvencional, është instaluar një elektrik.

Për të gjitha modelet, parimi i funksionimit të gjeneratorëve është praktikisht i njëjtë. Vetëm disa nga komponentët e pajisjes mund të ndryshojnë, duke siguruar prodhimin e më shumë energji elektrike.

Si funksionon një alternator

Për ata që janë të paktën pak të aftë për parimet e prodhimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike, gjithçka është jashtëzakonisht e thjeshtë. Ka dy qarqe elektrike në makinë: primar dhe sekondar.

Ekziston një rregullator i tensionit midis qarqeve parësore dhe sekondare. Llogarit nivelin e tensionit në qarkun sekondar, dhe në varësi të kësaj, vendos parametrat për primarin. Pa një rregullator tensioni në një makinë, niveli i tensionit dhe sasia e energjisë elektrike të prodhuar mund të monitorohen.

Nëse voltazhi në rrjet bie ndjeshëm, rregullatori reagon ndaj treguesve të tij dhe rryma në qarkun e dredha-dredha të fushës rritet. Si rezultat, fusha magnetike rritet dhe prodhohet më shumë energji elektrike brenda pajisjes. Tensioni brenda mekanizmit do të rritet derisa rritja e tij të ndalet nga rregullatori.

Kur niveli aktual në të gjithë rrjetin barazohet, rregullatori përsëri jep një sinjal për të rritur tensionin në gjenerator në nivelin e dëshiruar. Kështu, funksionimi i gjeneratorit varet drejtpërdrejt nga sasia e energjisë elektrike të konsumuar nga të gjitha sistemet e automjeteve. Dhe rregullatori i tensionit kontrollon sasinë e energjisë së gjeneruar.

E rëndësishme! Funksionimi i gjeneratorit është i pavarur nga shpejtësia e motorit. Nëse ka keqfunksionime në rrjetin elektrik të makinës, kjo është ose për shkak të problemeve në vetë gjeneratorin, ose për një mosfunksionim të rregullatorit të tensionit, por jo në asnjë mënyrë me probleme në funksionimin e motorit. Pajisja e gjeneratorit ju lejon të gjeneroni sasinë e nevojshme të energjisë elektrike edhe me shpejtësi të ulëta të njësisë.

Më poshtë mund të shikoni një video me një shpjegim të disponueshëm të diagramit të funksionimit të alternatorit:

Si furnizohet me energji gjeneratori

Gjeneratori i tensionit në makinë shërben si një konvertues i energjisë mekanike në energji elektrike. Energjia mekanike prodhohet nga motori i automjetit. Pajisja e gjeneratorit është projektuar në atë mënyrë që rrotulla e boshtit të gungës të transmetojë lëvizjen në rrotullën e gjeneratorit. Midis tyre ka një lidhje rripi, e cila siguron këtë transmetim.

Të gjitha makinat moderne janë të pajisura me rripa V-poli, të cilët kanë fleksibilitet të mirë dhe lejojnë montimin e rrotullave me diametër të vogël në alternatorë. Dhe sa më i vogël të jetë diametri i kësaj njësie, aq më shumë njësia mund të gjenerojë energji. Kjo marrëdhënie siguron raportet e larta të marsheve që dallojnë gjeneratorët me shpejtësi të lartë.

Nga kjo mund të konkludojmë se përdorimi i materialeve dhe teknologjive të reja në prodhimin e gjeneratorëve DC dhe AC mund të rrisë produktivitetin e tyre. Kjo është shumë e rëndësishme për makinat e teknologjisë së lartë me konsumin e tyre të rritur të energjisë.

Pajisja e gjeneratorit

Dizajni i gjeneratorit nuk ka ndryshuar shumë që nga shpikja e mekanizmave të parë elektrikë AC dhe DC të përdorura për të prodhuar energji elektrike në makina. Kjo njësi ka pajisjen e mëposhtme:

• kornizë;
• dy mbulesa me vrima për ajrim. Mbulesat e aluminit tërhiqen së bashku me tre ose katër bulona;
• një rotor që rrotullohet në dy kushineta dhe që drejtohet nga një rrotull;
• rryma në mbështjelljen e elektromagnetit furnizohet nga dy unaza bakri dhe furça grafiti;
• ata, nga ana tjetër, janë të lidhur me një rregullator rele, i cili kontrollon nivelin e prodhimit të energjisë elektrike brenda njësisë. Në varësi të modifikimit, stafeta ose mund të ndërtohet në strehim ose të hiqet jashtë saj.

Të gjitha pajisjet moderne janë të pajisura me tifozë ftohës që parandalojnë mbinxehjen e pajisjes. Gjeneratorët janë ngjitur drejtpërdrejt në pjesën e përparme të motorit duke përdorur kllapa të veçanta.

Statori i gjeneratorit përbëhet nga një bërthamë, një dredha-dredha, një pykë e çarë, një slot dhe një dalje për lidhjen me ndreqësit. Rotori përbëhet nga një sistem polesh. Këta komponentë qëndrojnë në mbyllje, dhe puna dhe ndërveprimi i tyre është baza për gjenerimin e energjisë elektrike brenda pajisjes.

Asambleja e furçës strehon furçat ose kontaktet rrëshqitëse. Ato mund të jenë multi-grafit ose elektro-grafit. Asambletë e furçave transmetojnë rrymë direkte në armaturën rrotulluese, e cila vepron si një magnet i përhershëm. Por të njëjtat furça janë hallka e dobët e këtij dizajni, pasi kërkojnë mirëmbajtje të vazhdueshme, pastrim dhe zëvendësim të pjesëve të konsumuara.

Pajisja e gjeneratorit pa furça automobilistike

Lloji i pajisjes pa furça është më i zakonshmi sot, pasi është më i besueshmi dhe nuk kërkon mirëmbajtje të vazhdueshme. Si çdo pajisje tjetër, ajo përbëhet nga dy komponentë:

Ndryshe nga mekanizmat e furçave, këtu përdoret një rregullim kompleks i tensionit të daljes. Realizohet për faktin se akset e mbështjelljeve janë kompensuar me 90 gradë. Si rezultat, me rritjen e ngarkesës, fusha magnetike e rotorit zhvendoset drejt dredha-dredha kryesore, dhe EMF e krijuar në të rritet. Tensioni, nga ana tjetër, stabilizohet.

Ky rregullim i mekanizmit ka përparësitë e mëposhtme:

• gjatë funksionimit të pajisjes, pluhuri i qymyrit nuk formohet, gjë që është problemi kryesor për gjeneratorët e furçave;
• pas një periudhe të caktuar funksionimi, nuk kërkohet zëvendësim i furçave;
• numri i reduktuar i strukturave mekanike rrit ndjeshëm besueshmërinë e pajisjes dhe minimizon koston e mirëmbajtjes së tij;
• pajisja nuk ka frikë nga kushtet e pafavorshme të motit;
• pajisje të tilla kanë një dizajn të thjeshtë, që do të thotë se ato janë më të lira.

Gjeneratorët pa furçë janë mjaft të njohur, pavarësisht se janë njëfazor dhe kanë efikasitet të ulët. Sidoqoftë, ky disavantazh i tyre eliminohet nga përdorimi i sistemeve me rregullim elektronik dhe ngacmim të pavarur.

Si funksionon një gjenerator DC?

Pajisja DC ka një ndërtim të ngjashëm me një alternator. Pjesët kryesore të tij janë një armaturë në formë cilindri me një dredha-dredha dhe elektromagnet që krijojnë tension në pajisje.

Ato ndahen në dy lloje: vetë-ngacmuese dhe me përdorimin e ndërrimit të pavarur, pajisje të tilla mund të jenë gjithashtu të krehura dhe pa furça.

Për shkak të faktit se gjeneratorët DC kanë nevojë për një burim të vazhdueshëm energjie, zona e tyre e aplikimit është e fokusuar mjaft ngushtë. Ato përdoren shpesh për të fuqizuar automjetet elektrike publike. Ky lloj instrumenti përdoret në gjeneratorët me naftë.

Është një lloj makine elektrike që shndërron energjinë mekanike në energji elektrike. Funksionimi i gjeneratorëve të rrymës bazohet në parimin e induksionit elektromagnetik: një forcë elektromotore (EMF) induktohet në një tel që lëviz në një fushë magnetike.

Prodhoni gjenerator aktual mund jo vetëm të drejtojë, por edhe rrymë alternative. Në latinisht, fjala "gjenerator" do të thotë "prodhues".

Në tregun botëror, furnizuesit më të njohur të gjeneratorëve janë këto kompani: General Electric (GE), ABB, Siemens AG, Mecc Alte.

Gjeneratorë DC.

I vetmi lloj burimi për prodhimin e energjisë elektrike për një kohë të gjatë ka qenë gjeneratorë elektrikë.

Një rrymë alternative induktohet në mbështjelljen e armaturës së një gjeneratori të rrymës së drejtpërdrejtë, pastaj shndërrohet në rrymë të drejtpërdrejtë nga një ndreqës elektromekanik - një kolektor. Veçanërisht në një frekuencë të lartë rrotullimi të armaturës së gjeneratorit, procesi i korrigjimit të rrymës nga kolektori shoqërohet me konsumim shumë të shpeshtë të furçave dhe kolektorit.

Ndryshojnë Gjeneratorë DC nga natyra e eksitimit të tyre, ata janë të ngacmuar dhe të pavarur. Një dredha-dredha ngacmuese e vendosur në polet kryesore është e lidhur me një burim të pavarur energjie në gjeneratorët me ngacmim elektromagnetik.

Magnetët e përhershëm, nga të cilët bëhen polet e makinës, ngacmojnë gjeneratorët me ngacmim magnetoelektrik. Aplikimi kryesor i gjeneratorëve DC gjendet në ato industri ku rryma direkte është e preferueshme për sa i përket kushteve të prodhimit (ndërmarrjet e industrisë së elektrolizës dhe metalurgjisë, anijet, transportin dhe të tjerët). Gjeneratorët DC përdoren si burime të rrymës direkte dhe ngacmues të gjeneratorëve sinkron në termocentralet.

Mund të arrijë deri në 10 megavat fuqia e gjeneratorit.

Me një tension mjaft të lartë, mund të merren rryma të mëdha alternatorët... Aktualisht dallohen disa lloje të gjeneratorëve me induksion.

Ato përbëhen nga një magnet i përhershëm ose elektromagnet që krijon një fushë magnetike dhe një mbështjellje në të cilën induktohet një EMF alternative. Meqenëse EMF-të e induktuara në kthesat e lidhura me seri janë shtuar, amplituda e EMF në kornizën e induksionit do të jetë proporcionale me numrin e rrotullimeve në të. Është gjithashtu proporcionale në çdo kthesë me amplituda e fluksit magnetik të alternuar. V gjeneratorë Për të marrë një fluks të madh magnetik, përdoret një sistem i veçantë magnetik, i përbërë nga dy bërthama të bëra prej çeliku elektrik. Në brazda të njërës prej bërthamave ka mbështjellje që krijojnë një fushë magnetike, dhe në brazda të së dytës ka mbështjellje në të cilat induktohet një EMF. Një nga bërthamat quhet rotor sepse rrotullohet rreth një boshti vertikal ose horizontal, së bashku me mbështjelljen e tij.

Një bërthamë tjetër quhet stator - është një bërthamë fikse me mbështjelljen e saj. Hendeku midis bërthamave të rotorit dhe statorit bëhet sa më i vogël që të jetë e mundur, vlera më e madhe e fluksit të induksionit magnetik sigurohet nga kjo. Një elektromagnet, i cili është një rotor, rrotullohet në masë gjeneratorë industrialë, dhe mbështjelljet e vendosura në brazdat e statorit dhe në të cilat është induktuar EMF mbeten të palëvizshme.

Me ndihmën e kontakteve rrëshqitëse, është e nevojshme të furnizoni rrymën në rotor në qarkun e jashtëm ose ta hiqni atë nga mbështjellja e rotorit. Për këtë, rotori furnizohet me unaza rrëshqitëse, të cilat janë ngjitur në skajet e mbështjelljes së tij. Pllakat e fiksuara të furçave shtypen në unaza; ato komunikojnë me qarkun e jashtëm të mbështjelljes së rotorit. Në mbështjelljet e një elektromagneti që krijon një fushë magnetike, forca aktuale është shumë më e vogël se forca aktuale që gjeneratori i rrymës i jep qarkut të jashtëm. Prandaj, është shumë më i përshtatshëm për të hequr rrymën e gjeneruar nga mbështjelljet e palëvizshme dhe për të furnizuar një rrymë relativisht të dobët përmes kontakteve rrëshqitëse në elektromagnetin rrotullues. Kjo rrymë gjenerohet, e vendosur në të njëjtin bosht nga një i veçantë Gjenerator DC(patogjen). Një magnet rrotullues krijon një fushë magnetike në gjeneratorët e rrymës me fuqi të ulët; furçat dhe unazat në këtë rast nuk kërkohen fare.

Ekzistojnë dy lloje të mbështjelljeve ngacmuese të gjeneratorëve sinkron: me rotorë me pol të spikatur dhe me pol të nënkuptuar. Mbështjelljet bartëse të fushës dalin nga induktori në gjeneratorët me rotorë polesh të spikatur. Gjeneratorët e këtij lloji janë krijuar për shpejtësi rrotulluese relativisht të ulëta; ato përdoren për të funksionuar me një makinë nga motorët me avull me pistoni, turbinat hidraulike dhe motorët me naftë. Për ngasje gjeneratorë sinkron me rotorë me pol të nënkuptuar, përdoren turbina me gaz dhe me avull. Një falsifikim çeliku me çarje gjatësore të bluar për kthesat e mbështjelljes së fushës, të cilat zakonisht bëhen në formën e pllakave të bakrit, është një rotor i një gjeneratori të tillë. Kthesat janë të fiksuara në brazda dhe për të zvogëluar humbjen e fuqisë dhe nivelin e zhurmës që lidhet me rezistencën e ajrit, sipërfaqja e rotorit bluhet dhe më pas lëmohet.

Në pjesën më të madhe, bëhen trefazore mbështjelljet e gjeneratorit... Një kombinim i tillë i pjesëve lëvizëse, të afta për të gjeneruar energji edhe ekonomikisht dhe vazhdimisht, gjendet rrallë në mekanikë.

Gjenerator modern i rrymësështë një strukturë imponuese e përbërë nga tela bakri, struktura çeliku dhe materiale izoluese. Me një saktësi prej 1 milimetri, prodhohen pjesët më të rëndësishme të gjeneratorëve, të cilët vetë masin disa metra.



Zhvillimi i industrisë së automobilave u shoqërua me një rritje të kërkesave për besueshmërinë dhe një rritje të jetës së shërbimit të makinave, komoditetin e funksionimit të tyre, një ulje të kostove të funksionimit për mirëmbajtjen dhe riparimin, si dhe pajtueshmërinë me kërkesat gjithnjë në rritje. kërkesat e sigurisë në komunikacion.
Në këtë drejtim, u bë e nevojshme të rritet ndjeshëm fuqia dhe jeta e shërbimit të gjeneratorëve të automobilave, si burimet kryesore të rrymës elektrike, për të përmirësuar performancën e tyre dhe për të ulur kostot e funksionimit. Kishte nevojë për zvogëlimin e dimensioneve dhe peshës së përgjithshme të gjeneratorëve, si dhe të shumë njësive dhe pajisjeve të tjera, të cilat bënë të mundur dizajnimin fleksibël të paraqitjes dhe modelit të jashtëm të makinave, si dhe kursimin e metaleve të shtrenjta.

Përmbushja e kërkesave të listuara duke përmirësuar dizajnin dhe teknologjinë e prodhimit të gjeneratorëve DC, duke pasur parasysh besueshmërinë e ulët dhe jetëgjatësinë e shkurtër të njësisë së kolektorit të furçës, si dhe dimensionet e përgjithshme dhe peshën e gjeneratorëve DC, është bërë e pamundur. Prandaj, u zgjodh një drejtim i ri në zhvillimin e gjeneratorëve të automobilave - krijimi i alternatorëve.

Emri "alternator" është disi arbitrar dhe i referohet kryesisht tipareve të projektimit të gjeneratorit, pasi ato janë të pajisura me ndreqës gjysmëpërçues të integruar dhe furnizojnë konsumatorët me rrymë të drejtpërdrejtë (të korrigjuar).
Në gjeneratorët DC, një ndreqës i tillë është një njësi kolektori furçash që korrigjon rrymën alternative të marrë në mbështjelljet e armaturës.
Zhvillimi i teknologjisë gjysmëpërçuese bëri të mundur përdorimin në alternatorë të një ndreqësi më të avancuar dhe më të besueshëm të bazuar në dioda gjysmëpërçuese, në të cilat nuk kishte pjesë dhe montime mekanike që i nënshtroheshin konsumit.

Avantazhet dhe disavantazhet e alternatorëve

Përparësitë kryesore të gjeneratorëve AC ndaj gjeneratorëve DC përfshijnë vetitë e mëposhtme:

• me të njëjtën fuqi, pesha e tyre është 1.8 ... 2.5 herë më pak, dhe rreth tre herë më pak konsumohet metali me ngjyra të vlefshme - bakri;
• me të njëjtat dimensione, alternatorët japin më shumë fuqi;
• rryma fillon të gjenerohet me një shpejtësi më të ulët të rotorit;
• qark më i thjeshtë dhe dizajni i pajisjes rregulluese për shkak të mungesës së një elementi kufizues aktual dhe një stafetë të rrymës së kundërt;
• dizajn më i thjeshtë dhe më i besueshëm i kolektorit aktual, veçanërisht në alternatorët pa kontakt;
• kosto më të ulëta operative për shkak të besueshmërisë së lartë operacionale dhe rritjes së jetëgjatësisë së shërbimit.

Nga pikëpamja praktike, avantazhet e një alternatori manifestohen në faktin se rryma e gjeneruar prej tij merret nga mbështjelljet e palëvizshme të bashkangjitura në strehimin e statorit. Dredha-dredha e ngacmimit, e bërë në një rotor rrotullues, është shumë më e lehtë se mbështjelljet e palëvizshme të statorit, prandaj rotori mund të rrotullohet me një shpejtësi më të madhe pa frikë nga fenomenet e çekuilibrit të masave rrotulluese. Dhe në këtë rast, është më e lehtë të furnizohet rryma e ngacmimit, pasi është e vogël. Si rezultat, furçat dhe unazat e rrëshqitjes zgjasin më shumë.

Për më tepër, një gjenerator i rrymës së drejtpërdrejtë, ndryshe nga një alternator, fillon të gjenerojë rrymë në një frekuencë relativisht të lartë të rrotullimit të armaturës. Për këtë arsye, për funksionimin e plotë të tij, për shembull, në shpejtësinë boshe të motorit, kërkohet një raport i konsiderueshëm i marsheve të makinës, i cili në të ardhmen (në frekuencën e funksionimit të boshtit të gungës) mund të çojë në çekuilibër (për shkak të masë e konsiderueshme e armaturës), veshja e kushinetave dhe elementëve të drejtimit të gjeneratorit ...

Një avantazh i caktuar i alternatorëve manifestohet gjithashtu në faktin se nëse është e nevojshme të merret tension i lartë (për shembull, për të furnizuar konsumatorët e tensionit të lartë), mjafton të përdorni një transformator të vogël. Nuk do të jetë e mundur të rritet tensioni DC në këtë mënyrë. Përkundër faktit se në rrjetet në bord të automobilave, nevoja për tension të lartë është jashtëzakonisht e rrallë, kjo mundësi nuk mund të zbritet.

Disavantazhet kryesore të një alternatori janë nevoja për të korrigjuar rrymën që gjeneron, si dhe një shpërndarje e energjisë në pjesët metalike që rrethojnë rotorin dhe statorin për shkak të shfaqjes së rrymave vorbull dhe reaktive në një fushë elektromagnetike alternative. Sidoqoftë, avantazhet e alternatorëve më shumë se sa i paguajnë disavantazhet e vërejtura.

Alternatorët e parë të automobilave u krijuan për të funksionuar me ndreqës të veçantë të selenit dhe rregullatorë të tensionit të dridhjeve. Ndreqësit e selenit ishin me përmasa të mëdha dhe duhej të vendoseshin veçmas nga gjeneratori, në vende ku sigurohej ftohje e mirë. Kërkohej instalime elektrike shtesë për të lidhur një ndreqës të tillë me gjeneratorin.
Për më tepër, ndreqësit e selenit nuk ishin mjaftueshëm rezistent ndaj nxehtësisë dhe lejuan një temperaturë maksimale të funksionimit jo më të lartë se +80 ˚С.
Për këto arsye, në të ardhmen u braktisën ndreqësit e selenit dhe filluan të përdoren diodat e silikonit, të cilat kishin përmasa më të vogla, kishin rezistencë të mirë ndaj nxehtësisë, gjë që bëri të mundur vendosjen e tyre direkt në gjenerator.

Rregullatorët e tensionit të dridhjeve u zëvendësuan me transistor kontakti, dhe më pas pa kontakt në elementë diskretë dhe rregullatorë integralë pa kontakt.
Dimensionet e përgjithshme të rregullatorëve integral lejojnë që ato të ndërtohen në një gjenerator, i cili së bashku me njësinë e integruar të rregullatorit dhe ndreqësit quhet grup gjenerator.

Struktura bazë e alternatorit

Në oriz. njëështë paraqitur një diagram i thjeshtuar i një alternatori, i cili përbëhet nga dy pjesë kryesore: një stator me një mbështjellje fikse, në të cilin induktohet një rrymë alternative dhe një rotor, i cili krijon një fushë magnetike.

Shtyllat e rotorit kalojnë në mënyrë alternative pranë mbështjelljeve të palëvizshme të statorit të vendosura në brazda në pjesën e brendshme të kutisë së gjeneratorit. Në këtë rast, drejtimi i fluksit magnetik ndryshon, dhe, rrjedhimisht, drejtimi i EMF-së të induktuar në spirale.

Në mënyrë tipike, numri i poleve magnetike në rotor dhe numri i mbështjelljeve në strehë lejon që të merret një rrymë trefazore. Në gjeneratorët trefazorë, mbështjelljet kanë një pikë të përbashkët, ku skajet e tyre janë të lidhura, prandaj një skemë e tillë e lidhjes quhet "yll", dhe pika e përbashkët e mbështjelljes është një pikë zero.

Skajet e dyta të mbështjelljes janë të lidhura me një ndreqës me valë të plotë. Fusha magnetike e rotorit mund të gjenerohet nga një magnet i përhershëm ose një elektromagnet. Në rastin e fundit, një tension konstant aplikohet në mbështjelljen e ngacmimit të elektromagnetit.

Përdorimi i elektromagnetëve në rotor e ndërlikon dizajnin e gjeneratorit, pasi është e nevojshme të furnizohet tension në pjesën rrotulluese - rotor, por në këtë rast është e mundur të rregulloni tensionin duke ndryshuar shpejtësinë e rotorit. Përveç kësaj, vetitë magnetike të magnetëve të përhershëm varen ndjeshëm nga temperatura e tyre.

Më shumë detaje mbi dizajnin dhe funksionimin e një alternatori makine jepen në faqen tjetër.



Gjeneratorë pa kontakt me ngacmim elektromagnetik

Për gjeneratorët e automobilave, besueshmëria dhe jeta e shërbimit përcaktohen nga tre faktorë:

• cilësia e izolimit elektrik;
• cilësia e montimeve të kushinetave;
• besueshmëria e pajisjeve të grumbullimit të rrymës (brush-kontakt).

Dy faktorët e parë varen nga niveli i zhvillimit të industrive të lidhura. Faktori i tretë mund të eliminohet duke përdorur gjeneratorë pa kontakt me një besueshmëri dhe jetëgjatësi më të lartë se gjeneratorët e kontaktit që përdorin kolektorë të rrymës me kontakt me furçë. Kjo stimuloi krijimin e alternatorëve automobilistikë pa kontakt me ngacmim elektromagnetik - gjeneratorë induktorë dhe gjeneratorë me pol të shkurtër.

Gjeneratorët pa kontakt me ngacmim elektromagnetik përfshijnë gjeneratorët me induktor dhe gjeneratorët me sqep të shkurtër. Gjeneratori funksionon si më poshtë. Dredha-dredha e ngacmimit, përmes së cilës rrjedh një rrymë e drejtpërdrejtë, krijon një fluks në sistemin magnetik, i cili, kur rotori rrotullohet, ndryshon në madhësi pa ndryshuar shenjën e tij. Kjo rrjedhë mbyllet, duke kaluar nëpër boshllëqet e ajrit midis boshtit dhe elementëve të rotorit, dhëmbët e të cilëve janë bërë në formën e një ylli, hendeku i ajrit midis rotorit dhe statorit, qarku magnetik i statorit dhe mbulesa e gjeneratorit.

Ndryshimi i fluksit magnetik në armaturë gjatë rrotullimit të rotorit ndodh për shkak të ndryshimit të rezistencës magnetike të hendekut të ajrit midis dhëmbëve të statorit dhe rotorit.
Fluksi magnetik F te gjeneratorët me induktor është pulsues. Fluksi magnetik në hendekun e ajrit ndryshon periodikisht nga F max, kur boshtet e dhëmbëve të rotorit dhe statorit përputhen, deri në Ф min kur boshtet e dhëmbëve të rotorit dhe statorit zhvendosen nga një kënd 180˚ gradat elektrike. Kështu, fluksi magnetik ka një komponent mesatar konstant dhe të ndryshueshëm me një amplitudë

Korsia Ф = 0,5 (Ф max - Ф min)

Këmba dhe zgavra e rotorit (induktorit) të gjeneratorit formojnë një palë polesh, prandaj frekuenca e rrymës së armaturës në induktorin e gjeneratorit mund të përcaktohet me formulën:

f = zn / 60,

ku z është numri i dhëmbëve të rotorit.

Në gjeneratorët me pole të shkurtuar, pa kontakt arrihet për shkak të lidhjes fikse të mbështjelljes së ngacmimit duke përdorur një mbajtës jomagnetik. Shtyllat në formë sqepi janë më pak se gjysma e gjatësisë së pjesës aktive të rotorit. Në procesin e rrotullimit të rotorit, fluksi i fushës magnetike kalon kthesat e mbështjelljes së statorit, duke nxitur një EMF në to.

Gjeneratorët me shtylla të shkurtuara janë të thjeshtë në dizajn dhe të avancuar teknologjikisht. Rotorët e gjeneratorëve të tillë kanë shpërndarje të ulët.
Disavantazhet përfshijnë një masë pak më të madhe se ajo e gjeneratorëve të kontaktit me të njëjtën fuqi. Duhet të theksohet gjithashtu vështirësia e fiksimit të mbështjelljes së ngacmimit dhe sigurimi i ngurtësisë dhe forcës mekanike të fiksimit të saj.

Përdorimi i modeleve ekzistuese të gjeneratorëve me induktor në makina ka qenë prej kohësh i kufizuar nga vështirësitë e mëposhtme:

• tregues të ulët specifik;
• niveli i rritur i valëzimit të tensionit të korrigjuar;
• niveli i rritur i zhurmës.

Përmirësimi i mëtejshëm i dizajnit dhe eliminimi i disavantazheve të mësipërme bëri të mundur përdorimin e alternatorëve të induktit në makina.

Për herë të parë gjeneratorë pa furça me shtylla të shkurtuara 45.3701 dhe 49.3701 u përdorën në automjetet UAZ.

Një video e shkurtër do t'ju lejojë të kuptoni qartë parimet themelore të funksionimit dhe pajisjen e një alternatori makine.



Rryma alternative e frekuencës industriale gjenerohet në termocentralet nga gjeneratorët sinkronë të makinave elektrike të projektuar posaçërisht për këtë qëllim. Parimi i funksionimit të këtyre njësive bazohet në fenomenin e induksionit elektromagnetik. Energjia mekanike e prodhuar nga një turbinë me avull ose hidraulike shndërrohet në energji elektrike me rrymë alternative.

Pjesa rrotulluese e makinës ose rotorit është një magnet elektrik, i cili transferon fushën magnetike të krijuar në stator. Kjo është pjesa e jashtme e pajisjes, e përbërë nga tre mbështjellje tela.

Tensioni transmetohet përmes furçave dhe unazave të kolektorëve. Unazat e rotorit të bakrit rrotullohen njëkohësisht me boshtin e gungës dhe rotorin, si rezultat i të cilave furçat shtypen kundër tyre. Ato, nga ana tjetër, mbeten në vend, duke lejuar që rryma elektrike të transmetohet nga elementët e palëvizshëm të gjeneratorit të pjesës së tij rrotulluese.

Fusha magnetike e prodhuar në këtë mënyrë, duke u rrotulluar përgjatë statorit, prodhon rryma elektrike, të cilat ngarkojnë baterinë.

Modele të njohura të gjeneratorëve të saldimit rrymë alternative:

Gjenerator rrymë alternative

Aktualisht ka shumë lloje të ndryshme të induksionit gjeneratorë... Por të gjitha përbëhen nga të njëjtat pjesë themelore. Ky është, së pari, një elektromagnet ose magnet i përhershëm, i cili krijon një fushë magnetike dhe, së dyti, një dredha-dredha në të cilën induktohet një ndryshore. EMF- forca elektromotore (në modelin e konsideruar të gjeneratorit është një kornizë rrotulluese). Meqenëse EMF-ja e induktuar në kthesat e lidhura në seri shtohet, amplituda e EMF-së së induksionit në kornizë është proporcionale me numrin e kthesave në të. Është gjithashtu proporcionale me amplituda e fluksit magnetik të alternuar (Фm = BS) në çdo kthesë.

Parimi i gjeneratorit rrymë alternative tjetër. Për të marrë një fluks të madh magnetik, një sistem i veçantë magnetik përdoret në gjeneratorë, i përbërë nga dy bërthama të bëra prej çeliku elektrik. Mbështjelljet që krijojnë një fushë magnetike vendosen në vrimat e njërës prej bërthamave, dhe mbështjelljet në të cilat induktohet EMF janë të vendosura në vrimat e tjetrës. Njëra nga bërthamat (zakonisht e brendshme), së bashku me mbështjelljen e saj, rrotullohet rreth një boshti horizontal ose vertikal. Prandaj, quhet rotor. Bërthama fikse me mbështjelljen e saj quhet stator. Hendeku midis bërthamave të statorit dhe rotorit bëhet sa më i vogël që të jetë e mundur për të rritur fluksin e induksionit magnetik.

Në modelin e gjeneratorit të paraqitur në figurë, rrotullohet një kornizë teli, e cila është një rotor (megjithëse pa një bërthamë hekuri). Fusha magnetike krijon një magnet të palëvizshëm të përhershëm. Sigurisht, dikush mund të kishte bërë anasjelltas: rrotulloni magnetin dhe lini kornizën të palëvizur.

Në gjeneratorët e mëdhenj industrialë, është elektromagneti, i cili është rotori, ai që rrotullohet, ndërsa mbështjelljet në të cilat induktohet EMF vendosen në foletë e statorit dhe mbeten të palëvizshme. Fakti është se është e nevojshme të furnizoni rrymë në rotor ose ta hiqni atë nga dredha-dredha e rotorit në qarkun e jashtëm duke përdorur kontakte rrëshqitëse. Për këtë, rotori është i pajisur me unaza rrëshqitëse të bashkangjitura në skajet e mbështjelljes së tij.

Fig. 1. Skema strukturore alternator aktuale.

Pllakat e fiksuara - furçat - shtypen kundër unazave dhe lidhin mbështjelljen e rotorit me qarkun e jashtëm. Fuqia e rrymës në mbështjelljet e elektromagnetit, e cila krijon një fushë magnetike, është shumë më e vogël se forca e rrymës së dhënë nga gjeneratori në qarkun e jashtëm. Prandaj, është më i përshtatshëm për të hequr rrymën e gjeneruar nga mbështjelljet e palëvizshme dhe për të furnizuar një rrymë relativisht të dobët elektromagnetit rrotullues përmes kontakteve rrëshqitëse. Kjo rrymë gjenerohet nga një gjenerator i veçantë i rrymës direkte (ngacmues) i vendosur në boshtin e majtë (Aktualisht, rryma direkte në mbështjelljen e rotorit furnizohet më shpesh nga mbështjellja e statorit të të njëjtit gjenerator përmes një ndreqësi).

Në gjeneratorët me fuqi të ulët, fusha magnetike krijohet nga një magnet i përhershëm rrotullues. Në këtë rast, unazat dhe furçat nuk nevojiten fare.

Shfaqja e një EMF në mbështjelljet e palëvizshme të statorit shpjegohet me shfaqjen e një fushe elektrike vorbull në to, e krijuar nga një ndryshim në fluksin magnetik gjatë rrotullimit të rotorit.

Gjeneratori modern elektrik është një strukturë imponuese e bërë nga tela bakri, materiale izoluese dhe struktura çeliku. Me përmasa disa metra, pjesët më të rëndësishme të gjeneratorëve prodhohen me saktësi milimetrike. Askund në natyrë nuk ekziston një kombinim i tillë i pjesëve lëvizëse që mund të gjenerojnë energji elektrike në mënyrë të barabartë në mënyrë të vazhdueshme dhe ekonomike.

RRYMË ALTERNATUESE

Boshti i gjeneratorit drejtohet nga një rrotull e montuar në boshtin e motorit nga një rrip V. Raporti i ingranazheve të transmetimit të rripit V është 1.7-2.0. Kur makina është në lëvizje, shpejtësia e boshtit me gunga në shpejtësinë boshe për motorët modernë është 500-600 rpm, frekuenca maksimale është 4000-5000 rpm. Kështu, shumësia e ndryshimeve në shpejtësinë e motorit, dhe, rrjedhimisht, boshti i gjeneratorit mund të arrijë 8 - 10. Tensioni i gjeneratorit varet nga shpejtësia e boshtit të tij. Sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më i lartë është voltazhi i gjeneratorit. Megjithatë, të gjitha pajisjet elektrike të makinës, veçanërisht llambat dhe instrumentet

pajisjet janë projektuar që të furnizohen nga një tension konstant prej 12 ose 24 V. Mirëmbajtja e një tensioni konstant të gjeneratorit pavarësisht nga ndryshimet në shpejtësinë dhe ngarkesën e gjeneratorit (kyçja në konsumatorë) kryhet nga një pajisje speciale e quajtur tension. rregullatori.

Kur shpejtësia e motorit bie nën 500-700 rpm, voltazhi i gjeneratorit bëhet më i vogël se tensioni i baterisë. Nëse bateria nuk shkëputet nga gjeneratori, ajo do të fillojë të shkarkohet në gjenerator, gjë që mund të çojë në mbinxehje të izolimit të mbështjelljes së gjeneratorit dhe shkarkimin e baterisë. Kur shpejtësia e motorit rritet, gjeneratori duhet të rilidhet me sistemin elektrik. Përfshirja e gjeneratorit në sistemin elektrik kur tensioni i tij është më i lartë se tensioni i baterisë dhe shkëputja e gjeneratorit nga rrjeti kur tensioni i tij është më i ulët se tensioni i baterisë, kryhet nga një pajisje speciale e quajtur rele e rrymës së kundërt.

Gjeneratori është projektuar për të dhënë një rrymë maksimale të caktuar për një gjenerator të caktuar, megjithatë, në rast të një mosfunksionimi në sistemin elektrik (bateria e shkarkuar, qark i shkurtër, etj.), Gjeneratori mund të japë një rrymë më të madhe se ajo për të cilën. është projektuar. Funksionimi afatgjatë i gjeneratorit në këtë mënyrë do të çojë në mbinxehjen e tij dhe djegien e izolimit të mbështjelljes. Për të mbrojtur gjeneratorin nga mbingarkesa, përdoret një pajisje e veçantë e quajtur kufizues aktual.

Të tre pajisjet - rregullatori i tensionit, releja e rrymës së kundërt dhe kufizuesi i rrymës - janë të kombinuara në një pajisje të quajtur një rregullator rele.

Në disa gjeneratorë, për shembull, G-250, rryma alternative, një stafetë e rrymës së kundërt dhe një kufizues i rrymës mund të mungojnë, por modeli i gjeneratorit përmban pajisje që kryejnë funksionet e këtyre pajisjeve.

Në fig. 1 tregon pajisjen e alternatorit G-250. Gjeneratori ka një stator 6 me një dredha-dredha trefazore të bërë në formën e mbështjelljeve të veçanta të montuara në dhëmbët e statorit. Çdo fazë ka gjashtë mbështjellje të lidhura në seri. Mbështjelljet e statorit fazor janë të lidhura me yll dhe terminalet e tyre të daljes janë të lidhura me njësinë ndreqës 10.

Pajisja alternator aktual G-250

Strehimi i statorit përbëhet nga pllaka çeliku elektrike individuale. Dredha-dredha e ngacmimit 4 e gjeneratorit është bërë në formën e një mbështjelljeje dhe vendoset në një tufë çeliku të poleve të rotorit në formë sqepi. boshti i rotorit 3 (shtypni përshtatjen në rrotullim). Fusha magnetike e krijuar nga dredha-dredha e ngacmimit, duke kaluar nëpër skajet e poleve në formë sqepi, formon polet veriore dhe jugore në rotor (Fig. 2) (EV Mikhailovsky, "Pajisja e makinës", f. 163) .

Kur rotori rrotullohet, fusha magnetike e poleve të rotorit kalon kthesat e mbështjelljeve të mbështjelljes së statorit, duke nxitur një emf të ndryshueshëm në secilën fazë.

Qarku i korrigjimit rrymë alternative

Rryma në mbështjelljen e fushës furnizohet përmes furçave 8 (Fig. 1) dhe unazave rrëshqitëse 5, në të cilat janë bashkuar skajet e mbështjelljes së fushës. Furçat janë të fiksuara në mbajtësen e furçës 9.

Statori i gjeneratorit është i fiksuar midis mbulesave 1 dhe 7 me anë të bulonave lidhëse, të cilat kanë kllapa për lidhjen e gjeneratorit me motorin. Në kapakun 1 në anën e makinës, në pjesën e sipërme, ka një vrimë me filetim për ngjitjen e një shufre shtrënguese, me të cilën rregullohet tensioni i rripit të lëvizjes së alternatorit. Mbulesat janë derdhur nga një aliazh alumini.

Për të reduktuar konsumin, sedilja e mbajtësit të topit në kapakun e pasmë 7 dhe vrimat në kllapat e kapakut janë përforcuar me tufa çeliku.

Kapakët përmbajnë kushineta 2 dhe 12 me vula të dyanshme dhe yndyrë për të gjithë jetën e shërbimit të kushinetës.

Një ventilator i jashtëm 14 (Fig. 1) dhe një rrotull 15 janë ngjitur në skajin e spikatur të boshtit të rotorit 3. Mbulesat kanë dritare ajrimi nëpër të cilat kalon ajri ftohës. Drejtimi i lëvizjes së ajrit ftohës është nga mbulesa në anën e unazave të rrëshqitjes deri te ventilatori.

Në kapakun në anën e unazave të rrëshqitjes, është instaluar një njësi ndreqës 10, e montuar nga valvulat e silikonit (dioda), duke lejuar një temperaturë funksionimi të kasës plus 150 ° C.

Llojet e njësive ndreqës

Blloku ndreqës VBG-1. (Fig. 4) përbëhet nga tre monoblloqe të lidhura me një qark ndreqës trefazor me valë të plotë

Secila dy valvola ndreqës janë të vendosura në një monobllok, i cili njëkohësisht vepron si një radiator dhe përçues që shëron pikën e mesme të qarkut 3. Në kabinën monobllok-radiator 4 ka dy priza, në të cilat mblidhen nyjet pn të valvulave ndreqës . Në një fole, kryqëzimi pn ka një zonë p në trup, dhe në tjetrën - një zonë p. Zonat e kundërta të tranzicionit kanë priza fleksibël 9 që lidhin monobllokun me autobusët lidhës 2. Autobusi negativ i njësisë ndreqës lidhet me kutinë e gjeneratorit. Në modelet e mëvonshme të njësive ndreqës BPV-4-45 (Fig. 4, b) për një rrymë prej 45 A, përdoren valvula silikoni të llojit VA-20, të cilat shtypen në lavamanë nxehtësie 12 me polaritet negativ dhe pozitiv, tre. valvulat secila. Lavamanët e nxehtësisë izolohen nga njëri-tjetri me tufa-izolatorë plastikë 13. Rryma e kundërt e valvulave nuk kalon 3 mA dhe ajo e njësisë së montuar është 10 mA. Për gjeneratorët me fuqi maksimale deri në 1200 W t (G-228), përdoren njësitë ndreqëse silikoni VBG-7-G për një rrymë prej 80 A (Fig. 4, c) ose BPV-7-100. Në njësitë BPV-7T dhe BPV-7-100, përdoren valvola VA-20, dy paralelisht në çdo krah, gjashtë valvola në çdo ftohës. Njësia BPV-7-100 për një rrymë prej 100 A dhe qarku i saj elektrik tregohen në Fig. 4, d.

Për të zvogëluar nivelin e ndërhyrjes radio në njësitë, VBR-7-G dhe BPV-7-100, një kondensator me kapacitet 4.7 μF është instaluar paralelisht me terminalet "+" dhe "-" të gjeneratorit. Pamja e përgjithshme e valvulës BA -20 është paraqitur në Fig. 5. Rryma nominale e valvulës është 20 A. Për të thjeshtuar qarkun, lidhjet elektrike, valvulat prodhohen në dy versione - me polaritet të drejtpërdrejtë dhe të kundërt ndaj strehëve (Fig. 5, b). Në valvulat me polaritet të drejtpërdrejtë "+" i korrigjuar do të jetë në trup, në valvulat me polaritet të kundërt do të ketë "-" të rrymës së korrigjuar.

Valvulat e polaritetit të drejtpërdrejtë dhe të kundërt dallohen nga ngjyra e shënjimit të aplikuar me bojë në pjesën e poshtme të strehimit. Valvulat me polaritet pozitiv: ("+" në trup) shënohen me bojë të kuqe, dhe valvulat me polaritet të kundërt ("-" në trup) shënohen me të zezë.

Valvula silikoni VA-20

Diagrami elektrik për lidhjen e mbështjelljeve të gjeneratorit dhe ndreqësve është paraqitur në Fig. 3, a. Kur rotori i gjeneratorit rrotullohet në secilën fazë, induktohet një tension i alternuar, ndryshimi në të cilin për një periudhë është treguar në Fig. 3, b. Pas drejtimit, kthesat e tensionit fazor do të marrin formën e treguar në Fig. 3, c. Tensioni i korrigjuar do të jetë pothuajse konstant (rreshti 1 në Fig. 3, c), dhe frekuenca e valëzimit të tensionit të korrigjuar do të jetë gjashtë herë më e lartë se frekuenca në mbështjelljet e fazës (Yu.I. Borovskikh, "Pajisja e makinave" , f. 183).

Me një rritje të shpejtësisë së rrotullimit, frekuenca e rrymës së induktuar në mbështjelljet e fazës së gjeneratorit rritet. rrymë alternative, dhe rezistenca induktive e mbështjelljeve rritet. Prandaj, në një frekuencë të lartë të rrotullimit të rotorit, kur gjeneratori mund të japë fuqi maksimale, nuk ekziston rreziku i mbingarkesës së tij, pasi rryma e gjeneratorit është e kufizuar nga rritja e rezistencës induktive të mbështjelljes së tij. Ky fenomen në gjeneratorë rrymë alternative quhet veti e vetkufizimit. Gjeneratorët e automobilave G-250, G-270, G-221 dhe të tjerët janë krijuar në atë mënyrë që të mos kenë nevojë për një kufizues aktual.

Vetia e valvulave për të kaluar rrymë vetëm në një drejtim (nga gjeneratori në baterinë e ruajtjes) eliminon nevojën për të instaluar një stafetë të rrymës së kundërt në rregullatorin rele. Kështu, një rregullator rele që punon me një gjenerator makine rrymë alternative, mund të përdoret vetëm një rregullator tensioni. Kjo thjeshton shumë dizajnin dhe zvogëlon madhësinë, peshën dhe koston e rregullatorit të stafetës. Rrugët e rrymës përmes valvulave ndreqës kur mbështjelljet kalojnë fazën e parë të poleve veriore dhe jugore të rotorit janë paraqitur në Fig. 3, a me shigjeta. Siç shihet nga diagrami, nëse mbështjelljet e fazës së parë janë të alternuara në drejtim të rrymës, rryma në qarkun e ngarkesës (Rn) do të jetë konstante. Procesi është i ngjashëm në fazat e tjera.

II. PASTAJ. GJENERATOR

Dështimet dhe keqfunksionimet e gjeneratorit janë: qark i hapur ose i shkurtër në mbështjelljen e statorit të gjeneratorit ose në mbështjelljen e ngacmimit, prishja e kontaktit të furçave me unazat dhe ndezja e furçave, konsumimi i kushinetave të gjeneratorit, prishja ose dobësimi i susta e mbajtësit të furçës, prishja e diodave në ndreqës, lirimi i tensionit (tensioni i tepërt) i rripit të lëvizjes.

Mosfunksionimet e alternatorit zbulohen duke lexuar një ampermetër ose dritë paralajmëruese. Ampermetri me një gjenerator të dëmtuar do të tregojë një shkarkim dhe llamba e sinjalit do të ndizet kur motori të funksionojë. Humbja e kontaktit të furçave me unazat ndodh nga papastërtia, djegia ose konsumimi, copëtimi ose konsumimi i furçave, si dhe dobësimi ose thyerja e sustave të presionit të furçave. Ndotja e unazës duhet të fshihet me një leckë të pastër, unazat e djegura duhet të pastrohen me letër xhami, furça e konsumuar duhet të zëvendësohet me një të re dhe të fërkohet mbi unazë.

III. DIAGNOSTIKA E GJENERATORIT

Diagnostifikimi i gjeneratorëve zbret në kontrollin e tensionit kufizues dhe shëndetit të gjeneratorit. Për të kryer këtë operacion, duhet të ndizni voltmetrin paralelisht me konsumatorët aktualë. Tensioni kufizues kontrollohet me konsumatorët aktualë të ndezur (dritat anësore dhe dritat anësore) dhe shpejtësia e boshtit të motorit rritet. Duhet të jetë në intervalin 13,5-14,2 V. Performanca e gjeneratorit vlerësohet nga voltazhi kur të gjithë konsumatorët janë ndezur me një shpejtësi që korrespondon me fuqinë e plotë të gjeneratorit, e cila duhet të jetë së paku 12 V. dhe e rrallë keqfunksionimet e gjeneratorit, të tilla si qark i hapur ose i shkurtër i mbështjelljes së statorit në tokë, hapja ose prishja e diodave ndreqës, për shkak të rezervave të konsiderueshme të performancës së gjeneratorit.

Këto keqfunksionime identifikohen lehtësisht nga forma karakteristike e oshilogrameve të shoqëruara kryesisht me një rritje të gamës së luhatjeve të tensionit. Me funksionimin e duhur të gjeneratorit, diapazoni i luhatjeve të tensionit në rrjet nuk kalon 1-1,2 V, gjë që është për shkak të përfshirjes periodike të mbështjelljes primare të spirales së ndezjes në qarkun e ngarkesës. Lexohet lehtë nga oshilogrami i oshiloskopit të motortesterit (Elkon S -300, Elkon S -100A, K-461, K-488).

Me një diodë të shpuar (me qark të shkurtër), si rezultat i vetive të saj korrigjuese, diapazoni i luhatjes së tensionit rritet në 2.5-3 V. me një ulje të përgjithshme të frekuencës së saj të dridhjeve. Niveli mesatar i tensionit i treguar nga voltmetri nuk ndryshon, megjithatë, rritjet e tensionit çojnë në një ulje të qëndrueshmërisë së baterisë dhe elementëve të tjerë të pajisjeve elektrike (VL Rogovtsev, "Dizajni dhe funksionimi i automjeteve", f.391).

Kështu, përdorimi i njëkohshëm i një oshiloskopi dhe një voltmetri ju lejon të diagnostikoni shpejt dhe në mënyrë objektive gjeneratorët dhe rregullatorët rele. rrymë alternative... Rritja e tensionit të gjeneratorit me 10-12% më shumë se ai i llogaritur zvogëlon jetën e shërbimit të baterive të ruajtjes me 2-3 herë.

Një gjenerator me defekt zëvendësohet ose riparohet në një dyqan elektrik, tensioni kufizues i rele-rregullatorit rregullohet nga tensioni i sustës së armaturës dhe nëse kjo nuk është e mundur, zëvendësohet edhe rregullatori i rele. Rregullatorët e stafetës së tranzistorit pa kontakt rregullojnë vetëm në një dyqan elektrik.

29 GJENERATORE ELEKTRIKE RRYMË ALTERNATUESE

Drejtimet shkencore, kërkime në të cilat rezultuan të jenë po aq të frytshme sa në fushën e rrymave me frekuencë të lartë, janë të pakta. Vetitë unike të këtyre rrymave dhe natyra mbresëlënëse e fenomeneve që ata demonstruan, tërhoqën menjëherë vëmendjen e të gjithëve. Shkencëtarët treguan interes për kërkime në këtë fushë, inxhinierët u interesuan për perspektivën e aplikimit të tyre industrial dhe mjekët panë në to një mjet të shumëpritur për trajtimin efektiv të sëmundjeve trupore. Që nga publikimi i punimeve të mia të para kërkimore në 1891, qindra vëllime janë shkruar mbi këtë temë dhe janë nxjerrë përfundime të panumërta për këtë fenomen të ri. Megjithatë, ky drejtim shkencor dhe teknik është në periudhën e formimit dhe e ardhmja ruan diçka pakrahasueshme më të rëndësishme në thellësi të saj.

Që në fillim isha i vetëdijshëm për nevojën urgjente për të krijuar pajisje efikase që plotësojnë kërkesat në rritje të shpejtë, dhe gjatë tetë viteve, duke përmbushur vazhdimisht premtimet e bëra më parë, kam zhvilluar të paktën pesëdhjetë lloje konvertuesish, ose gjeneratorësh elektrikë, rrymë alternative, e patëmetë në të gjitha aspektet dhe e sjellë deri në një përsosmëri të tillë, saqë asnjëri prej tyre edhe tani nuk mund të bënte ndonjë përmirësim të dukshëm. Nëse do të isha udhëhequr nga konsiderata praktike, ndoshta do të kisha nisur një biznes të shkëlqyer dhe fitimprurës, duke ofruar shërbime të rëndësishme për njerëzimin gjatë rrugës. Por forca e rrethanave dhe perspektiva e paparë më parë e arritjeve edhe më të rëndësishme i drejtuan përpjekjet e mia në një drejtim tjetër. Dhe tani gjithçka po shkon drejt faktit që së shpejti tregu do të shesë pajisje që, çuditërisht, u krijuan njëzet vjet më parë!

Këta gjeneratorë janë projektuar posaçërisht për të funksionuar në rrjetet e ndriçimit AC dhe DC, për të krijuar lëkundje të amortizuara dhe jo të amortizuara me një frekuencë, amplitudë dhe tension të vendosur në një gamë të gjerë. Ato janë kompakte, të pavarura, nuk kërkojnë mirëmbajtje për një kohë të gjatë dhe do të konsiderohen shumë të përshtatshme dhe të dobishme në fusha të ndryshme, për shembull, për telegrafin dhe telefonin pa tela; për shndërrimin e energjisë elektrike; për formimin e përbërjeve kimike me shkrirje dhe ngjitje; për sintezën e gazit; për prodhimin e ozonit; për ndriçimin, saldimin, profilaksinë sanitare dhe dezinfektimin e ambienteve komunale, mjekësore dhe të banimit, si dhe për shumë qëllime të tjera në laboratorë shkencorë dhe ndërmarrje industriale. Megjithëse këta konvertues nuk janë përshkruar kurrë më parë, parimet e përgjithshme të dizajnit të tyre janë paraqitur plotësisht në botimet dhe patentat e mia, më hollësisht në datën 22 shtator 1896, dhe për këtë arsye, mendoj, disa fotografi të bashkangjitura dhe përmbledhja shoqëruese shpjegimi do të sigurojë informacion të plotë nëse do të kërkohet.

Pjesët kryesore të një gjeneratori të tillë janë një kondensator, një spirale vetë-induksioni për ruajtjen e potencialit të lartë, një ndërprerës dhe një transformator, i cili mundësohet nga shkarkimet periodike të kondensatorit. Pajisja përfshin të paktën tre, dhe zakonisht katër, pesë ose gjashtë elemente vendosëse; rregullimi i efikasitetit kryhet në disa mënyra, më shpesh duke përdorur një vidë të thjeshtë rregulluese. Në kushte të favorshme, mund të merret një efikasitet deri në 85%, domethënë mund të thuhet se energjia e furnizuar nga burimi i energjisë mund të rigjenerohet në qarkun dytësor të transformatorit. Nëse përparësia kryesore e këtij lloji të aparatit është qartë për shkak të aftësive të jashtëzakonshme të kondensatorit, atëherë disa cilësi specifike janë pasojë e formimit të një qarku serik, me kusht që të respektohen marrëdhëniet e sakta harmonike dhe humbjet e fërkimit, si dhe humbjet e tjera janë minimizuar, gjë që është një nga synimet kryesore të këtij projekti.

Në përgjithësi, pajisjet mund të ndahen në dy klasa: njëra në të cilën ndërprerësi ka kontakte të forta dhe tjetra në të cilën krijimi dhe thyerja bëhet me merkur. Figurat 1 deri në 8, përfshirëse, tregojnë llojin e parë dhe të tjerët tregojnë të dytin. Të parët janë në gjendje të arrijnë efikasitet më të lartë, duke marrë parasysh faktin se humbjet nga mbyllja dhe hapja reduktohen në minimum, dhe rezistenca e tranzicionit që shkakton amortizimin e lëkundjeve është e vogël. Këto të fundit preferohen të përdoren në rastet kur kërkohet një fuqi e madhe dalëse dhe një numër i madh ndërprerjesh në sekondë. motori dhe helikopteri konsumojnë, natyrisht, një sasi të caktuar energjie, pjesa e së cilës, megjithatë, do të jetë sa më pak, aq më e madhe është fuqia e instalimit.

Figura 1 tregon një nga llojet e para të gjeneratorëve të ndërtuar për qëllime eksperimentale. Kondensatori vendoset në një kuti sofër drejtkëndëshe, mbi të cilën është montuar një spirale vetë-induksioni, kthesat e së cilës, theksoj, ndahen në dy seksione, të lidhura paralelisht ose në seri, në varësi të tensionit të furnizimit 110 ose 220. volt. Nga kutia dalin katër shufra bakri me një pllakë me kontakte pranverore dhe vida rregulluese të fiksuara mbi to; sipër kutisë ka dy priza masive të lidhura me mbështjelljen kryesore të transformatorit. Dy shufra përdoren për t'u lidhur me kondensatorin dhe dy të tjerët përdoren për t'u lidhur me terminalet e ndërprerësit përpara spirales dhe kondensatorit vetë-induksion. Dredha-dredha kryesore e transformatorit përbëhet nga disa kthesa të shiritit të bakrit, në skajet e të cilave janë ngjitur kunjat e shkurtra, që korrespondojnë saktësisht me terminalet e destinuara për to. Dredha-dredha dytësore përbëhet nga dy pjesë, të mbështjella në mënyrë të tillë që të zvogëlojë kapacitetin e vet sa më shumë që të jetë e mundur, duke lejuar që spiralja të përballojë tensione shumë të larta midis terminaleve të saj në qendër, të cilat janë të lidhura me terminalet në dy shtylla gome të spikatura. Rendi i lidhjeve në qark mund të ndryshojë disi, por zakonisht ato janë të paraqitura në mënyrë skematike në numrin e majit të Eksperimentuesit Elektrik në faqen 89, i cili i referohet transformatorit tim të krijuar për funksionim në alternatorë, një foto e të cilit është vendosur në faqen 16. të të njëjtave numra të revistës. Parimi i funksionimit të pajisjes është si më poshtë. Kur ndërprerësi është i ndezur, rryma nga furnizimi me energji kalon nëpër spiralen e vetë-induksionit, duke magnetizuar bërthamën e hekurit brenda saj dhe duke shkëputur kontaktet e ndërprerësit. rryma e induktuar ngarkon kondensatorin në një tension të lartë dhe pasi kontaktet janë mbyllur, energjia e akumuluar shkarkohet përmes mbështjelljes parësore, duke shkaktuar një seri të gjatë lëkundjesh që ngacmojnë mbështjelljen dytësore të akorduar.

Il. 1. Një gjenerator i krijuar për qëllime eksperimentale

Pajisja është dëshmuar të jetë jashtëzakonisht e dobishme në kryerjen e të gjitha llojeve të eksperimenteve laboratorike. Për shembull, gjatë hetimit të fenomeneve të rezistencës, transformatori u hoq dhe një pllakë bakri e përkulur u lidh me terminalet. Pllaka shpesh zëvendësohej nga një spirale e madhe rrethore për të demonstruar fenomenet e induksionit në distancë, domethënë aftësinë për të ngacmuar qarqet rezonante të përdorura në studime dhe matje të ndryshme. Një transformator i përshtatshëm për çdo aplikim mund të fabrikohet lehtësisht dhe të lidhet me çdo hyrje, duke arritur kështu kursime të mëdha në kohë dhe punë. Përkundër supozimeve, gjendja e kontakteve të ndërprerësve nuk shkaktoi shumë telashe, pavarësisht nga fakti se forca e rrymës që kalonte përmes tyre ishte e madhe, domethënë, në prani të rezonancës, një rrymë e fortë ndodhi vetëm kur qarku ishte u mbyll dhe u përjashtua mundësia e një harku shkatërrues. Fillimisht përdora kontakte platini dhe iridiumi, më vonë e zëvendësova materialin me material meteorit dhe më në fund u vendosa në tungsten. Kjo e fundit ishte më e kënaqshme sepse lejonte punë të vazhdueshme për shumë orë dhe ditë.

Figura 2 tregon një gjenerator të vogël të krijuar për ndonjë qëllim të veçantë. Zhvillimi u bazua në idenë e marrjes së energjive të larta në një periudhë shumë të shkurtër kohore pas një pauze relativisht të gjatë. Për këtë qëllim, u përdor një spirale me një vetë-induksion të madh dhe një ndërprerës me veprim të shpejtë. Falë kësaj marrëveshjeje, kondensatori u ngarkua me një potencial të lartë. Në mbështjelljen dytësore, u mor një rrymë e alternuar e shpejtë dhe shkarkime të mëdha shkëndije, të përshtatshme për saldimin e telave të hollë, për ndriçimin e llambave inkandeshente, për ndezjen e përzierjeve shpërthyese dhe aplikime të tjera të ngjashme. Kjo pajisje u adaptua gjithashtu për t'u mundësuar nga bateritë dhe ky modifikim doli të ishte shumë efektiv si një ndezës për motorët me gaz, për të cilin më dhanë numrin e patentës 609250 më 16 gusht 1898. Figura 3 tregon një gjenerator të madh të klasit të parë për eksperimentet e transmetimit pa tel, përvetësimin e rrezeve X dhe kërkime të tjera shkencore. Ai përbëhet nga një kuti dhe dy kondensatorë të vendosur brenda saj, të cilët kanë një kapacitet që mund të përballojë spiralja e karikimit dhe transformatori. Ndërprerësi, çelësi i dorës dhe terminalet e lidhjes janë montuar në pjesën e përparme të spirales vetë-induksionale në të njëjtën mënyrë si një nga sustat e kontaktit. Trupi i kondensatorit ka tre priza, nga të cilat dy të jashtmet shërbejnë vetëm për lidhje, ndërsa e mesme është e pajisur me një pllakë kontakti me një vidë për të rregulluar intervalin gjatë të cilit qarku mbyllet. Susta vibruese, funksioni i vetëm i së cilës është të shkaktojë hapje me ndërprerje, mund të rregullohet duke ndryshuar raportin e saj të ngjeshjes si dhe distancën nga bërthama e hekurit e vendosur në qendër të bobinës së karikimit duke përdorur katër vidhat rregulluese të dukshme në panelin e sipërm, kështu që duke siguruar çdo mënyrë të dëshiruar të vendosjes mekanike. Dredha-dredha kryesore e transformatorit është bërë nga një shirit bakri, dhe në pikat e duhura, bëhen përfundime për ndryshim arbitrar të numrit të kthesave. Ashtu si në oshilatorin e paraqitur në figurën 1, spiralja e vetë-induksionit ka një mbështjellje me dy seksione në mënyrë që pajisja të mund të funksionojë në një rrjet me një tension prej 110 dhe 220 volt; u siguruan gjithashtu disa mbështjellje dytësore për t'iu përshtatur gjatësive të ndryshme valore në primar. Fuqia dalëse ishte afërsisht 500 watts me lëkundje të amortizuara prej rreth 50. 000 perioda në sekondë. Lëkundjet e vazhdueshme shfaqeshin për periudha të shkurtra kohore kur ngjeshej susta e vibrimit, e cila shtypej fort në bërthamën e hekurit dhe kur kontaktet shkëputeshin duke përdorur një vidë rregulluese, e cila shërbente edhe si çelës. Me këtë gjenerator, unë bëra një sërë vëzhgimesh të rëndësishme dhe ishte një nga këto makina që u prezantua në një leksion në Akademinë e Shkencave të Nju Jorkut në 1897.

Il. 2. Një oshilator i vogël Tesla i projektuar si një ndezës për motorët me gaz

Il. 3. Oscilator i madh Tesla i projektuar për eksperimente të transmetimit pa tela

Il. 7 . Transformatori i madh i Teslës

Il. 8. Transduktor me helikopter rrotullues i përdorur për eksperimente të transmetimit pa tel

Figura 4 tregon një lloj transformatori identik në të gjitha aspektet me atë të paraqitur në numrin e sipërpërmendur të majit 1919 të Eksperimentuesit Elektrik. Ai përbëhet nga të njëjtat pjesë bazë, të vendosura në mënyrë të ngjashme, por është projektuar posaçërisht për furnizim me energji elektrike nga 220 deri në 500 volt e lart. Rregullimi bëhet duke instaluar një sustë kontakti dhe duke lëvizur bërthamën e hekurit lart e poshtë brenda spirales së induksionit duke përdorur dy vida rregulluese. Siguresat janë të përfshira në linjën e furnizimit për të parandaluar dëmtimin nga qarqet e shkurtra. Gjatë fotografimit, pajisja funksionoi, duke gjeneruar lëkundje të vazhdueshme nga një rrjet ndriçimi 220 volt.

Figura 5 tregon një modifikim të mëvonshëm të transformatorit të destinuar kryesisht për të zëvendësuar mbështjelljet Rumkorf. Në këtë rast, përdoret një dredha-dredha parësore me një numër dukshëm më të madh kthesash, dhe sekondari është në afërsi të tij. rrymat e gjeneruara në këtë të fundit, me tension nga 10,000 në 30,000 volt, zakonisht përdoren për të ngarkuar kondensatorët dhe për të fuqizuar një spirale autonome me frekuencë të lartë. Mekanizmi i kontrollit është rregulluar disi ndryshe, por të dy pjesët - bërthama dhe pranvera e kontaktit - janë të rregullueshme si më parë.

Figura 6 tregon një pajisje të vogël nga një seri pajisjesh të tilla, të destinuara, në veçanti, për prodhimin e ozonit ose dezinfektimin. Për nga madhësia e tij, është jashtëzakonisht efikas dhe mund të lidhet me një tension prej 110 ose 220 volt DC ose rrymë alternative, preferohet e para.

Il. 9. Transformator dhe shkelës i merkurit

Il. 10. Transduktor i madh Tesla me dhomë të mbyllur dhe kontrollues merkuri

Figura 7 tregon një transformator më të madh në këtë seri. Dizajni dhe rregullimi i pjesëve përbërëse mbeten të njëjta, por ka dy kondensatorë në kuti, njëri prej të cilëve hyn në qarkun e spirales, si në modelet e mëparshme, ndërsa tjetri është i lidhur paralelisht me mbështjelljen parësore. Kështu, në këtë të fundit, formohen rryma me forcë të madhe dhe, për rrjedhojë, rriten efektet në qarkun sekondar. Futja e një qarku rezonant shtesë ofron gjithashtu avantazhe të tjera, por akordimi rezulton të jetë më i vështirë, dhe për këtë arsye është e dëshirueshme të përdoret një pajisje e këtij lloji për të marrë rryma të një frekuence konstante të caktuar.

Il. 11. Gjenerator Tesla me mbyllje hermetike shkelës i merkurit projektuar për gjeneratorë të tensionit të ulët

Il. 13. Një lloj tjetër konverteri rrymë alternative me mbyllje hermetike shkelës i merkurit

Il. 14. Skema dhe faqosja e pjesëve të modelit të paraqitur në ilustrimin 13

Figura 8 tregon një transformator me një helikopter rrotullues. Ka dy kondensatorë me të njëjtin kapacitet në kuti, të cilët mund të lidhen në seri ose paralelisht. Induktorët e karikimit janë në formë të dy bobinave të gjata, mbi të cilat vendosen dy kordonët e qarkut dytësor. Një motor i vogël DC përdoret për të drejtuar ndërprerësin e projektuar posaçërisht, shpejtësia e të cilit mund të ndryshojë shumë. Në aspekte të tjera, ky gjenerator është i ngjashëm me modelin e paraqitur në Figurën 3, dhe nga sa më sipër është e lehtë të kuptohet se si funksionon. Ky transformator u përdor nga unë në eksperimentet e transmetimit pa tel dhe shpesh për të ndriçuar laboratorin me tubat e mia të vakumit, dhe gjithashtu u ekspozua gjatë leksionit të përmendur më lart që mbajta në Akademinë e Shkencave të Nju Jorkut.

Tani le të kalojmë te makinat e klasës së dytë, njëra prej të cilave është konverteri AC i paraqitur në figurën 9. Qarku i tij përfshin një kondensator dhe një spirale me induksion karikimi, të cilat vendosen në një dhomë, një transformator dhe një ndërprerës merkuri. Dizajni i kësaj të fundit u përshkrua për herë të parë në patentën time nr. 609251, datë 16 gusht 1898. përbëhet nga një kazan i zbrazët i drejtuar nga një motor elektrik me një sasi të vogël merkuri brenda tij, i cili me forcë centrifugale hidhet në muret e zgavrës dhe mbart me vete një disk kontakti, duke mbyllur dhe hapur periodikisht qarkun e kondensatorit. Me ndihmën e vidave rregulluese mbi kazan, është e mundur që sipas dëshirës të ndryshohet thellësia e zhytjes së tehuve, dhe rrjedhimisht kohëzgjatja e çdo kontakti, dhe në këtë mënyrë të rregullohen karakteristikat e ndërprerësit. Ky lloj ndërprerësi plotësonte të gjitha kërkesat, pasi funksiononte siç duhet me rryma nga 20 në 25 amper. Numri i ndërprerjeve në sekondë ishte zakonisht midis 500 dhe 1000, por norma më të larta janë gjithashtu të mundshme. e gjithë njësia është 10 "x 8" x 10" dhe ka një fuqi dalëse prej afërsisht 1/2 kW.

Në konvertuesin e përshkruar këtu, ndërprerësi është i ekspozuar ndaj atmosferës dhe ndodh oksidimi gradual i merkurit. Pajisja e paraqitur në figurën 10 është e çliruar nga kjo pengesë. Ajo ka një kuti metalike të shpuar, brenda së cilës ndodhet një kondensator dhe një spirale me induksion karikimi, dhe sipër saj janë një motor helikopter dhe një transformator.

Il. 15 dhe 16. Transduktor Tesla me mbyllje hermetike shkelës i merkurit puna e të cilit rregullohet nga graviteti; montime motorike dhe ndërprerëse

Lloji i ndërprerësit të merkurit që do të përshkruhet funksionon në parimin e një rryme rryme që pulson për të bërë kontakt me një disk rrotullues brenda kazanit. Pjesët e palëvizshme janë të fiksuara brenda dhomës në një shufër që kalon përgjatë gjithë gjatësisë së daulles së zbrazët dhe një vulë merkuri përdoret për të vulosur dhomën, brenda së cilës ndodhet ndërprerësi. Kalimi i rrymës në kazan kryhet me anë të dy unazave rrëshqitëse të vendosura në krye, të cilat janë të lidhura në seri me kondensatorin dhe mbështjelljen parësore. Eliminimi i oksigjenit është një përmirësim i pamohueshëm që eliminon oksidimin e metaleve dhe vështirësitë e lidhura me to dhe ruan kushtet e funksionimit në çdo kohë.

Figura 11 tregon një gjenerator me një të mbyllur hermetikisht shkelës i merkurit... Në këtë pajisje, pjesët e palëvizshme të ndërprerësit brenda kazanit janë të fiksuara në një tub nëpër të cilin kalohet një tel i izoluar, i lidhur me një terminal të çelësit, ndërsa terminali tjetër lidhet me rezervuarin. Kjo i bëri unazat rrëshqitëse të panevojshme dhe e thjeshtoi ndërtimin. Pajisja është projektuar për gjeneratorë me tension dhe frekuencë të ulët, e cila kërkon një rrymë relativisht të vogël në mbështjelljen parësore dhe është përdorur për të ngacmuar qarqet rezonante.

Figura 12 është një model i përmirësuar i oshilatorit siç përshkruhet në Figurën 10. Në këtë model, shiriti mbështetës brenda kazanit të uritur është eliminuar dhe pompa e merkurit mbahet në vend nga graviteti. Një përshkrim më i detajuar do të jepet në lidhje me një ilustrim tjetër. Si kapaciteti i kondensatorit ashtu edhe numri i rrotullimeve të qarkut primar mund të ndryshohen në mënyrë që të jetë në gjendje të gjenerojë lëkundje në disa mënyra frekuence.

Figura 13 është një paraqitje fotografike e një lloji tjetër gjeneratori. rrymë alternative me mbyllje hermetike shkelës i merkurit dhe Figura 14 është një diagram qarku dhe rregullimi i pjesëve që janë riprodhuar nga patenta ime nr. 609245 e 16 gushtit 1898, e cila përshkruan këtë pajisje të veçantë. Kondensatori, spiralja e induksionit, transformatori dhe ndërprerësi janë pozicionuar si më parë, por ky i fundit ka dallime strukturore, të cilat do të bëhen të qarta pas shqyrtimit të këtij qarku. Daulle e zbrazët a i lidhur me boshtin c, i cili është montuar me një kushinetë vertikal dhe kalon përmes një elektromagneti të fushës së përhershme d motorri. Trupi është i përforcuar brenda daulles në kushineta rrotulluese h nga një substancë magnetike, e mbrojtur nga një kapak b në qendër të një unaze hekuri lamelare, me copa shtyllash oo, mbi të cilat ka spirale të lidhura me rrymën R. Unaza mbështetet nga katër shtylla, dhe në një gjendje të magnetizuar mban trupin h në një pozicion ndërsa tamburi rrotullohet. Ky i fundit është prej çeliku, dhe kapaku është bërë më së miri prej argjendi nikeli, i nxirë me acid ose i nikeluar. Trupi h ka një tub të shkurtër k, i përkulur, siç tregohet, për të kapur lëngun ndërsa rrotullohet dhe hidhet mbi dhëmbët e një disku të ngjitur në kazan. Disku është i izoluar dhe kontakti midis tij dhe qarkut të jashtëm kryhet me anë të një gypi merkuri. Me rrotullimin e shpejtë të kazanit, një rrymë metali i lëngshëm hidhet në disk, duke mbyllur dhe hapur në këtë mënyrë kontaktin afërsisht 1000 herë në sekondë. Pajisja funksionon në heshtje dhe, për shkak të mungesës së një mediumi oksidues, mbetet pa ndryshim i pastër dhe në gjendje të shkëlqyer. Megjithatë, është e mundur që të arrihet një numër shumë më i madh lëkundjesh në sekondë në mënyrë që rrymat të jenë të përshtatshme për telefoninë me valë dhe qëllime të tjera të ngjashme.

Një lloj i modifikuar i oshilatorit është paraqitur në figurat 15 dhe 16, i pari është një imazh fotografik dhe i dyti është një diagram që tregon rregullimin e pjesëve të brendshme të rregullatorit. Në këtë rast, boshti b... mbajtës enë e zbrazët a, mbështetur në kushinetat rrotulluese, të lidhura me boshtin j... të cilit i është bashkangjitur ngarkesa k. e izoluar nga kjo e fundit, por e lidhur mekanikisht me të, kllapa e përkulur L Shërben si një mbështetje për një disk ndërprerës të lirë me dhëmbë. Disku është i lidhur me qarkun e jashtëm me anë të një gypi merkuri dhe një prizë të izoluar që del nga maja e boshtit. Për shkak të pozicionit të pjerrët të motorit elektrik, ngarkesa k mban diskun e ndërprerësit në vend për shkak të gravitetit, dhe ndërsa boshti rrotullohet, kondensatori / laku kryesor i spirales mbyllet dhe hapet shpejt.

Il. 17. Transduktor Tesla me pajisje ndërprerëse në formën e një rryme merkuri

Figura 17 tregon një aparat identik në të cilin ndërprerësi është një rrymë merkuri që godet një pajisje të izoluar që qëndron në një kunj të izoluar në qendër të kapakut të kazanit, siç shihet në foto. Lidhja me kondensatorin kryhet me anë të furçave të vendosura në të njëjtin mbulesë.

Figura 18 - Lloji i konvertuesit me shkelës i merkurit duke përdorur një disk të modifikuar në disa detaje që duhet të shqyrtohen me kujdes.

Këtu tregohen vetëm disa konvertues të kompletuar AC dhe ata përbëjnë një pjesë të vogël të aparatit të frekuencës së lartë që shpresoj t'i jap në detaje më vonë, kur të jem i lirë nga detyrimet urgjente.

Il. 18. Konverter Tesla me shkelës i merkurit duke përdorur diskun

Alternator

Përshkrim:

Alternator. Pajisja dhe parimi i funksionimit.

Gjeneratori i rrymës shndërron energjinë mekanike (kinetike) në energji elektrike. Në industrinë e energjisë elektrike, përdoren vetëm gjeneratorët rrotullues të makinerive elektrike, bazuar në shfaqjen e një force elektromotore (EMF) në një përcjellës, e cila në një farë mënyre ndikohet nga një fushë magnetike në ndryshim. Pjesa e gjeneratorit, e cila është krijuar për të krijuar një fushë magnetike, quhet induktor, dhe pjesa në të cilën induktohet EMF quhet armaturë.

Pjesa rrotulluese e makinës quhet rotor, dhe pjesa e palëvizshme - stator... Në makinat sinkrone AC, induktori është zakonisht rotori, dhe në makinat DC, statori. Në të dyja rastet, induktori është zakonisht një sistem elektromagnetik me dy ose shumëpole i pajisur me një dredha-dredha ngacmuese të furnizuar me rrymë të drejtpërdrejtë (rrymë ngacmuese), por ka edhe induktorë të përbërë nga një sistem magnetësh të përhershëm. Në induksion (asinkron) alternatorët induktori dhe armatura nuk mund të ndryshojnë qartë (strukturalisht) nga njëri-tjetri (mund të themi se statori dhe rotori janë njëkohësisht induktor dhe armaturë).

Më shumë se 95% e energjisë elektrike në termocentralet në botë prodhohet duke përdorur alternatorët sinkron... Me ndihmën e një induktori rrotullues, në këta gjeneratorë krijohet një fushë magnetike rrotulluese, duke shkaktuar një EMF të ndryshueshme në mbështjelljen e statorit (zakonisht trefazore), frekuenca e së cilës përputhet saktësisht me shpejtësinë e rotorit (në sinkronizëm me shpejtësinë e induktorit). . Nëse induktori, për shembull, ka dy pole dhe rrotullohet me një frekuencë prej 3000 r / min (50 r / s), atëherë një EMF alternative me një frekuencë prej 50 Hz induktohet në secilën fazë të mbështjelljes së statorit. Dizajni i një gjeneratori të tillë është thjeshtuar në Fig. një.

Oriz. 1. Parimi i një gjeneratori sinkron dypolësh. 1 stator (armaturë), 2 rotor (induktor), 3 bosht, 4 strehë. U-X, V-Y, W-Z - pjesë të mbështjelljeve të tre fazave të vendosura në çarjet e statorit

Sistemi magnetik i statorit është një paketë e ngjeshur me fletë çeliku të hollë, në brazda të të cilave ndodhet mbështjellja e statorit. Dredha-dredha përbëhet nga tre faza, të zhvendosura në rastin e një makine dypolëshe në lidhje me njëra-tjetrën me 1/3 e perimetrit të statorit; në mbështjelljet e fazës, pra, EMF-të induktohen, të zhvendosur në lidhje me njëri-tjetrin me 120o. Dredha-dredha e secilës fazë, nga ana tjetër, përbëhet nga mbështjellje me shumë rrotullime të lidhura në seri ose paralelisht. Një nga opsionet më të thjeshta të projektimit për një mbështjellje të tillë trefazore të një gjeneratori dypolësh është thjeshtuar në Fig. 2 (zakonisht numri i mbështjelljeve në secilën fazë është më shumë se sa tregohet në këtë figurë). Ato pjesë të bobinave që janë jashtë brazdave në sipërfaqen e përparme të statorit quhen lidhje fundore.

Oriz. 2. Parimi më i thjeshtë i rregullimit të mbështjelljes së statorit të një gjeneratori sinkron trefazor dypolësh në rastin e dy mbështjelljeve në secilën fazë. 1 skanim i sipërfaqes së sistemit magnetik të statorit, 2 mbështjellje dredha-dredha, U, V, W fillimi i mbështjelljes së fazës, X, Y, Z skajet e mbështjelljes së fazës

Polet e induktorit dhe, në përputhje me këtë, ndarjet e poleve të statorit, mund të jenë më shumë se dy. Sa më ngadalë të rrotullohet rotori, aq më i madh duhet të jetë numri i poleve në një frekuencë të caktuar aktuale. Nëse, për shembull, rotori rrotullohet me një frekuencë prej 300 r/min, atëherë numri i poleve të gjeneratorit, për të marrë një frekuencë të rrymës alternative prej 50 Hz, duhet të jetë 20. Për shembull, në një nga hidrocentralet më të mëdhenj në në botë, gjeneratorët e Itaipu HPP (Itaipu, shih Fig. 4) që funksionojnë në 50 Hz janë 66-polësh dhe gjeneratorët që punojnë në 60 Hz janë 78-polësh.

Dredha-dredha ngacmuese e një gjeneratori dy ose katër polësh vendoset siç tregohet në fig. 1, në brazda të bërthamës masive të rotorit të çelikut. Një dizajn i tillë i rotorit është i nevojshëm në rastin e gjeneratorëve me shpejtësi të lartë që funksionojnë me një shpejtësi prej 3000 ose 1500 r / min (veçanërisht për gjeneratorët turbinash të projektuar për t'u lidhur me turbinat me avull), pasi me këtë shpejtësi forca të mëdha centrifugale veprojnë në rotor. dredha-dredha. Me një numër më të madh shtyllash, çdo shtyllë ka një mbështjellje të veçantë të fushës (Fig. 3.12.3). Ky parim i poleve të spikatura të pajisjes përdoret, veçanërisht, në rastin e gjeneratorëve me shpejtësi të ulët të destinuar për t'u lidhur me turbinat hidraulike (hidrogjeneratorët), që zakonisht funksionojnë me një shpejtësi prej 60 r / min deri në 600 r / min.

Shumë shpesh, gjeneratorë të tillë, në përputhje me dizajnin e turbinave të fuqishme hidraulike, bëhen me një bosht vertikal.

Oriz. 3. Parimi i projektimit të rotorit të një gjeneratori sinkron me shpejtësi të ulët. 1 shtyllë, 2 dredha-dredha ngacmuese, 3 rrota fiksuese, 4 bosht

Dredha-dredha ngacmuese gjenerator sinkron zakonisht furnizohet me rrymë direkte nga një burim i jashtëm përmes unazave rrëshqitëse në boshtin e rotorit. Më parë, për këtë ishte siguruar një gjenerator i veçantë DC (ngacmues), i lidhur në mënyrë të ngurtë me boshtin e gjeneratorit, dhe tani përdoren ndreqës gjysmëpërçues më të thjeshtë dhe më të lirë. Ekzistojnë gjithashtu sisteme ngacmimi të integruara në rotor, në të cilat EMF nxitet nga mbështjellja e statorit. Nëse magnetët e përhershëm përdoren për të krijuar një fushë magnetike në vend të një sistemi elektromagnetik, atëherë burimi i rrymës së ngacmimit zhduket dhe gjeneratori bëhet shumë më i thjeshtë dhe më i besueshëm, por në të njëjtën kohë dhe më i shtrenjtë. Prandaj, magnetët e përhershëm zakonisht përdoren në gjeneratorët me fuqi relativisht të ulët (deri në disa qindra kilovat).

Dizajni i gjeneratorëve të turbinës, falë rotorit cilindrik me diametër relativisht të vogël, është shumë kompakt. Graviteti i tyre specifik është zakonisht 0,5 ... 1 kg / kW, dhe fuqia e tyre e vlerësuar mund të arrijë 1600 MW. Pajisja e hidrogjeneratorëve është disi më e ndërlikuar, diametri i rotorit është i madh dhe pesha e tyre specifike është për këtë arsye zakonisht 3.5 ... 6 kg / kW. Deri më tani, ato janë prodhuar me një fuqi nominale deri në 800 MW.

Kur gjeneratori është në punë, në të ndodhin humbje energjie, të shkaktuara nga rezistenca aktive e mbështjelljeve (humbjet në bakër), rrymat vorbull dhe histereza në pjesët aktive të sistemit magnetik (humbjet në çelik) dhe fërkimi në kushinetat e rrotullimit. pjesë (humbje për shkak të fërkimit). Përkundër faktit se humbjet totale zakonisht nuk kalojnë 1 ... 2% të fuqisë së gjeneratorit, heqja e nxehtësisë së çliruar si rezultat i humbjeve mund të jetë e vështirë. Nëse supozojmë në mënyrë të thjeshtuar se masa e gjeneratorit është në përpjesëtim me fuqinë e tij, atëherë dimensionet e tij lineare janë në përpjesëtim me rrënjën kubike të fuqisë dhe dimensionet e sipërfaqes janë proporcionale me fuqinë me fuqinë 2/3. Prandaj, me rritjen e fuqisë, sipërfaqja e ftohësit rritet më ngadalë se fuqia nominale e gjeneratorit. Nëse, në kapacitete të rendit disa qindra kilovat, mjafton të përdoret ftohja natyrale, atëherë në kapacitete më të larta është e nevojshme të kaloni në ventilim të detyruar dhe, duke filluar nga rreth 100 MW, të përdorni hidrogjen në vend të ajrit. Në kapacitete edhe më të larta (për shembull, më shumë se 500 MW), është e nevojshme të plotësohet ftohja me hidrogjen me ftohje uji. Në gjeneratorët e mëdhenj, kushinetat gjithashtu duhet të ftohen posaçërisht, zakonisht duke përdorur qarkullimin e vajit.

Shpërndarja e nxehtësisë së gjeneratorit mund të reduktohet ndjeshëm duke përdorur dredha-dredha ngacmuese superpërçuese. Gjeneratori i parë i tillë (4 MVA), i destinuar për përdorim në anije, u prodhua në 2005 nga firma gjermane e inxhinierisë elektrike Siemens (Siemens AG). Tensioni nominal i gjeneratorëve sinkron, në varësi të fuqisë, zakonisht është në intervalin nga 400 V deri në 24 kV. U përdorën gjithashtu tensione të vlerësuara më të larta (deri në 150 kV), por jashtëzakonisht rrallë. Përveç gjeneratorëve sinkron të frekuencës së rrjetit (50 Hz ose 60 Hz), prodhohen gjeneratorë me frekuencë të lartë (deri në 30 kHz) dhe gjeneratorë me frekuencë të reduktuar (16,67 Hz ose 25 Hz), të cilët përdoren në hekurudhat e elektrizuara të disa vendeve. vendet evropiane. Gjeneratorët sinkron, në parim, përfshijnë gjithashtu një kompensues sinkron, i cili është një motor sinkron që punon në punë dhe jep fuqi reaktive në rrjetin e shpërndarjes së tensionit të lartë. Me ndihmën e një makinerie të tillë, është e mundur të mbulohet konsumi i energjisë reaktive të konsumatorëve lokalë industrialë elektrikë dhe të lirohet rrjeti kryesor i sistemit elektroenergjetik nga transferimi i fuqisë reaktive.

Përveç gjeneratorëve sinkron, është relativisht i rrallë dhe me fuqi relativisht të ulëta (deri në disa megavat) që gjeneratorë asinkron... Në mbështjelljen e rotorit të një gjeneratori të tillë, rryma induktohet nga fusha magnetike e statorit nëse rotori rrotullohet më shpejt se fusha magnetike rrotulluese e statorit të frekuencës së rrjetit. Nevoja për gjeneratorë të tillë zakonisht lind kur është e pamundur të sigurohet një shpejtësi konstante e rrotullimit të lëvizësit kryesor (për shembull, një turbinë me erë, disa hidroturbina të vogla, etj.).

Kanë Gjenerator DC polet magnetike së bashku me mbështjelljen e fushës zakonisht ndodhen në stator, dhe mbështjellja e armaturës ndodhet në rotor. Meqenëse një EMF e ndryshueshme induktohet në mbështjelljen e rotorit gjatë rrotullimit të tij, armatura duhet të furnizohet me një kolektor (komutator), me ndihmën e të cilit merret një EMF konstante në daljen e gjeneratorit (në furçat e kolektorit). Aktualisht, gjeneratorët DC përdoren rrallë, pasi rryma direkte është më e lehtë për t'u marrë duke përdorur ndreqës gjysmëpërçues.

Gjeneratorët e makinave elektrike përfshijnë gjeneratorë elektrostatikë, në pjesën rrotulluese të së cilës krijohet një ngarkesë elektrike e tensionit të lartë nga fërkimi (triboelektrik). Gjeneratori i parë i tillë (një top squfuri i rrotulluar me dorë, i cili u elektrizua nga fërkimi kundër një dore njerëzore) u bë në 1663 nga kryetari i qytetit të Magdeburg (Magdeburg, Gjermani) Otto von Guericke (1602-1686). Gjatë zhvillimit të tyre, gjeneratorë të tillë bënë të mundur zbulimin e shumë fenomeneve dhe modeleve elektrike. Edhe tani ato nuk e kanë humbur rëndësinë e tyre si mjet për të kryer kërkime eksperimentale në fizikë.

E para u bë më 4 nëntor 1831 nga profesori i Institutit Mbretëror (Institucioni Mbretëror) Michael Faraday (Michael Faraday, 1791-1867). Gjeneratori përbëhej nga një magnet i përhershëm në formë patkoi dhe një disk bakri që rrotullohej midis poleve magnetike (Figura 3.12.4). Kur disku rrotullohej midis boshtit të tij dhe skajit, u induktua një EMF konstante. Gjeneratorët më të avancuar unipolarë janë rregulluar sipas të njëjtit parim, të cilët ende përdoren (edhe pse relativisht rrallë) në kohën e tanishme.

Oriz. 4. Parimi i pajisjes gjenerator unipolar Michael Faraday. 1 magnet, 2 disk bakri rrotullues, 3 furça. Doreza e diskut nuk shfaqet

Michael Faraday lindi në një familje të varfër dhe pas shkollës fillore, në moshën 13-vjeçare, ai u bë nxënës i një libralidhësi. Nga librat, ai vazhdoi në mënyrë të pavarur shkollimin e tij, dhe nga Enciklopedia Britanike u njoh me energjinë elektrike, bëri një gjenerator elektrostatik dhe një kavanoz Leyden. Për të zgjeruar njohuritë e tij, ai filloi të ndiqte leksione publike mbi kiminë nga drejtori i Institutit Mbretëror, Humphrey Davy (1778–1829), dhe në 1813 u promovua në asistentin e tij. Në 1821 u bë kryeinspektor i këtij instituti, në 1824 - anëtar i Shoqërisë Mbretërore (Royal Society) dhe në 1827 - profesor i kimisë në Institutin Mbretëror. Në 1821, ai filloi eksperimentet e tij të famshme mbi energjinë elektrike, gjatë të cilave ai propozoi parimin e funksionimit të një motori elektrik, zbuloi fenomenin e induksionit elektromagnetik, parimin e një gjeneratori magnetoelektrik, ligjet e elektrolizës dhe shumë fenomene të tjera themelore fizike. Një vit pas eksperimentit të Faradeit të përshkruar më sipër, më 3 shtator 1832, mekaniku parizian Hippolyte Pixii (1808-1835) prodhoi, me urdhër dhe nën drejtimin e themeluesit të elektrodinamikës, Andre Marie Ampere (1775-1836), një gjenerator me një magnet të rrotulluar manualisht në Faraday (Fig. 5). Një EMF e ndryshueshme induktohet në mbështjelljen e armaturës së gjeneratorit Pixie. Për të korrigjuar rrymën që rezulton, një ndërprerës i hapur merkuri u ngjit fillimisht në gjenerator, duke ndërruar polaritetin e EMF në çdo gjysmë rrotullim të rotorit, por shpejt ai u zëvendësua nga një kolektor furçe cilindrike më i thjeshtë dhe më i sigurt i paraqitur në Fig. 5.

Oriz. 5. Parimi i pajisjes gjenerator magnetoelektrik Ippolita Pixie (a), grafiku i EMF-së së induktuar (b) dhe grafiku i konstantës pulsuese EMF të marrë me ndihmën e kolektorit (c). Doreza dhe ingranazhet e pjerrëta nuk tregohen

Gjeneratori, i ndërtuar mbi parimin Pixie, u përdor për herë të parë në vitin 1842 në uzinën e tij në Birmingham për të fuqizuar banjot me elektrik nga industrialisti anglez John Stephen Woolrich (1790–1843), duke përdorur një motor me avull 1 litërsh si motor lëvizës. Me. Tensioni i gjeneratorit të tij ishte 3 V, rryma e vlerësuar ishte 25 A dhe efikasiteti ishte rreth 10%. Të njëjtët gjeneratorë, por më të fuqishëm filluan të prezantohen shpejt në ndërmarrjet e tjera të elektrizimeve në Evropë. Në vitin 1851, mjeku ushtarak gjerman Wilhelm Josef Sinsteden (1803-1891) propozoi përdorimin e elektromagnetëve në vend të magnetëve të përhershëm në induktor dhe furnizimin e tyre me rrymë nga një gjenerator më i vogël ndihmës; ai zbuloi gjithashtu se efikasiteti i gjeneratorit do të rritej nëse bërthama e çelikut të elektromagnetit nuk do të bëhej masive, por nga tela paralelë. Sidoqoftë, idetë e Sinsteden-it filluan të përdoren në të vërtetë vetëm në 1863 nga inxhinieri elektrik autodidakt anglez Henry Wilde (1833-1919), i cili propozoi, midis risive të tjera, të vendoste një makinë ngacmuese (anglisht exitatrice) në boshtin e gjeneratorit. Në 1865, ai prodhoi një gjenerator të një fuqie të paparë prej 1 kW, me të cilin mund të demonstronte edhe shkrirjen dhe saldimin e metaleve.

Përmirësimi më i rëndësishëm Gjeneratorë DC u bë e tyre vetë-ngacmim, parimi i të cilit u patentua në 1854 nga inxhinieri kryesor i hekurudhave shtetërore të Danimarkës Soren Hjorth (Soren Hjorth, 1801-1870), por nuk gjeti zbatim praktik në atë kohë. Në vitin 1866, ky parim u zbulua përsëri në mënyrë të pavarur nga disa inxhinierë elektrikë, duke përfshirë G. Wilde të përmendur tashmë, por ai u bë gjerësisht i njohur në dhjetor 1866, kur industrialisti gjerman Ernst Werner von Siemens (1816-1892) e zbatoi atë në kompaktin tim dhe gjenerator shumë efikas. Më 17 janar 1867, ligjërata e tij e famshme mbi parimin dinamo-elektrik (vetë-ngacmimi) u lexua në Akademinë e Shkencave të Berlinit. Vetë-ngacmim bëri të mundur refuzimin nga gjeneratorët ndihmës të ngacmimit (nga ngacmuesit), gjë që bëri të mundur gjenerimin e energjisë elektrike shumë më të lirë në sasi të mëdha. Për këtë arsye, viti 1866 shpesh konsiderohet si viti i lindjes së inxhinierisë elektrike me rrymë të lartë. Në gjeneratorët e parë të vetë-ngacmuar, mbështjellja e ngacmimit u përfshi, si në Siemens, në seri (seriale) me mbështjelljen e armaturës, por në shkurt 1867, inxhinieri elektrik anglez Charles Wheatstone (1802-1875) propozoi ngacmim paralel, i cili lejon rregullim më i mirë i EMF-së së gjeneratorit, tek i cili ai erdhi edhe para raporteve të ngacmimit sekuencial të zbuluar nga Siemens (Fig. 6).

Oriz. 6. Zhvillimi i sistemeve të ngacmimit për gjeneratorët DC. një ngacmim magnet i përhershëm (1831), b ngacmim i jashtëm (1851), c vetë-ngacmim sekuencial (1866), d vetë-ngacmim paralel (1867). 1 armature, 2 dredha-dredha ngacmuese. Reostatet rregulluese të rrymës së ngacmimit nuk tregohen.

Nevoja për alternatorët filloi në 1876, kur inxhinieri rus elektrik Pavel Yablochkov (1847-1894), duke punuar në Paris, filloi të ndriçojë rrugët e qytetit me ndihmën e llambave të harkut të rrymës alternative (qirinjtë Yablochkov) që ai prodhoi. Gjeneratorët e parë të nevojshëm për këtë u krijuan nga shpikësi dhe industrialisti parizian Zenobe Theophile Gramme (1826-1901). Me fillimin e prodhimit masiv të llambave inkandeshente në 1879, rryma alternative humbi vlerën e saj për një kohë, por fitoi përsëri rëndësi për shkak të rritjes së distancës së transmetimit të energjisë elektrike në mesin e viteve 1880. Në 1888-1890, pronari i laboratorit të tij kërkimor Tesla-Electric (Tesla-Electric Co., Nju Jork, SHBA), një inxhinier serb elektrik që emigroi në Shtetet e Bashkuara, Nikola Tesla (Nikola Tesla, 1856-1943) dhe kryeinxhinieri i kompanisë AEG (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft), inxhinieri rus elektrik Mikhail Dolivo-Dobrovolsky (1862-1919) i cili emigroi në Gjermani, zhvilloi një sistem të rrymës alternative trefazore. Si rezultat, prodhimi i gjithnjë e më i fuqishëm gjeneratorë sinkron për termocentralet dhe hidrocentralet në ndërtim e sipër.

Një fazë e rëndësishme në zhvillimin e gjeneratorëve të turbinave mund të konsiderohet zhvillimi në 1898 i një rotori cilindrik nga bashkëpronari i uzinës zvicerane të inxhinierisë elektrike Brown, Boveri dhe kompania (Brown, Boveri & Cie., BBC) Charles Eugen Lancelot Brown. (1863-1924). Gjeneratori i parë i ftohur me hidrogjen (fuqia 25 MW) u prodhua në vitin 1937 nga kompania amerikane General Electric, dhe me ftohje në linjë me ujë - në 1956 nga kompania angleze Metropolitan Vickers.