Gjeneratorë induksioni për gjenerimin e rrymës alternative. Gjeneratorë pa kontakt me ngacmim elektromagnetik

Përshëndetje njohës të botës së elektrike dhe elektronike. Nëse shpesh e shikoni faqen tonë, atëherë me siguri ju kujtohet se kohët e fundit kemi publikuar një material mjaft voluminoz se si funksionon dhe funksionon gjeneratori DC. Ne kemi përshkruar në detaje strukturën e tij nga prototipet më të thjeshta laboratorike deri te njësitë moderne të punës. Sigurohuni që ta lexoni nëse nuk e keni bërë tashmë.

Sot do ta zhvillojmë këtë temë dhe do të kuptojmë se cili është parimi i funksionimit të një alternatori. Le të flasim për sferat e aplikimit të tij, varietetet dhe shumë më tepër.

Le të fillojmë me më themelore - rryma alternative ndryshon nga rryma konstante në atë që ndryshon drejtimin e lëvizjes me një farë periodiciteti. Gjithashtu ndryshon vlerën, të cilën do ta diskutojmë më në detaje më vonë.

Pas një periudhe të caktuar kohe, të cilën ne do ta quajmë "T", përsëriten vlerat e parametrave aktualë, të cilët mund të përshkruhen në grafik si një sinusoid - një vijë me onde që kalon me të njëjtën amplitudë përmes vijës qendrore.

Parimet bazë

Pra, qëllimi dhe pajisja e alternatorëve, të quajtur më parë alternator, është të shndërrojnë energjinë kinetike, domethënë mekanike, në energji elektrike. Shumica dërrmuese e gjeneratorëve modernë përdorin një fushë magnetike rrotulluese.

• Pajisjet e tilla funksionojnë për shkak të induksionit elektromagnetik, kur, kur një spirale e një materiali përcjellës (zakonisht tela bakri) rrotullohet në një fushë magnetike, në të lind një forcë elektromotore (EMF).
• Rryma fillon të formohet në momentin kur përçuesit fillojnë të kalojnë linjat magnetike të fushës së forcës.

• Për më tepër, vlera kulmore e EMF në përcjellës arrihet kur kalon polet kryesore të fushës magnetike. Në ato momente kur ato rrëshqasin përgjatë vijave të forcës, induksioni nuk lind dhe EMF bie në zero. Hidhni një sy çdo diagrami nga paraqitja - gjendja e parë do të vërehet kur korniza është vertikale, dhe e dyta kur është horizontale.

• Për një kuptim më të mirë të proceseve në vazhdim, duhet të kujtoni rregullin e dorës së djathtë, i cili u studiua nga të gjithë në shkollë, por pak njerëz e mbajnë mend. Thelbi i tij qëndron në faktin se nëse vendosni dorën e djathtë në mënyrë që linjat e forcës së fushës magnetike të hyjnë në të nga ana e pëllëmbës, gishti i madh i lënë mënjanë do të tregojë drejtimin e lëvizjes së përcjellësit dhe gishtat e mbetur. do të tregojë drejtimin e EMF që lind në të.
• Hidhini një sy diagramit të mësipërm, pozicioni "a". Në këtë moment, EMF në kornizë është e barabartë me zero. Shigjetat tregojnë drejtimin e lëvizjes së tij - një pjesë e kornizës A lëviz drejt polit verior të magnetit, dhe B - poli jugor, duke arritur në të cilin EMF do të jetë maksimal. Duke zbatuar rregullin e dorës së djathtë të përshkruar më sipër, ne shohim që rryma fillon të rrjedhë në pjesën "B" në drejtimin tonë, dhe në pjesën "A" - larg nesh.
• Korniza rrotullohet më tej dhe rryma në qark fillon të bjerë derisa korniza të marrë përsëri një pozicion horizontal (c).
• Rrotullimi i mëtejshëm çon në faktin se rryma fillon të rrjedhë në drejtim të kundërt, pasi pjesët e kornizës janë të kundërta kur krahasohen me pozicionin fillestar.

Pas gjysmë rrotullimi, gjithçka do të kthehet në gjendjen e saj origjinale dhe cikli do të përsëritet përsëri. Si rezultat, morëm që gjatë një kthese të plotë të kornizës, rryma u rrit dy herë në maksimum dhe ra në zero, dhe një herë ndryshoi drejtimin e saj në lidhje me lëvizjen fillestare.

Rryma alternative

Në përgjithësi pranohet se kohëzgjatja e periudhës së rrotullimit është e barabartë me 1 sekondë, dhe numri i periudhave "T" është frekuenca e rrymës elektrike. Në rrjetet elektrike standarde në Rusi dhe Evropë, në një sekondë, rryma ndryshon drejtimin e saj 50 herë - 50 periudha në sekondë.

Në elektronikë, një periudhë e tillë caktohet nga një njësi speciale me emrin e fizikantit gjerman G. Hertz. Kjo do të thotë, në shembullin e dhënë të rrjeteve ruse, frekuenca aktuale është 50 herc.

Në përgjithësi, rryma alternative ka gjetur aplikim shumë të gjerë në elektronikë për faktin se: madhësia e tensionit të saj ndryshohet shumë lehtë duke përdorur transformatorë që nuk kanë pjesë lëvizëse; gjithmonë mund të konvertohet në rrymë të drejtpërdrejtë; pajisja e gjeneratorëve të tillë është shumë më e besueshme dhe më e thjeshtë sesa për gjenerimin e rrymës direkte.

Struktura e alternatorit

Mënyra se si funksionon një gjenerator i rrymës alternative, në parim, është e qartë, por kur e krahasojmë atë me një koleg për gjenerimin e një rryme konstante, nuk është e mundur të kuptosh menjëherë ndryshimin.

Pjesët kryesore të punës dhe lidhja e tyre

Nëse lexoni materialin e mëparshëm, atëherë me siguri ju kujtohet se korniza në skemën më të thjeshtë ishte e lidhur me një kolektor, i ndarë në pllaka kontakti të izoluara, dhe ai, nga ana tjetër, ishte i lidhur me furça që rrëshqitnin përgjatë tij, përmes të cilit ishte një qark i jashtëm. lidhur.

Për shkak të faktit se pllakat e kolektorit ndryshojnë vazhdimisht me furça, nuk ka asnjë ndryshim në drejtimin e rrymës - ajo thjesht pulson, duke lëvizur në një drejtim, domethënë kolektori është një ndreqës.

• Për rrymë alternative, një pajisje e tillë nuk është e nevojshme, prandaj zëvendësohet nga unaza rrëshqitëse, në të cilat janë bashkangjitur skajet e kornizës. E gjithë struktura rrotullohet së bashku rreth një boshti qendror. Furçat ngjiten me unazat, të cilat gjithashtu rrëshqasin përgjatë tyre, duke siguruar kontakt të vazhdueshëm.
• Ashtu si në rastin e rrymës së drejtpërdrejtë, EMF-të që dalin në pjesë të ndryshme të kornizës do të përmblidhen, duke formuar vlerën rezultuese të këtij parametri. Në këtë rast, një rrymë elektrike do të rrjedhë në qarkun e jashtëm të lidhur përmes furçave (nëse lidhni rezistencën e ngarkesës RH me të).
• Në shembullin e mësipërm, "T" është e barabartë me një kthesë të plotë të kornizës. Prandaj, mund të konkludohet se frekuenca e rrymës së gjeneruar nga gjeneratori varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e rrotullimit të armaturës (kornizës), ose me fjalë të tjera, rotorit, në sekondë. Sidoqoftë, kjo vlen vetëm për një gjenerator kaq të thjeshtë.

Nëse rritni numrin e çifteve të poleve, atëherë numri i ndryshimeve të plota në rrymë për rrotullim të armaturës do të rritet proporcionalisht në gjenerator dhe frekuenca e tij do të matet ndryshe, sipas formulës: f = np, ku f është frekuenca, n është numri i rrotullimeve për sekondë, p është numri i çifteve të poleve magnetike të pajisjes.

• Siç kemi shkruar tashmë më lart, rrjedha e një rryme alternative përshkruhet grafikisht si një sinusoid, prandaj një rrymë e tillë quhet edhe sinusoidale. Është e mundur menjëherë të veçohen kushtet kryesore që përcaktojnë qëndrueshmërinë e karakteristikave të një rryme të tillë - kjo është uniformiteti i fushës magnetike (vlera e saj konstante) dhe shpejtësia konstante e rrotullimit të armaturës në të cilën është induktuar.
• Për ta bërë pajisjen mjaft të fuqishme, ajo përdor magnet elektrik. Dredha-dredha e rotorit, në të cilën induktohet EMF, në njësitë operative nuk është gjithashtu një kornizë, siç treguam në diagramet e mësipërme. Përdoren një numër shumë i madh përcjellësish, të cilët janë të lidhur me njëri-tjetrin në një model të caktuar

Interesante të dini! Formimi i EMF ndodh jo vetëm kur përcjellësi zhvendoset në lidhje me fushën magnetike, por edhe anasjelltas, kur vetë fusha lëviz në lidhje me përcjellësin, i cili përdoret në mënyrë aktive nga projektuesit e motorëve elektrikë dhe gjeneratorëve.

• Kjo veti bën të mundur vendosjen e mbështjelljes në të cilën induktohet EMF, jo vetëm në pjesën qendrore rrotulluese të pajisjes, por edhe në pjesën e palëvizshme. Në këtë rast, një magnet vihet në lëvizje, domethënë polet.

• Me një strukturë të tillë, dredha-dredha e jashtme e gjeneratorit, domethënë qarku i fuqisë, nuk ka nevojë për pjesë lëvizëse (unaza dhe furça) - lidhja bëhet e ngurtë, shpesh me bulona.
• Po, por mund të kundërshtohet në mënyrë të arsyeshme, thonë ata, të njëjtat elementë do të duhet të instalohen në mbështjelljen e ngacmimit. Kjo është e vërtetë, megjithatë, rryma që rrjedh këtu do të jetë shumë më e vogël se fuqia përfundimtare e gjeneratorit, gjë që thjeshton shumë organizimin e furnizimit aktual. Elementet do të jenë të vogla në madhësi dhe peshë dhe shumë të besueshëm, gjë që e bën pikërisht një dizajn të tillë më të kërkuarin, veçanërisht për njësitë e fuqishme, për shembull, njësitë tërheqëse të instaluara në lokomotivat me naftë.
• Nëse po flasim për gjeneratorë me fuqi të ulët, ku grumbullimi aktual nuk paraqet ndonjë vështirësi, prandaj shpesh përdoret një skemë "klasike", me një mbështjellje armature rrotulluese dhe një magnet të palëvizshëm (induktor).

Këshilla! Nga rruga, pjesa e palëvizshme e alternatorit quhet stator, pasi është statike, dhe pjesa rrotulluese quhet rotor.

Llojet e alternatorëve

Gjeneratorët mund të klasifikohen dhe dallohen sipas disa kritereve. Le t'i thërrasim ata.

Gjeneratorë trefazorë

Ato mund të ndryshojnë në numrin e fazave dhe të jenë një, dy dhe trefazore. Në praktikë, opsioni i fundit është më i përhapuri.

• Siç mund ta shihni nga fotografia e mësipërme, njësia e energjisë e njësisë ka tre mbështjellje të pavarura të vendosura në stator rreth perimetrit, të zhvendosur me 120 gradë në lidhje me njëra-tjetrën.
• Rotori në këtë rast është një elektromagnet, i cili, ndërsa rrotullohet, shkakton EMF të ndryshueshme në mbështjelljet, të cilat zhvendosen në lidhje me njëra-tjetrën në kohë me një të tretën e periudhës "T", domethënë një cikël. Në fakt, çdo dredha-dredha është një gjenerator i veçantë njëfazor që furnizon qarkun e tij të jashtëm R me rrymë alternative, domethënë kemi tre vlera të rrymës I (1,2,3) dhe të njëjtin numër qarqesh. Çdo mbështjellje e tillë, së bashku me qarkun e jashtëm, quhet fazë.

• Për të reduktuar numrin e telave që çojnë në gjenerator, tre telat e kthimit që çojnë në të nga konsumatorët e energjisë zëvendësohen me një të përbashkët, përmes të cilit do të rrjedhin rrymat nga secila fazë. Një tel i tillë i zakonshëm quhet zero.
• Lidhja e të gjitha mbështjelljeve të një gjeneratori të tillë, kur skajet e tyre lidhen me njëri-tjetrin, quhet yll. Tre tela të veçantë që lidhin fillimin e mbështjelljes me konsumatorët e energjisë elektrike quhen lineare - ato transmetohen përgjatë tyre.
• Nëse ngarkesa e të gjitha fazave është e njëjtë, atëherë nevoja për një tel neutral do të zhduket plotësisht, pasi rryma totale në të do të jetë zero. Si ndodh kjo, ju pyesni? Gjithçka është jashtëzakonisht e thjeshtë - për konceptin e një parimi, mjafton të shtoni vlerat algjebrike të secilës rrymë sinusoidale, të zhvendosur në fazë me 120 gradë. Diagrami i mësipërm do t'ju ndihmojë të kuptoni këtë parim nëse imagjinoni se kthesat në të janë ndryshimi i rrymës në tre fazat e gjeneratorit.
• Nëse ngarkesa në faza nuk është e njëjtë, atëherë tela neutrale do të fillojë të kalojë rrymë. Kjo është arsyeja pse një skemë e lidhjes me yje me 4 tela është e zakonshme, pasi ju lejon të ruani pajisjet elektrike që përfshihen në rrjet në atë moment.

• Tensioni ndërmjet telave të linjës quhet linear, ndërsa tensioni në secilën fazë është fazor. Rrymat që rrjedhin në faza janë gjithashtu lineare.
• Lidhja e yllit nuk është e vetmja. Ekziston një mundësi tjetër për lidhjen e tre mbështjelljeve në seri, kur fundi i njërës lidhet me fillimin e të dytës, dhe kështu me radhë, derisa të formohet një unazë e mbyllur (shih diagramin më lart "b"). Telat që dalin nga gjeneratori janë të lidhura në kryqëzimet e mbështjelljeve.
• Në këtë rast, tensionet e fazës dhe të linjës do të jenë të njëjta, dhe rryma e telit të linjës do të jetë më e lartë se ajo e fazës, me të njëjtën ngarkesë.
• Një lidhje e tillë gjithashtu nuk ka nevojë për një tel neutral, i cili është avantazhi kryesor i një gjeneratori trefazor. Më pak tela e bëjnë atë më të thjeshtë dhe më të lirë për shkak të sasisë më të ulët të metaleve me ngjyra të përdorura.

Një veçori tjetër e skemës së lidhjes trefazore është shfaqja e një fushe magnetike rrotulluese, e cila bën të mundur krijimin e motorëve asinkronë të thjeshtë dhe të besueshëm.

Por kjo nuk është e gjitha. Kur korrigjoni një rrymë njëfazore në daljen e ndreqësit, merret një tension me valëzim nga zero në vlerën maksimale. Arsyeja, mendojmë, është e qartë nëse e kuptoni parimin bazë të funksionimit të një pajisjeje të tillë. Kur ka një zhvendosje fazore, valëzimi zvogëlohet shumë, duke mos i kaluar 8%.

Dallimi në pamje

Gjeneratorët gjithashtu ndryshojnë në pamje, nga të cilët ka 2:

• Alternator sinkron- tipari kryesor i një njësie të tillë është lidhja e ngurtë e frekuencës së EMF të ndryshueshme, e cila induktohet në mbështjellje dhe frekuencën sinkrone të rrotullimit, domethënë rrotullimin e rotorit.

1. Hidhini një sy diagramit të mësipërm. Në të shohim një stator me një dredha-dredha trefazore të lidhur në një qark trekëndor, i cili nuk është shumë i ndryshëm nga ai në një motor asinkron.
2. Në rotorin e gjeneratorit ekziston një elektromagnet me një dredha-dredha ngacmuese, të mundësuar nga rryma direkte, e cila mund t'i furnizohet atij në çdo mënyrë të njohur - kjo do të përshkruhet më në detaje më vonë.
3. Në vend të një elektromagneti, mund të përdoret një konstant, atëherë nevoja për pjesë rrëshqitëse të qarkut, në formën e furçave dhe unazave rrëshqitëse, zhduket fare, për një gjenerator të tillë nuk do të jetë mjaft i fuqishëm dhe nuk mund të stabilizojë normalisht daljen. tensionet.
4. Një makinë është e lidhur me boshtin e rotorit - çdo motor që gjeneron energji mekanike dhe vihet në lëvizje me një shpejtësi të caktuar sinkrone.
5. Meqenëse fusha magnetike e poleve kryesore rrotullohet me rotorin, induksioni i EMF të ndryshueshëm fillon në mbështjelljen e statorit, i cili mund të përcaktohet si E1, E2 dhe E3. Këto variabla do të jenë të njëjta në vlerë, por siç u përmend më shumë se një herë, ato do të zhvendosen me 120 gradë në fazë. Së bashku, këto vlera formojnë një sistem EMF trefazor që është simetrik.
6. Ngarkesa është e lidhur me pikat C1, C2 dhe C3, dhe rrymat I1, I2 dhe I shfaqen në fazat e mbështjelljes në stator. Në këtë kohë, çdo fazë e vetë statorit bëhet një elektromagnet i fuqishëm dhe krijon një magnetike rrotulluese. fushë.
7. Shpejtësia e rrotullimit të fushës magnetike të statorit do të korrespondojë me shpejtësinë e rrotullimit të rotorit.

• Gjeneratorë asinkron- ato dallohen nga shembulli i përshkruar më sipër nga fakti se frekuencat e rrotullimit të EMF dhe rotorit nuk janë të lidhura fort me njëra-tjetrën. Dallimi midis këtyre parametrave quhet rrëshqitje.

1. Fusha elektromagnetike e një gjeneratori të tillë në modalitetin normal të funksionimit ushtron një çift rrotullues frenimi nën ngarkesë në rrotullimin e rotorit, kështu që frekuenca e ndryshimit të fushës magnetike do të jetë më e ulët.
2. Këto njësi nuk kërkojnë montime komplekse dhe përdorimin e materialeve të shtrenjta për t'u krijuar, prandaj ato përdoren gjerësisht si motorë elektrikë për transport, për shkak të mirëmbajtjes së lehtë dhe thjeshtësisë së vetë pajisjes. Këta gjeneratorë janë rezistent ndaj mbingarkesave dhe qarqeve të shkurtra, por ato nuk janë të aplikueshme në pajisjet që varen shumë nga frekuenca e rrymës.

Metodat e ngacmimit të mbështjelljes

Dallimi i fundit midis modeleve, të cilin do të doja të prekja, lidhet me mënyrën e fuqizimit të dredha-dredha lëvizëse.

Këtu ka 4 lloje:

1. Dredha-dredha mundësohet nga një burim i palës së tretë.
2. Gjeneratorë të vetë-ngacmuar- energjia merret nga vetë gjeneratori, ndërsa tensioni korrigjohet. Megjithatë, duke qenë në gjendje joaktive, një gjenerator i tillë nuk do të jetë në gjendje të gjenerojë tension të mjaftueshëm për të nisur, për të cilin qarku përdor një bateri që do të përfshihet gjatë fillimit.
3. Opsioni me një dredha-dredha ngacmuese të mundësuar nga një gjenerator tjetër me fuqi më të ulët, i instaluar me të në të njëjtin bosht... Gjeneratori i dytë duhet të fillojë tashmë nga një burim i palës së tretë, për shembull, e njëjta bateri.
4. Lloji i fundit nuk ka nevojë fare për furnizim me energji elektrike për mbështjelljen e ngacmimit, pasi nuk e ka atë, sepse në pajisje përdoret një magnet i përhershëm.

Aplikimi i alternatorëve në praktikë

Gjeneratorë të tillë përdoren pothuajse në të gjitha sferat e veprimtarisë njerëzore ku kërkohet energji elektrike. Për më tepër, parimi i nxjerrjes së tij ndryshon vetëm në metodën e drejtimit të boshtit të pajisjes. Kështu funksionojnë hidrocentralet, termocentralet, madje edhe ato bërthamore.

Këto stacione furnizojnë rrjetet publike nëpërmjet telave, me të cilat është i lidhur konsumatori fundor, pra të gjithë ne. Megjithatë, ka shumë objekte për të cilat është e pamundur të shpërndahet energji elektrike në këtë mënyrë, për shembull, transporti, kantieret e ndërtimit larg linjave të energjisë elektrike, fshatrat shumë të largët, rojet, pajisjet e shpimit, etj.

Kjo do të thotë vetëm një gjë - ju duhet gjeneratori dhe motori juaj që e vë atë në lëvizje. Le të hedhim një vështrim në disa pajisje të vogla dhe të zakonshme në jetën tonë.

Gjeneratorë të automobilave

Në foto - një gjenerator elektrik për një makinë

Dikush mund të thotë menjëherë: “Si? Është një gjenerator DC!" Po, vërtet, është kështu, por vetëm prania e një ndreqësi, që e bën këtë rrymë konstante, e bën të tillë. Parimi bazë i funksionimit nuk është i ndryshëm - i njëjti rotor, i njëjti elektromagnet e kështu me radhë.

Kjo pajisje funksionon në atë mënyrë që, pavarësisht nga shpejtësia e rrotullimit të boshtit, gjeneron një tension prej 12 V, i cili sigurohet nga rregullatori, përmes të cilit mundësohet mbështjellja e fushës. Dredha-dredha e ngacmimit fillon, e mundësuar nga një bateri makine, rotori i njësisë drejtohet nga motori i makinës përmes një rrotull, pas së cilës EMF fillon të induktohet.

Për të korrigjuar rrymën trefazore përdoren disa dioda.

Gjenerator i karburantit të lëngshëm

Pajisja e një alternatori benzine, ashtu si ajo me naftë, nuk ndryshon shumë nga ajo që është instaluar në makinën tuaj, me përjashtim të nuancës që do të prodhojë rrymë alternative, siç pritej.

Nga veçoritë, mund të veçohet fakti që rotori i njësisë duhet të rrotullohet gjithmonë me të njëjtën shpejtësi, pasi me rënie, prodhimi i energjisë përkeqësohet. Ky është një pengesë e rëndësishme e pajisjeve të tilla - një efekt i ngjashëm ndodh kur pjesët janë konsumuar.

Interesante të dini! Nëse një ngarkesë lidhet me gjeneratorin, i cili do të jetë më i ulët se ai operativ, atëherë ai nuk do ta përdorë plotësisht fuqinë e tij, duke ngrënë një pjesë të karburantit të lëngshëm për asgjë.

Ekziston një përzgjedhje e madhe e njësive të ngjashme në treg, të dizajnuara për kapacitete të ndryshme. Ata janë shumë të njohur për shkak të lëvizshmërisë së tyre. Në të njëjtën kohë, udhëzimet për përdorim janë jashtëzakonisht të thjeshta - mbushim karburantin me duart tona, ndezim motorin duke e kthyer çelësin dhe lidhim ...

Mbi këtë, ndoshta, do të përfundojmë. Ne kemi analizuar sa më thjeshtë qëllimin dhe strukturën e përgjithshme të këtyre pajisjeve. Shpresojmë që alternatori dhe parimi i tij i funksionimit të jenë bërë pak më afër jush dhe me sugjerimin tonë do të dëshironi të zhyteni në botën magjepsëse të inxhinierisë elektrike.

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.

Energjia elektrike nuk është energjia primare e pranishme lirisht në natyrë në sasi të konsiderueshme, dhe ajo duhet të prodhohet për përdorim në industri dhe jetën e përditshme. Pjesa më e madhe e tij krijohet nga pajisje që shndërrojnë forcën lëvizëse në rrymë elektrike - kështu funksionojnë gjeneratorët, burimet e energjisë mekanike për të cilat mund të jenë turbinat me avull dhe uji, motorët me djegie të brendshme, madje edhe fuqia e muskujve të njeriut.

Historia dhe evolucioni

Zbulimi i ligjeve të induksionit elektromagnetik nga Michael Faraday në 1831 u bë baza për ndërtimin e makinave elektrike. Por para ardhjes së ndriçimit elektrik, nuk kishte nevojë për komercializimin e teknologjisë. Në konsumatorët e hershëm të energjisë elektrike, për shembull, në telegraf, bateritë galvanike u përdorën si burim energjie. Kjo ishte një mënyrë shumë e shtrenjtë për të prodhuar energji elektrike.

Në fund të shekullit të 19-të, shumë shpikës po kërkonin një aplikim të parimit Faraday të induksionit për të prodhuar energji elektrike në mënyrë mekanike. Disa nga arritjet e rëndësishme ishin zhvillimi i dinamos nga Werner von Siemens dhe prodhimi nga Hippolyte Fontaine i modeleve të punës të gjeneratorëve Theophilus Gramm. Pajisjet e para u përdorën në lidhje me pajisjet e ndriçimit të harkut të jashtëm të njohur si qirinj Yablochkov.

Ato u zëvendësuan nga sistemi shumë i suksesshëm i llambave inkandeshente të Thomas Edison. Termocentralet e tij komerciale bazoheshin në gjeneratorë të fuqishëm, por qarku me energji DC nuk ishte i përshtatshëm për shpërndarjen e energjisë në distanca të gjata për shkak të humbjes masive të nxehtësisë.

Nikola Tesla zhvilloi një alternator të përmirësuar, si dhe një motor induksioni praktik. Këto makina elektrike, së bashku me transformatorët e rritjes dhe të uljes, siguruan bazën për rrjete më të mëdha të shpërndarjes nga kompanitë energjetike që përdorin termocentrale të mëdha. Në sistemet e mëdha të energjisë AC, kostot e prodhimit dhe transportit ishin disa herë më të ulëta se në skemën e Edison-it, gjë që stimuloi kërkesën për energji elektrike dhe, si rezultat, evoluimin e mëtejshëm të makinave elektrike. ... Datat kryesore në historinë e gjeneratorëve mund të konsiderohen:

Parimi i funksionimit

Gjeneratorët me induksion elektromagnetik nuk prodhojnë energji elektrike. Me ndihmën e energjisë mekanike, ata vënë në lëvizje vetëm ngarkesat elektrike që janë gjithmonë të pranishme në përcjellës. Parimi i funksionimit të një gjeneratori elektrik mund të krahasohet me një pompë uji që bën që uji të rrjedhë, por nuk krijon ujë në tubacione. dërrmuese shumica e gjeneratorëve me induksion janë makina elektrike rrotulluese përbëhet nga dy komponentë kryesorë:

• stator (pjesa e palëvizshme);
• rotor (pjesë rrotulluese).

Për të ilustruar se si funksionon një gjenerator elektrik, mund të shërbejë një makinë e thjeshtë elektrike, e përbërë nga një spirale teli dhe një magnet në formë U. Elementet kryesore themelore të këtij modeli:

• një fushë magnetike;
• lëvizja e një përcjellësi në një fushë magnetike.

Një fushë magnetike është zona rreth një magneti ku ndihet forca e tij. Për të kuptuar më mirë se si funksionon modeli, mund të imagjinoni linjat e forcës që dalin nga poli verior i magnetit dhe kthehen në polin jugor. Sa më i fortë të jetë magneti, aq më shumë linja force krijon. Nëse spiralja fillon të rrotullohet midis poleve, atëherë të dyja anët e saj do të fillojnë të kryqëzojnë linjat imagjinare magnetike. Kjo shkakton lëvizjen e elektroneve në përcjellës (gjenerimi i energjisë elektrike).

Në përputhje me rregullin e dorës së djathtë, kur spiralja rrotullohet, në të do të induktohet një rrymë, duke ndryshuar drejtimin e saj çdo gjysmë kthese, pasi linjat e forcës së anëve të spirales do të kryqëzohen në një drejtim ose në tjetrin. . Dy herë në çdo rrotullim, spiralja kalon nëpër pozicione (paralele me polet) në të cilat nuk ndodh induksioni elektromagnetik. Kështu, gjeneratori më i thjeshtë funksionon si një makinë elektrike që gjeneron rrymë alternative. Stresi që krijon mund të ndryshohet nga:

• forca e fushës magnetike;
• shpejtësia e rrotullimit të spirales;
• numri i kthesave të telit që kalojnë linjat e forcës së fushës magnetike.

Laku i një përcjellësi që rrotullohet midis poleve të një magneti ka një efekt tjetër të rëndësishëm. Kur një rrymë rrjedh në një lak, ajo krijon një fushë elektromagnetike të kundërt me fushën e një magneti të përhershëm. Dhe sa më shumë energji elektrike të induktohet në spirale, aq më e fortë është fusha magnetike dhe rezistenca ndaj rrotullimit të përcjellësit. E njëjta forcë magnetike në kthesa bën që rotori i motorit elektrik të rrotullohet, domethënë, në kushte të caktuara, gjeneratorët mund të punojnë si motorë dhe anasjelltas.

Karakteristikat e gjeneratorëve AC

Rryma alternative (AC) prodhohet nga gjeneratori më i thjeshtë i përshkruar. Në mënyrë që energjia elektrike e prodhuar të jetë e përdorshme, ajo duhet disi të dorëzohet në ngarkesë. Kjo arrihet duke përdorur një montim kontakti në bosht, i cili përbëhet nga unaza rrotulluese dhe pjesë të fiksuara të karbonit të quajtura furça që rrëshqasin mbi to. Çdo fund i përcjellësit rrotullues është i lidhur me një unazë përkatëse dhe rryma e krijuar në këtë mënyrë në spirale kalon përmes unazave dhe furçave në ngarkesë.

Ndërtimi i makinerive industriale

Gjeneratorët praktikë ndryshojnë nga më të thjeshtët. Ato zakonisht janë të pajisura me një ngacmues - një gjenerator ndihmës që furnizon rrymë direkte për elektromagnetët e përdorur për të krijuar një fushë magnetike në gjenerator.

Në vend të një spirale në modelin më të thjeshtë, pajisjet praktike janë të pajisura me mbështjellje teli bakri, dhe mbështjelljet në bërthamat e hekurit luajnë rolin e një magneti. Në shumicën e alternatorëve, elektromagnetët që krijojnë një fushë alternative vendosen në rotor dhe energjia elektrike induktohet në bobinat e statorit.

Në pajisje të tilla, kolektori përdoret për të transferuar rrymën direkte nga ngacmuesi në magnet. Kjo thjeshton shumë dizajnin, pasi është më i përshtatshëm për të transmetuar rryma të dobëta përmes furçave dhe për të marrë tension të lartë nga mbështjelljet e palëvizshme të statorit.

Aplikimi në rrjete

Në disa makina, numri i seksioneve të mbështjelljes është i njëjtë me numrin e elektromagnetëve. Por shumica e gjeneratorëve AC janë të pajisur me tre grupe mbështjelljesh për çdo pol. Makinat e tilla prodhojnë tre rryma të energjisë elektrike dhe quhen trefazore. Dendësia e fuqisë së tyre është dukshëm më e lartë se ajo e atyre njëfazore.

Në termocentralet, gjeneratorët AC përdoren si konvertues të energjisë mekanike në energji elektrike. Kjo është për shkak se tensioni AC mund të rritet ose ulet lehtësisht duke përdorur një transformator. Gjeneratorët e mëdhenj prodhojnë një tension prej rreth 20,000 volt. Pastaj rritet me më shumë se një rend i madhësisë për mundësinë e transportit të energjisë elektrike në distanca të gjata. Një seri transformatorësh në rënie krijojnë një tension të përshtatshëm për përdorim në pikën ku përdoret energjia elektrike.

Pajisja Dynamo

Një mbështjellje teli që rrotullohet midis poleve të një magneti ndryshon polet në skajet e përcjellësit dy herë për çdo rrotullim. Për ta kthyer modelin më të thjeshtë në një gjenerator DC, duhet të bëni dy gjëra:

• merrni rrymën nga lak në ngarkesë;
• organizoni rrjedhën e rrymës së devijuar vetëm në një drejtim.

Roli i koleksionistit

Një pajisje e quajtur manifold mund t'i bëjë të dyja. Dallimi i tij nga montimi i furçës së kontaktit është se baza e tij nuk është një unazë përcjellëse, por një grup segmentesh të izoluara nga njëri-tjetri. Çdo fund i qarkut rrotullues është i lidhur me sektorin përkatës të kolektorit dhe dy furça karboni të palëvizshme largojnë rrymën elektrike nga komutatori.

Kolektori është projektuar në atë mënyrë që, pavarësisht nga polariteti në skajet e lakut dhe faza e rrotullimit të rotorit, grupi i kontaktit siguron rrymën me drejtimin e dëshiruar kur e transferon atë në ngarkesë. Dredha-dredha në dinamo praktike përbëhen nga shumë segmente, prandaj, për gjeneratorët DC, për shkak të nevojës për ndërrimin e tyre, doli i preferueshëm një qark në të cilin armatura me mbështjellje induktive rrotullohet në një fushë magnetike.

Furnizimi me energji elektrike i elektromagnetëve

Dinamos klasik përdorin një magnet të përhershëm për të nxitur një fushë. Pjesa tjetër e gjeneratorëve DC kanë nevojë për energji për elektromagnetët. Në të ashtuquajturat gjeneratorë të ngacmuar veçmas, për këtë përdoren burime të jashtme të rrymës direkte. Pajisjet vetë-ngacmuese përdorin një pjesë të elektricitetit të tyre të prodhuar vetë për të drejtuar elektromagnetët. Fillimi i gjeneratorëve të tillë pas ndalimit varet nga aftësia e tyre për të grumbulluar magnetizëm të mbetur. Në varësi të metodës së lidhjes së bobinave të ngacmimit me mbështjelljet e armaturës, ato ndahen:

• shunt (me ngacmim paralel);
• Serial (me ngacmim sekuencial);
• ngacmim i përzier (me një kombinim të shunt dhe serial).

Llojet e ngacmimeve aplikohen në varësi të kontrollit të kërkuar të tensionit. Për shembull, gjeneratorët e përdorur për të ngarkuar bateritë kanë nevojë për kontroll të thjeshtë të tensionit. Në këtë rast, lloji i shuntit do të ishte një lloj i përshtatshëm. Një gjenerator i ngacmuar veçmas përdoret si një makinë që gjeneron energji për një ashensor pasagjerësh, pasi sisteme të tilla kërkojnë kontroll kompleks.

Aplikacionet e gjeneratorëve të kolektorëve

Shumë gjeneratorë DC mundësohen nga motorë AC në kombinime të quajtura grupe gjeneratorësh motorikë. Kjo është një mënyrë për të ndryshuar AC në DC. Impiantet që prodhojnë alumin, klor dhe disa materiale të tjera elektrokimike kërkojnë shumë rrymë të drejtpërdrejtë.

Gjeneratorët me naftë furnizojnë gjithashtu energji DC për lokomotivat dhe anijet. Meqenëse kolektorët janë pajisje komplekse dhe jo të besueshme, gjeneratorët DC shpesh zëvendësohen nga makina që prodhojnë AC në kombinim me ato elektronike. Gjeneratorët komutues kanë gjetur aplikim në rrjetet me fuqi të ulët, duke lejuar përdorimin e një dinamo magneti të përhershëm pa qarqe ngacmuese.

Ekzistojnë lloje të tjera të pajisjeve që janë të afta të prodhojnë energji elektrike. Këtu përfshihen bateritë elektrokimike, qelizat termoelektrike dhe fotovoltaike, konvertuesit e karburantit. Por krahasuar me gjeneratorët me induksion AC / DC, pjesa e tyre në prodhimin global të energjisë është e papërfillshme.

Pajisjet elektrike të çdo automjeti përfshijnë gjenerator- një pajisje që konverton energjinë mekanike të marrë nga motori në energji elektrike. Së bashku me rregullatorin e tensionit, quhet grup gjenerator. Alternatorët janë instaluar në makina moderne. Ato plotësojnë kërkesat në masën më të madhe.

Kërkesat për gjeneratorin:

• parametrat e daljes së gjeneratorit duhet të jenë të tilla që shkarkimi progresiv i baterisë të mos ndodhë në asnjë mënyrë drejtimi të automjetit;
• voltazhi në rrjetin në bord të automjetit i furnizuar nga gjeneratori duhet të jetë i qëndrueshëm në një gamë të gjerë ndryshimesh të shpejtësisë dhe ngarkesës.

Kërkesa e fundit është për faktin se bateria e ruajtjes është shumë e ndjeshme ndaj shkallës së stabilitetit të tensionit. Tensioni shumë i ulët shkakton nënkarikimin e baterisë dhe, si rezultat, vështirësi në ndezjen e motorit; tensioni shumë i lartë çon në mbingarkesë të baterisë dhe, si rezultat, në dështimin e përshpejtuar të saj.

Parimi i funksionimit të gjeneratorit dhe modeli i tij themelor janë të njëjta për të gjitha makinat, ndryshojnë vetëm në cilësinë e prodhimit, dimensionet dhe vendndodhjen e nyjeve lidhëse.

Pjesët kryesore të gjeneratorit:

1. rrotull- shërben për transferimin e energjisë mekanike nga motori në boshtin e gjeneratorit me anë të një rripi;
2. Strehimi i gjeneratorit përbëhet nga dy kapakë: përpara (nga ana e rrotullës) dhe mbrapa (nga ana e unazave rrëshqitëse), të dizajnuara për montimin e statorit, instalimin e gjeneratorit në motor dhe vendosjen e kushinetave (mbështetjeve) të rotorit. Mbulesa e pasme përmban një ndreqës, një montim furçash, një rregullator tensioni (nëse është i integruar) dhe terminale të jashtëm për lidhje me sistemin e pajisjeve elektrike;
3. Rotor- një bosht çeliku me dy mëngë çeliku të një forme në formë kpyuvo të vendosur mbi të. Midis tyre ka një dredha-dredha ngacmuese, prizat e së cilës janë të lidhura me unazat e rrëshqitjes. Gjeneratorët janë të pajisur me unaza rrëshqitëse të bakrit kryesisht cilindrike;
4. Stator- një paketë e bërë nga fletë çeliku në formën e një tubi. Në brazdat e saj ka një dredha-dredha trefazore, në të cilën gjenerohet fuqia e gjeneratorit;
5. Montimi me dioda ndreqës- kombinon gjashtë dioda të fuqishme, të shtypura në tre në ngrohje pozitive dhe negative;
6. Rregullator tensioni- një pajisje që ruan tensionin e rrjetit në bord të automjetit brenda kufijve të specifikuar kur ndryshon ngarkesën elektrike, shpejtësinë e rotorit të alternatorit dhe temperaturën e ambientit;
7. Montimi i furçës- konstruksion plastik i lëvizshëm. Ka furça me susta në kontakt me unazat e rotorit;
8. Mbulesa mbrojtëse për modulin e diodës.

Merrni parasysh diagramin e lidhjes elektrike të elementeve të gjeneratorit.


Diagrami skematik i grupit të gjeneratorit:
1. Ndërprerësi i ndezjes;
2. Kondensator për shtypjen e interferencave;
3. Bateri e ringarkueshme;
4. Llamba-tregues i shëndetit të gjeneratorit;
5. Diodat pozitive të ndreqësit të fuqisë;
6. Diodat negative të ndreqësit të fuqisë;
7. Diodat e mbështjelljes ngacmuese;
8. Mbështjelljet e tre fazave të statorit;
9. Dredha ngacmuese (rotori);
10. Montimi i furçës;
11. Rregullator i tensionit;
B + Dalja e gjeneratorit "+";
B- "Masa" e gjeneratorit;
D + Furnizimi me energji në terren, referencë e tensionit për rregullatorin e tensionit.

Gjeneratori bazohet në efektin e induksionit elektromagnetik. Nëse një spirale, për shembull, e bërë nga një tel bakri, depërtohet nga një fluks magnetik, atëherë kur ajo ndryshon, një tension elektrik shfaqet në terminalet e spirales, në përpjesëtim me shpejtësinë e ndryshimit të fluksit magnetik. Në të kundërt, për formimin e një fluksi magnetik, mjafton të kalojë një rrymë elektrike përmes spirales. Kështu, për të marrë një rrymë elektrike alternative, kërkohet një burim i fushës magnetike alternative dhe një spirale nga e cila do të hiqet drejtpërdrejt voltazhi alternativ.

Dredha ngacmuese me sistemin e shtyllave, formohen bosht dhe unaza rrëshqitëse rotor, pjesa e saj rrotulluese më e rëndësishme, e cila është burimi i fushës magnetike të alternuar.

Rotori i gjeneratorit 1. boshti i rotorit;
2. shtyllat e rotorit;
3. dredha-dredha ngacmuese;
4. unaza rrëshqitëse.
Sistemi i poleve të rotorit ka një fluks magnetik të mbetur, i cili është i pranishëm edhe në mungesë të rrymës në mbështjelljen e fushës. Sidoqoftë, vlera e tij është e vogël dhe është në gjendje të sigurojë vetë-ngacmim të gjeneratorit vetëm me shpejtësi shumë të larta. Prandaj, për magnetizimin fillestar të rotorit, një rrymë e vogël kalon përmes mbështjelljes së tij nga bateria, zakonisht përmes një llambë monitorimi të performancës së gjeneratorit. Fuqia e kësaj rryme nuk duhet të jetë shumë e madhe në mënyrë që të mos shkarkojë baterinë, por jo shumë e vogël në mënyrë që gjeneratori të mund të ngacmohet tashmë në shpejtësinë e motorit boshe. Bazuar në këto konsiderata, fuqia e llambës së provës është zakonisht 2 ... 3 vat. Pasi voltazhi në mbështjelljet e statorit të arrijë vlerën e funksionimit, llamba fiket dhe dredha-dredha e ngacmimit mundësohet nga vetë gjeneratori. Në këtë rast, gjeneratori funksionon me vetë-ngacmim.

Tensioni i daljes hiqet nga mbështjelljet e statorit... Kur rotori rrotullohet përballë bobinave të mbështjelljes së statorit, polet "veriore" dhe "jugore" të rotorit shfaqen në mënyrë alternative, domethënë, drejtimi i fluksit magnetik që depërton në bobinën e statorit ndryshon, gjë që shkakton shfaqjen e një tensioni të alternuar në të. Frekuenca e këtij tensioni varet nga shpejtësia e rrotullimit të rotorit të gjeneratorit dhe numri i çifteve të poleve të tij.

Statori i gjeneratorit
1. dredha-dredha e statorit;
2. përfundime dredha-dredha;
3. qark magnetik.
Dredha-dredha e statorit është trefazore. Ai përbëhet nga tre mbështjellje të veçanta, të quajtura mbështjellje fazore ose thjesht faza, të mbështjellura sipas një teknologjie të caktuar në një qark magnetik. Tensioni dhe rrymat në mbështjellje zhvendosen në lidhje me njëra-tjetrën me një të tretën e periudhës, d.m.th. 120 gradë elektrike siç tregohet.

Oshilogramet e tensioneve fazore të mbështjelljeve
U 1, U 2, U 3 - tension i dredha-dredha;
Т - periudha e sinjalit (360 gradë);
F - zhvendosja e fazës (120 gradë).
Mbështjelljet e fazës mund të jenë të lidhura me yll ose trekëndësh.


Llojet e lidhjeve dredha-dredha
1. "yll";
2. "trekëndësh".
Kur lidhet në një "trekëndësh", rryma në secilën prej mbështjelljeve është 1.7 herë më pak se rryma e dhënë nga gjeneratori. Kjo do të thotë që me të njëjtën rrymë të furnizuar nga gjeneratori, rryma në mbështjellje kur lidhet me "trekëndëshin" është shumë më e vogël se ajo e "yllit". Prandaj, në gjeneratorët me fuqi të lartë, shpesh përdoret një lidhje "trekëndëshi", pasi në rryma më të ulëta mbështjelljet mund të mbështillen me një tel më të hollë, i cili është më i avancuar teknologjikisht. Një tel më i hollë mund të përdoret gjithashtu për lidhjet me yje. Në këtë rast, dredha-dredha është bërë nga dy mbështjellje paralele, secila prej të cilave është e lidhur në një "yll", domethënë fitohet një "yll i dyfishtë".

Rrjeti në bord i makinës kërkon një furnizim të vazhdueshëm të tensionit në të. Prandaj, dredha-dredha e statorit ushqen rrjetin në bord të automjetit përmes një ndreqësi të integruar në gjenerator. Ndreqës për një sistem trefazor përmban gjashtë dioda gjysmëpërçuese të fuqisë, tre prej të cilave janë të lidhura me terminalin "+" të gjeneratorit dhe tre të tjerët me terminalin "-" ("tokë"). Diodat gjysmëpërçuese janë në gjendje të hapur dhe nuk tregojnë rezistencë të konsiderueshme ndaj kalimit të rrymës kur mbi to aplikohet një tension në drejtimin përpara dhe praktikisht nuk kalojnë rrymë në një tension të kundërt. Duhet të theksohet se termi "diodë ndreqës" nuk fsheh gjithmonë dizajnin e njohur, i cili ka një strehë, plumba, etj. ndonjëherë është thjesht një kryqëzim silikoni gjysmëpërçues i mbyllur në një lavaman ngrohjeje.

Montimi me dioda ndreqës
1.diodat e fuqisë;
2. dioda shtesë;
3. lavaman i nxehtësisë.
Shumë prodhues, për të mbrojtur komponentët elektronikë të makinës nga rritjet e tensionit, zëvendësojnë diodat e urës së energjisë me dioda zener. Dallimi midis një diode zener dhe një diodë ndreqës është se kur një tension aplikohet në të në drejtim të kundërt, ai nuk kalon rrymë vetëm deri në një vlerë të caktuar të këtij tensioni, i quajtur tension stabilizues. Zakonisht në diodat zener të energjisë, tensioni i stabilizimit është 25 ... 30 V. Kur arrihet ky tension, diodat zener "depërtojnë", domethënë ato fillojnë të kalojnë rrymë në drejtim të kundërt, dhe brenda kufijve të caktuar të ndryshimi i fuqisë së kësaj rryme, tensioni në diodën zener dhe, rrjedhimisht, dhe në daljen "+" të gjeneratorit mbetet i pandryshuar, duke mos arritur vlera të rrezikshme për komponentët elektronikë. Vetia e diodës zener për të mbajtur një tension konstant në terminalet e saj pas një "prishjeje" përdoret gjithashtu në rregullatorët e tensionit.

Siç u përmend më lart, tensionet në mbështjellje ndryshojnë përgjatë kthesave afër një sinusoidi dhe në disa momente kohore ato janë pozitive, në të tjera janë negative. Nëse drejtimi pozitiv i tensionit në fazë merret përgjatë shigjetës së drejtuar në pikën zero të mbështjelljes së statorit, dhe negativ prej tij, atëherë, për shembull, për momentin t kur mungon voltazhi i fazës së dytë, Faza e parë është pozitive dhe e treta është negative. Drejtimi i tensioneve fazore korrespondon me shigjetat e treguara në figurë.

Drejtimi i rrymave në mbështjelljet dhe ndreqësi i gjeneratorit

Rryma nëpër mbështjellje, dioda dhe ngarkesa do të rrjedhë në drejtim të këtyre shigjetave. Duke marrë parasysh çdo moment tjetër në kohë, është e lehtë të sigurohet që në një sistem trefazor tensioni që lind në mbështjelljet e fazave të gjeneratorit, diodat e ndreqësit të energjisë shkojnë nga e hapura në e mbyllur dhe mbrapa në atë mënyrë që rryma në ngarkesë ka vetëm një drejtim - nga terminali "+" i instalimit të gjeneratorit në daljen e tij "-" ("masa"), dmth, një rrymë konstante (e korrigjuar) rrjedh në ngarkesë.

Në një numër të konsiderueshëm të llojeve të gjeneratorëve, dredha-dredha e ngacmimit është e lidhur me ndreqësin e vet, të montuar në tre dioda. Kjo lidhje e mbështjelljes së fushës parandalon që rryma e shkarkimit të baterisë të rrjedhë përmes saj kur motori i makinës nuk funksionon. Diodat ndreqës të mbështjelljes së fushës punojnë në mënyrë të ngjashme, duke e furnizuar këtë dredha-dredha me një rrymë të korrigjuar. Për më tepër, ndreqësi i mbështjelljes së ngacmimit përfshin gjithashtu 6 dioda, tre prej tyre janë të zakonshme me ndreqësin e fuqisë (dioda negative). Rryma e ngacmimit është dukshëm më e vogël se rryma e furnizuar nga gjeneratori në ngarkesë. Prandaj, diodat me rrymë të ulët me madhësi të vogël për një rrymë prej jo më shumë se 2 A përdoren si dioda dredha-dredha ngacmuese (për krahasim, diodat e një ndreqësi të energjisë lejojnë që rrymat të rrjedhin deri në 25 ... 35 A).

Nëse është e nevojshme të rritet fuqia e gjeneratorit, përdoret një krah ndreqës shtesë.

Një qark i tillë ndreqës mund të bëhet vetëm kur mbështjelljet e statorit janë të lidhura me një "yll", pasi krahu shtesë mundësohet nga pika "zero" e "yllit". Nëse tensionet fazore do të ndryshonin thjesht në mënyrë sinusoidale, këto dioda nuk do të merrnin pjesë fare në procesin e konvertimit të rrymës alternative në rrymë direkte. Megjithatë, në gjeneratorët realë, forma e tensioneve fazore ndryshon nga sinusoidi. Është shuma e sinusoideve, të cilët quhen komponentë harmonikë ose harmonikë - i pari, frekuenca e të cilit përkon me frekuencën e tensionit fazor dhe më i larti, kryesisht i treti, frekuenca e të cilit është tre herë më e lartë se e para. .

Forma reale e tensionit fazor si shuma e dy harmonikave:
1.tensioni i mbështjelljes së fazës;
2. harmonik i parë;
3. harmonik i tretë;
Nga inxhinieria elektrike dihet se në tensionin e linjës, pra në tensionin që furnizohet me ndreqësin dhe korrigjohet, harmoniku i tretë mungon. Kjo për faktin se harmonikat e treta të të gjitha tensioneve fazore përkojnë në fazë, domethënë, ato arrijnë njëkohësisht të njëjtat vlera dhe në të njëjtën kohë balancojnë dhe anulojnë njëra-tjetrën në tensionin e linjës. Kështu, harmoniku i tretë është i pranishëm në tensionin fazor, por jo në tensionin linear. Rrjedhimisht, fuqia e zhvilluar nga harmonika e tretë e tensionit fazor nuk mund të përdoret nga konsumatorët. Për të përdorur këtë fuqi, shtohen dioda, të lidhura me pikën zero të mbështjelljes së fazës, domethënë në pikën ku ndikon veprimi i tensionit fazor. Kështu, këto dioda korrigjojnë vetëm tensionin e harmonikës së tretë të tensionit fazor. Përdorimi i këtyre diodave rrit fuqinë e gjeneratorit me 5 ... 15% me një shpejtësi prej më shumë se 3000 min -1.

Tensioni i një gjeneratori pa një rregullator varet fuqimisht nga frekuenca e rrotullimit të rotorit të tij, fluksi magnetik i krijuar nga dredha-dredha e ngacmimit dhe, për rrjedhojë, nga forca e rrymës në këtë mbështjellje dhe sasia e rrymës së dhënë nga gjeneratori. tek konsumatorët. Sa më e lartë të jetë frekuenca e rrotullimit dhe forca e rrymës së ngacmimit, aq më i lartë është voltazhi i gjeneratorit, aq më i lartë është forca e rrymës së ngarkesës së tij, aq më i ulët është ky tension. Funksioni Rregullator tensioniështë stabilizimi i tensionit kur shpejtësia dhe ngarkesa ndryshojnë për shkak të ndikimit në rrymën e ngacmimit. Më parë janë përdorur rregullatorët e dridhjeve, dhe më pas ato të kontaktit me transistor. Këto dy lloje rregullatorësh tani janë zëvendësuar plotësisht nga ato elektronike.

Shfaqja e rregullatorëve elektronikë të tensionit

Dizajni i rregullatorëve elektronikë gjysmëpërçues mund të jetë i ndryshëm, por parimi i funksionimit është i njëjtë për të gjithë rregullatorët. Sigurisht, ju mund të ndryshoni rrymën në qarkun e ngacmimit duke futur një rezistencë shtesë në këtë qark, siç është bërë në rregullatorët e mëparshëm të tensionit të dridhjeve, por kjo metodë shoqërohet me një humbje të fuqisë në këtë rezistencë dhe nuk përdoret në elektronikë. rregullatorët. Kontrollorët elektronikë ndryshojnë rrymën e ngacmimit duke ndezur dhe fikur mbështjelljen e ngacmimit nga rrjeti i furnizimit, ndërsa kohëzgjatja relative e kohës së ndezjes së mbështjelljes së ngacmimit ndryshon. Nëse, për të stabilizuar tensionin, kërkohet të zvogëlohet rryma e ngacmimit, koha për të ndezur mbështjelljen e ngacmimit zvogëlohet, nëse është e nevojshme ta rritni atë, rritet.

Disavantazhi i variantit të dhënë të lidhjes së rregullatorit është se rregullatori ruan tensionin në terminalin "D +" të gjeneratorit, dhe konsumatorët, përfshirë baterinë e ruajtjes, janë të lidhur me terminalin "B +". Përveç kësaj, me këtë aktivizim, rregullatori nuk e percepton rënien e tensionit në telat lidhës midis gjeneratorit dhe baterisë dhe nuk bën rregullime në tensionin e gjeneratorit për të kompensuar këtë rënie. Këto disavantazhe eliminohen në qarkun e mëposhtëm, ku voltazhi furnizohet në qarkun hyrës të rregullatorit nga nyja ku duhet të stabilizohet, zakonisht ky është terminali "B +" i gjeneratorit.

Disa rregullatorë të tensionit kanë vetinë e kompensimit termik - ndryshime në tensionin e furnizuar në bateri, në varësi të temperaturës së ajrit në ndarjen e motorit për karikim optimal të baterisë. Sa më e ulët të jetë temperatura e ajrit, aq më shumë tension duhet të furnizohet në bateri dhe anasjelltas. Vlera e kompensimit termik arrin deri në 0,01 V për 1 ° C.

Nëse një magnet i përhershëm rrotullohet mbi bërthamë me spiralen e vendosur mbi të, atëherë fusha magnetike rreth spirales do të ndryshojë vazhdimisht dhe, si rezultat i fenomenit të induksionit elektromagnetik, në të do të lindë një rrymë induksioni alternative. Në këtë parim funksionon një alternator induksioni, në të cilin energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike.

Oriz. 24.6.

Një skemë e një alternatori induksioni të përdorur në biçikleta është paraqitur në figurën 24.5. Kur rrotullohet një magnet i përhershëm me tetë pol - rotori 1, një EMF lind në mbështjelljen e statorit 2. E lidhur me skajet 3 dhe 4 të mbështjelljes, llamba 5 është e ndezur. Figura 24.6 tregon një pamje tërthore të një gjeneratori industrial. Pjesa e palëvizshme e gjeneratorit, d.m.th., statori 1, është një kornizë e bërë nga fletë çeliku elektrik magnetik të butë. Statori ka një dredha-dredha prej teli të trashë bakri. Pjesa rrotulluese e gjeneratorit - rotori 2 është një elektromagnet, mbështjellja 3 e të cilit mundësohet nga një gjenerator i veçantë DC - një ngacmues. Kur rotori rrotullohet, fusha magnetike që depërton në mbështjelljen e statorit ndryshon periodikisht, për shkak të së cilës në të induktohet një EMF e ndryshueshme e induksionit. Në termocentralet, turbinat me avull përdoren për të rrotulluar rotorin. Në hidrocentralet, turbinat e ujit me shpejtësi relativisht të ulët përdoren për të rrotulluar rotorin. Prandaj, për të marrë rrymë elektrike alternative me një frekuencë prej 50 Hz, përdoren gjeneratorë me rotorë që kanë një numër të madh çiftesh polesh.

Rryma alternative ka një numër karakteristikash të ngjashme me ato të rrymës së vazhduar, por disa nga vetitë e saj janë të ndryshme nga ato të rrymës së vazhduar.

Pra, duke rrjedhur nëpër përcjellës, rryma alternative i ngroh ato (si dhe rryma direkte). Kjo pronë përdoret në ngrohje elektrike dhe llamba inkandeshente elektrike.

Rreth përcjellësve nëpër të cilët rrjedh rryma alternative, ekziston domosdoshmërisht një fushë magnetike, por ajo, si rryma, është e alternuar. Në një elektromagnet të mundësuar nga rryma alternative nga rrjeti, polariteti i skajeve të qarkut magnetik (bërthamë) ndryshon 50 herë në sekondë.

Nuk është e vështirë të verifikohet që një motor i krehur i ngacmuar në seri mund të funksionojë kur furnizohet me rrymë alternative. Motorë të tillë përdoren në shumë pajisje shtëpiake (fshesë me korrent, shtrydhëse frutash, ventilator, etj.). Në të vërtetë, kur polariteti i poleve të induktorit ndryshon, drejtimi i rrymës në armaturë ndryshon njëkohësisht, kështu që armatura do të vazhdojë të rrotullohet në të njëjtin drejtim.

PYETJE KONTROLLIN

1. Cili është parimi i punës së një gjeneratori me induksion?
2. Cilat veti të rrymës alternative dini?
3. Cilat janë pajisjet e turbos induksion dhe hidrogjeneratorit? Shpjegoni nga fotot.

4. Pse rotori i gjeneratorit të turbinës ka një palë pole, ndërsa hidrogjeneratori ka shumë?

Ushtrime

1. Vërtetoni se gjeneratori hidroelektrik i HEC-it Bratsk gjeneron rrymë alternative me frekuencë 50 Hz. Rotori i tij, që rrotullohet me një frekuencë prej 125 rpm, ka 24 palë pole.
2. Sa çifte polesh duhet të ketë një hidrogjenerator nëse rotori i tij rrotullohet me një frekuencë prej 5 rrotullime / s? Frekuenca e rrymës së induktuar është 50 Hz.
3. Vërtetoni se pajisjet magnetoelektrike nuk janë të përshtatshme për matje në qarqet e rrymës alternative, ndërsa pajisjet elektromagnetike dhe elektrodinamike janë të përshtatshme.
4. Figura tregon një grafik të marrë nga ekrani i oshiloskopit. Çdo qelizë korrespondon horizontalisht me 0,01 s, dhe vertikalisht me 20 V. Përcaktoni tensionin dhe frekuencën e rrymës elektrike.