Energjia elektrike nuk është energji primare, e pranishme lirisht në natyrë në sasi të konsiderueshme, dhe për përdorimin e saj në industri dhe jetën e përditshme, duhet të prodhohet. Pjesa më e madhe e tij krijohet nga pajisje që shndërrojnë forcën lëvizëse në rrymë elektrike - kështu funksionojnë gjeneratorët, për të cilët turbinat me avull dhe uji, motorët me djegie të brendshme dhe madje edhe fuqia e muskujve të njeriut mund të shërbejnë si burime të energjisë mekanike.
Historia dhe evolucioni
Zbulimi nga Michael Faraday në 1831 i ligjeve të induksionit elektromagnetik 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. Ishte një mënyrë shumë e shtrenjtë për të prodhuar energji elektrike.
Në fund të shekullit të 19-të, shumë shpikës po kërkonin të zbatonin parimin e induksionit të Faradeit në prodhimin e energjisë 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 të Theophil Gramme. 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 DC ishte i papërshtatshëm 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 krijimin e rrjeteve më të mëdha të shpërndarjes nga kompanitë e energjisë 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 Edison, e cila 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 që punojnë në parimin e induksionit elektromagnetik nuk krijojnë 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 shkakton rrjedhjen e ujit, por nuk krijon ujë në tubacione. dërrmuese shumica e gjeneratorëve me induksion janë makina elektrike të tipit rrotullues përbëhet nga dy komponentë kryesorë:
- stator (pjesë fikse);
- rotor (pjesë rrotulluese).
Për të ilustruar se si funksionon një gjenerator elektrik, mund të shërbejë makina më e thjeshtë elektrike, e përbërë nga një spirale teli dhe një magnet në formë U. Elementet kryesore të këtij modeli janë:
- 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 jug. Sa më i fortë të jetë magneti, aq më shumë linja force krijon. Nëse spiralja fillon të rrotullohet midis poleve, atëherë të dy anët e saj do të fillojnë të kalojnë linja magnetike imagjinare. Kjo shkakton lëvizjen e elektroneve në përcjellës (gjenerimi i energjisë elektrike).
Në përputhje me rregullin e dorës së djathtë, gjatë rrotullimit të spirales, në të do të induktohet një rrymë, duke ndryshuar drejtimin e saj çdo gjysmë kthese, pasi linjat e forcës nga anët e spirales do të kryqëzohen në një drejtim ose tjera. Dy herë për 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 prodhon rrymë alternative. Tensioni që krijon mund të ndryshohet nga:
- forca e fushës magnetike;
- shpejtësia e rrotullimit të spirales;
- numri i kthesave të telit që kalojnë linjat e fushës magnetike.
Një spirale përcjellësi që rrotullohet midis poleve të një magneti krijon një efekt tjetër të rëndësishëm. Kur një rrymë rrjedh në një spirale, ajo krijon një fushë elektromagnetike që është e 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 mbështjellje 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) prodhon gjeneratorin më të thjeshtë të përshkruar. Në mënyrë që energjia elektrike e prodhuar të jetë e përdorshme, ajo duhet disi të dorëzohet në ngarkesë. Kjo bëhet me anë të një montimi kontakti në bosht, i përbërë nga unaza rrotulluese dhe pjesë të fiksuara të karbonit që rrëshqasin mbi to, të quajtura furça. Secili skaj i përcjellësit rrotullues është i lidhur me një unazë përkatëse, dhe rryma e krijuar në këtë mënyrë në spirale kalon nëpër unaza dhe kalon në ngarkesë.
Struktura e makinerive industriale
Gjeneratorët praktikë ndryshojnë nga më të thjeshtët. Zakonisht ato janë të pajisura me një ngacmues - një gjenerator ndihmës që furnizon me rrymë direkte 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 mbështjelljet e statorit.
Në pajisje të tilla, kolektori përdoret për të bartur rrymë 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. Fuqia e tyre specifike është shumë më e lartë se ajo e njëfazore.
Në termocentralet, gjeneratorët AC shërbejnë si konvertues të energjisë mekanike në energji elektrike. Kjo është për shkak se tensioni AC është i lehtë për t'u rritur ose ulur me një transformator. Gjeneratorët e mëdhenj prodhojnë një tension prej rreth 20,000 volt. Pastaj rritet me më shumë se një rend i madhësisë për të qenë në gjendje të transportojë energji elektrike në distanca të gjata. Në vendin e aplikimit të energjisë elektrike, krijohet një tension i përshtatshëm për përdorim duke përdorur një seri transformatorësh në rënie.
Pajisja Dynamo
Një spirale teli që rrotullohet midis poleve të një magneti ndryshon polet në skajet e përcjellësit dy herë në çdo rrotullim. Për ta kthyer modelin më të thjeshtë në një gjenerator DC, duhet të bëni dy gjëra:
- devijoni rrymën nga spiralja 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 përcjellësi, por një grup segmentesh të izoluara nga njëri-tjetri. Secili skaj i qarkut rrotullues është i lidhur me sektorin përkatës të kolektorit dhe dy furça fikse karboni largojnë rrymën elektrike nga komutatori.
Kolektori është projektuar në atë mënyrë që, pavarësisht nga polariteti në skajet e spirales 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 t'i ndërruar ato, një skemë në të cilën armatura me mbështjellje të induktuar rrotullohet në një fushë magnetike doli të jetë e preferueshme.
Furnizimi me elektromagnet
Dinamot klasikë 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 DC. Pajisjet vetë-ngacmuese përdorin një pjesë të energjisë elektrike të prodhuar vetë për të kontrolluar 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 në:
- shunt (me ngacmim paralel);
- serial (me ngacmim serial);
- ngacmim i përzier (me një kombinim të shunt dhe seri).
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 duhur do të ishte shunt. Si makina që gjenerojnë energji për një ashensor pasagjerësh, përdoret një gjenerator i ngacmuar veçmas, pasi sisteme të tilla kërkojnë kontroll kompleks.
Përdorimi i gjeneratorëve kolektorë
Shumë gjeneratorë DC mundësohen nga motorë AC në kombinime të quajtura grupe motor-gjeneratorësh. Kjo është një mënyrë për të ndryshuar AC në DC. Impiantet që kryejnë galvanizim, prodhojnë alumin, klor dhe disa materiale të tjera me proces elektrokimik, kanë nevojë për një sasi të madhe rryme të vazhdueshme.
Me ndihmën e gjeneratorëve dizel-elektrikë, energjia DC furnizohet gjithashtu me lokomotivat dhe anijet. Për shkak se kolektorët janë pajisje komplekse dhe jo të besueshme, gjeneratorët DC shpesh zëvendësohen nga makina që prodhojnë AC të kombinuara me elektronikë. Gjeneratorët e komutatorëve kanë gjetur aplikim në rrjetet me fuqi të ulët, duke lejuar përdorimin e dinamove me magnet 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.
Rryma alternative e frekuencës industriale gjenerohet në termocentralet nga gjeneratorët sinkron elektromakinikë të projektuar posaçërisht për këtë qëllim. Parimi i funksionimit të këtyre njësive bazohet në fenomenin e induksionit elektromagnetik. Energjia mekanike e prodhuar nga turbina me avull ose hidraulike konvertohet në energji elektrike AC.
Pjesa rrotulluese e njësisë ose rotorit është një magnet elektrik, i cili transmeton 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 komutatorit. 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 në pjesën e 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 gjithë përbëhen nga të njëjtat pjesë themelore. Ky është, së pari, një elektromagnet ose një magnet i përhershëm që 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, kjo 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 rrotullimeve 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 në gjeneratorë, përdoret një sistem i veçantë magnetik, i përbërë nga dy bërthama të bëra prej çeliku elektrik. Mbështjelljet që krijojnë një fushë magnetike vendosen në brazdat e njërës prej bërthamave dhe mbështjelljet në të cilat induktohet EMF vendosen në brazda të tjetrës. Njëra nga bërthamat (zakonisht e brendshme), së bashku me mbështjelljen e saj, rrotullohet rreth një boshti horizontal ose vertikal. Kjo është arsyeja pse quhet rotor. Bërthama e fiksuar 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 krijohet nga një magnet i përhershëm i palëvizshëm. Sigurisht, dikush mund të bëjë të kundërtën: rrotulloni magnetin dhe lini kornizën të palëvizur.
Në gjeneratorët e mëdhenj industrialë, është elektromagneti që rrotullohet, i cili është rotori, 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 devijoni atë nga mbështjellja e rotorit në një qark të jashtëm duke përdorur kontakte rrëshqitëse. Për ta bërë 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 një elektromagneti që 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 fikse dhe për të furnizuar një rrymë relativisht të dobët përmes kontakteve rrëshqitëse në elektromagnetin rrotullues. Kjo rrymë gjenerohet nga një gjenerator i veçantë DC (ngacmues) i vendosur në bosht në të majtë (Aktualisht, rryma direkte furnizohet më shpesh në dredha-dredha të rotorit 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 EMF në mbështjelljet fikse të statorit shpjegohet me shfaqjen e një fushe elektrike vorbull në to, e krijuar nga një ndryshim në fluksin magnetik gjatë rrotullimit të rotorit.
Një gjenerator modern i rrymës elektrike është një strukturë imponuese e telave të bakrit, materialeve izoluese dhe strukturave prej 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 vazhdueshme dhe ekonomike.
RRYMË ALTERNATUESE
Boshti i gjeneratorit drejtohet nga një rrotull e montuar në boshtin me gunga të 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 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 automjeteve, veçanërisht llambat dhe instrumentet
pajisjet e projektuara për t'u fuqizuar nga një tension konstant prej 12 ose 24 V. Ruajtja e një tensioni konstant të gjeneratorit, pavarësisht nga ndryshimet në shpejtësinë dhe ngarkesën e gjeneratorit (duke ndezur konsumatorët), kryhet nga një pajisje e veçantë e quajtur rregullator tensioni.
Kur shpejtësia e boshtit të 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. Me një rritje të shpejtësisë së motorit, është e nevojshme të riaktivizoni gjeneratorin në sistemin elektrik. Ndezja e gjeneratorit në sistemin elektrik kur tensioni i tij është më i lartë se tensioni i baterisë dhe shkëputja e gjeneratorit nga rrjeti kur voltazhi 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 i zgjatur 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 - një rregullator tensioni, një rele i rrymës së kundërt dhe një kufizues i rrymës - janë të kombinuara në një pajisje, të quajtur një rregullator rele.
Disa gjeneratorë, si G-250, mund të mos kenë një stafetë të rrymës së kundërt dhe një kufizues të rrymës, por dizajni 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. Dredha-dredha fazore e statorit janë të lidhura me një yll, dhe terminalet e tyre të daljes janë të lidhura me njësinë ndreqës 10.
Pajisja alternator aktual G-250
Strehimi i statorit është mbledhur nga pllaka individuale prej çeliku elektrik. Dredha-dredha e ngacmimit 4 e gjeneratorit është bërë në formën e një spirale dhe vendoset në një tufë çeliku të poleve në formë sqepi të rotorit 13. Shtylla, shtyllat në formë sqepi të rotorit dhe unazat e rrëshqitjes 5 janë të ngurtë i fiksuar në boshtin 3 të rotorit (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) (E.V. Mikhailovsky, "Pajisja automobilistike", 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.
Skema e korrigjimit rrymë alternative
Rryma në mbështjelljen e ngacmimit furnizohet përmes furçave 8 (Fig. 1) dhe unazave të kontaktit 5, në të cilat janë ngjitur skajet e mbështjelljes ngacmuese. Furçat janë të fiksuara në mbajtësen e furçës 9.
Statori i gjeneratorit fiksohet me anë të bulonave lidhëse midis kapakut 1 dhe 7, të cilët kanë kllapa për fiksimin e gjeneratorit në motor. Në kapakun 1 në anën e makinës në pjesën e sipërme ka një vrimë të filetuar për ngjitjen e një shufre tensioni, me të cilën rregullohet tensioni i rripit të lëvizjes së gjeneratorit. Mbulesat janë derdhur nga 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 janë të pajisur me kushineta topash 2 dhe 12 me vulosje dhe lubrifikim të dyanshëm të inkorporuar për të gjithë jetën e kushinetës.
Një ventilator i jashtëm 14 (Fig. 1) dhe një rrotull 15 janë ngjitur në skajin e spikatur të boshtit 3 të rotorit. 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.
Një bllok ndreqës 10 është instaluar në kapakun nga ana e unazave rrëshqitëse, të montuara nga valvulat e silikonit (dioda), duke lejuar që temperatura e funksionimit të kasës të jetë plus 150°C.
Llojet e njësive ndreqës
Blloku ndreqës VBG-1. (Fig. 4) përbëhet nga tre monoblloqe të lidhura në një qark të një ndreqësi trefazor me valë të plotë
Secila dy valvola ndreqës vendosen në një monobllok, i cili njëkohësisht vepron si radiator dhe përcjellës përcjellës i pikës së mesit të qarkut 3. Në rastin e monobllok-radiatorit 4 ka dy priza në të cilat janë p-n-nyjet e valvulave ndreqës të montuara. Në njërën prizë, kryqëzimi p-p ka një zonë p në trup, dhe në tjetrën - një zonë p. Zonat e kundërta të tranzicionit kanë priza fleksibël 9, të cilët lidhin monobllokun me autobusët lidhës 2. Autobusi negativ i bllokut ndreqës lidhet me kutinë e gjeneratorit. Në modelet e mëvonshme të njësive ndreqëse BPV-4-45 (Fig. 4, b), për një rrymë prej 45 A, përdoren valvula silikoni të llojit VA-20, të cilat shtypen në zhytëset e nxehtësisë 12 me polaritet negativ dhe pozitiv, tre valvola secila. Ngrohësit izolohen nga njëri-tjetri me tufa-izolatorë plastikë 13. Rryma e kundërt e valvulave nuk kalon 3 mA, dhe e njësisë së montuar -10 mA. Për gjeneratorët me fuqi maksimale deri në 1200 V t (G-228), përdoren blloqe ndreqëse silikoni VBG-7-G për një rrymë prej 80 A (Fig. 4, c) ose BPV-7-100. Në blloqet BPV-7T dhe BPV-7-100, përdoren valvola VA-20, dy paralelisht në çdo krah, gjashtë valvola në çdo ftohës. Blloku BPV-7-100 për një rrymë prej 100 A dhe qarku elektrik i tij janë paraqitur në fig. 4, z.
Për të zvogëluar nivelin e ndërhyrjes radio në blloqe, VBR-7-G dhe BPV-7-100, një kondensator me një kapacitet prej 4.7 mikrofaradësh 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 kapakut (Fig. 5, b). Në valvulat e polaritetit të drejtë, "+" e rrymës së korrigjuar do të jetë në kasë, në valvulat e polaritetit të kundërt do të ketë një "-" të rrymës së korrigjuar.
Valvulat e polaritetit të drejtë dhe të kundërt ndryshojnë në ngjyrën e shenjës së aplikuar në pjesën e poshtme të strehës. Valvulat e polaritetit të drejtpërdrejtë: ("+" në trup) shënohen me bojë të kuqe, dhe valvulat me polaritet të kundërt ("-" në trup) shënohen me të zezë.
Valvula silikoni VA-20
Qarku elektrik për lidhjen e mbështjelljeve të gjeneratorit dhe ndreqësve është paraqitur në Figurën 3, a. Kur rotori i gjeneratorit rrotullohet, në secilën fazë induktohet një tension i alternuar, ndryshimi i të cilit në një periudhë është paraqitur në fig. 3b. Pas korrigjimit, kthesat e tensionit fazor do të marrin formën e treguar në Fig. 3, në. 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 automobilave", 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 forca aktuale e gjeneratorit është e kufizuar nga rritja e rezistencës induktive të mbështjelljes së tij. Ky fenomen në gjeneratorë rrymë alternative quhet veti vetkufizuese. 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 bateri) eliminon nevojën për të instaluar një stafetë të rrymës së kundërt në rregullatorin rele. Kështu, rele-rregullatori 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 nëpër valvulat ndreqës kur kalojnë mbështjelljet e fazës së parë të poleve veriore dhe jugore të rotorit janë paraqitur në fig. 3, por me shigjeta. Siç shihet nga diagrami, nëse ka një rrymë alternative në mbështjelljet e fazës së parë, 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: një qark i hapur ose i shkurtër në mbështjelljen e statorit të gjeneratorit ose në mbështjelljen e ngacmimit, një shkelje e kontaktit të furçave me unazat dhe shkëndija e furçës, konsumimi i kushinetave të gjeneratorit, thyerja ose dobësimi i furçës. susta mbajtëse, prishja e diodave në ndreqës, dobësimi i tensionit (tensioni i tepërt) i rripit të lëvizjes.
Mosfunksionimet e gjeneratorit zbulohen nga leximet e ampermetrit ose llambës së sinjalit. Ampermetri me një gjenerator të dëmtuar do të tregojë një shkarkim dhe llamba e sinjalit do të ndizet kur motori është në punë. Dështimi i kontaktit të furçave me unazat ndodh nga kontaminimi, 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. DIAGNOZA E GJENERATORIT
Diagnostifikimi i gjeneratorit reduktohet në kontrollimin e tensionit kufizues dhe performancës së gjeneratorit. Për të kryer këtë operacion, është e nevojshme të ndizni voltmetrin paralelisht me konsumatorët aktualë. Tensioni kufizues kontrollohet me konsumatorët aktualë (dritat anësore dhe dritat e shënjimit) të ndezur dhe një shpejtësi të rritur të motorit. 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 nuk duhet të jetë më e ulët se 12 V. Megjithatë , një teknikë e tillë verifikimi nuk mund të zbulojë karakteristika, megjithëse dhe të rralla keqfunksionime të gjeneratorit, të tilla si mbështjelljet e hapura ose të shkurtuara të statorit në tokë, hapja ose prishja e diodave ndreqës, për shkak të rezervave të konsiderueshme të performancës së gjeneratorit.
Këto defekte identifikohen lehtësisht nga forma karakteristike e oshilogrameve, e cila shoqërohet kryesisht me një rritje të diapazonit të luhatjeve të tensionit. Kur gjeneratori funksionon siç duhet, 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. Kjo lexohet lehtësisht nga forma e valës së oshiloskopit të testuesit të motorit (Elkon S-300, Elkon S-100A, K-461, K-488).
Me një diodë të thyer (me qark të shkurtër), si rezultat i vetive të saj ndreqëse, diapazoni i luhatjeve të tensionit rritet në 2.5-3 V. me një ulje të përgjithshme të frekuencës së lëkundjeve të saj. 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 (V.L. 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 më shumë se vlera e llogaritur me 10-12% zvogëlon jetëgjatësinë e baterisë me 2-3 herë.
Një gjenerator me defekt zëvendësohet ose riparohet në një punishte elektrike, 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 rregullohen vetëm në punëtorinë elektrike.
29 GJENERATORE ELEKTRIKE RRYMË ALTERNATUESE
Fushat shkencore në të cilat kërkimet kanë rezultuar 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 mahnitëse 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 botimi i punimeve të mia të para kërkimore në 1891, qindra vëllime janë shkruar mbi këtë temë, përfundime të panumërta janë nxjerrë në lidhje me këtë fenomen të ri. Sidoqoftë, ky drejtim shkencor dhe teknik është në fillimet e tij dhe e ardhmja mban në zorrët e tij diçka pakrahasueshme më domethënëse.
Që në fillim isha i vetëdijshëm për nevojën urgjente për të krijuar pajisje efikase për të përmbushur kërkesat në rritje të shpejtë dhe gjatë tetë viteve, duke përmbushur vazhdimisht premtimet e bëra më parë, zhvillova jo më pak se pesëdhjetë lloje konvertuesish, ose gjeneratorësh elektrikë. rrymë alternative, e patëmetë në çdo aspekt dhe e sjellë në një shkallë të tillë.përsosmëri që edhe tani asnjëra prej tyre nuk mund të bënte ndonjë përmirësim të dukshëm. Nëse do të isha udhëhequr nga konsiderata praktike, mund të kisha hapur një biznes madhështor dhe fitimprurës, duke i ofruar shërbime të rëndësishme njerëzimit gjatë rrugës. Por forca e rrethanave dhe perspektiva e paparë më parë për arritje edhe më të mëdha i drejtuan përpjekjet e mia në një drejtim tjetër. Dhe tani gjithçka po shkon drejt faktit që së shpejti do të shiten në treg pajisjet, të cilat, çuditërisht, u krijuan njëzet vjet më parë!
Këta gjeneratorë janë projektuar posaçërisht për të funksionuar në rrjetet e ndriçimit DC dhe AC, për të krijuar lëkundje të amortizuara dhe të pamposhtura me një frekuencë, amplitudë dhe tension që mund të vendoset në një gamë të gjerë. Ato janë kompakte, të pavarura, nuk kanë nevojë për mirëmbajtje për një kohë të gjatë dhe do të konsiderohen shumë të përshtatshme dhe të dobishme në fusha të ndryshme, për shembull, për telegraf dhe telefon pa tel; për shndërrimin e energjisë elektrike; për formimin e përbërjeve kimike me shkrirje dhe bashkim; për sintezën e gazit; për prodhimin e ozonit; për ndriçimin, saldimin, parandalimin sanitar dhe dezinfektimin e ambienteve komunale, mjekësore dhe banesore, si dhe për shumë qëllime të tjera në laboratorë shkencorë dhe ndërmarrje industriale. Megjithëse këta transduktorë nuk janë përshkruar kurrë më parë, parimet e përgjithshme të ndërtimit të tyre janë paraqitur plotësisht në botimet dhe patentat e mia, më të plota të datës 22 shtator 1896; një 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 bëhet në disa mënyra, më së shpeshti me një vidë të thjeshtë rregullimi. Në kushte të favorshme, mund të arrihet një efikasitet deri në 85%, domethënë mund të thuhet se energjia që vjen 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 të minimizohen humbjet e fërkimit dhe humbjet e tjera. , 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 mbyllja dhe hapja kryhen duke përdorur merkur. Ilustrimet 1 deri në 8 përfshirëse tregojnë llojin e parë, dhe pjesa tjetër tregojnë të dytin. Të parët janë në gjendje të arrijnë efikasitet më të lartë, duke marrë parasysh faktin se humbjet nga bërja dhe thyerja reduktohen në minimum, dhe rezistenca e kontaktit, e cila shkakton amortizimin e lëkundjeve, është e vogël. Këto të fundit preferohen të përdoren në rastet kur kërkohet fuqi e lartë në dalje dhe një numër i madh udhëtimesh në sekondë. motori dhe ndërprerësi, natyrisht, konsumojnë një sasi të caktuar energjie, pjesa e së cilës, megjithatë, do të jetë sa më e vogël, 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 drejtkëndëshe prej sofër, 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 prej 110. ose 220 volt. Katër shufra bakri dalin nga kutia me një pllakë të fiksuar mbi to me kontakte pranverore dhe vida rregulluese; sipër kutisë janë vendosur dy terminale masive të lidhura me mbështjelljen parësore të transformatorit. Dy nga shufrat janë për lidhjen me kondensatorin, ndërsa dy të tjerët përdoren për lidhjen me terminalet e ndërprerësit përpara spirales vetë-induksioni dhe kondensatorit. 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 përfundimet e destinuara për to. Dredha-dredha dytësore përbëhet nga dy pjesë të mbështjella në mënyrë të tillë që të minimizojë kapacitetin e vet dhe në të njëjtën kohë të mundësojë që spiralja të përballojë një tension shumë të lartë 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 Electrical Experimenter në faqen 89, i cili i referohet transformatorit tim të krijuar për përdorim në rrymë alternative, një fotografi e të cilit ndodhet në faqen 16. të numrave të njëjtë të ditarit. Parimi i funksionimit të pajisjes është si më poshtë. Kur çelësi është i ndezur, rryma nga burimi i energjisë 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 pas mbylljes së kontakteve, energjia e ruajtur shkarkohet përmes mbështjelljes parësore, duke shkaktuar një seri të vazhdueshme lëkundjesh të cilat aktivizojnë mbështjelljen dytësore të akorduar.
Il. 1. Gjenerator i krijuar për qëllime eksperimentale
Pajisja doli të ishte jashtëzakonisht e dobishme në kryerjen e të gjitha llojeve të eksperimenteve laboratorike. Për shembull, gjatë hetimit të fenomeneve të impedancës, transformatori u hoq dhe një pllakë bakri e përkulur u lidh me prizat. Pllaka shpesh zëvendësohej nga një spirale e madhe unazore 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, përkundër faktit se forca e rrymës që kalonte përmes tyre ishte e madhe, domethënë, në prani të rezonancës, një rrymë e fortë u ngrit vetëm kur qarku ishte i mbyllur. , dhe u përjashtua mundësia e një harku shkatërrues. Fillimisht përdora kontakte platini dhe iridiumi, më vonë e zëvendësova materialin me material meteorik dhe përfundimisht u vendosa në tungsten. Kjo e fundit solli kënaqësinë më të madhe, pasi lejonte punën e vazhdueshme për shumë orë dhe ditë.
Figura 2 tregon një gjenerator të vogël të projektuar për disa qëllime të veçanta. 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 këtij konstruksioni, kondensatori u ngarkua me një potencial të lartë. Rryma e shpejtë e alternuar dhe shkarkimet e mëdha të shkëndijës janë marrë në mbështjelljen dytësore, të përshtatshme për saldimin e telave të hollë, për ndezjen e llambave inkandeshente, për ndezjen e përzierjeve shpërthyese dhe aplikime të tjera të ngjashme. Ky aparat u përshtat edhe për fuqinë e baterisë dhe ky modifikim doli të ishte shumë efektiv si një ndezës për motorët me gaz, për të cilin më dhanë patentën me numër 609250, 16 gusht 1898. Figura 3 është një gjenerator i madh i klasit të parë i krijuar për eksperimente me valë, rreze X dhe kërkime të tjera shkencore. Ai përbëhet nga një kuti dhe dy kondensatorë të vendosur brenda saj, me një kapacitet të tillë që mund të përballojë spiralja e karikimit dhe transformatori. Ndërprerësi, ndërprerësi manual dhe terminalet e lidhjes janë montuar në panelin e përparmë të spirales së vetë-induksionit në të njëjtën mënyrë si një nga burimet e kontaktit. Trupi i kondensatorit ka tre terminale, nga të cilët dy të jashtëm shërbejnë vetëm për lidhje, ndërsa ai i mesëm është i 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 periodike, 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 vida rregulluese që janë të dukshme në krye. panel, i cili siguron çdo modalitet të dëshiruar të vendosjes mekanike. Dredha-dredha kryesore e transformatorit është bërë nga shirit bakri dhe konkluzionet nxirren në pikat e duhura për ndryshime arbitrare në numrin e 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 nga një tension rrjeti prej 110 dhe 220 volt; u siguruan gjithashtu disa mbështjellje dytësore, që korrespondojnë me valët me gjatësi të ndryshme në mbështjelljen parësore. Fuqia e daljes ishte afërsisht 500 watts me një lëkundje të zbutur prej rreth 50. 000 cikle në sekondë. Lëkundjet e vazhdueshme shfaqeshin për periudha të shkurtra kohore kur ngjeshej susta vibruese, e cila shtypej fort në bërthamën e hekurit dhe kur kontaktet shkëputeshin me ndihmën e një vidhe rregulluese, e cila shërbente edhe si çelës. Me këtë gjenerator bëra një sërë vëzhgimesh të rëndësishme dhe ishte një makinë e tillë që u prezantua në një leksion në Akademinë e Shkencave të Nju Jorkut në 1897.
Il. 2. Oscilator i vogël Tesla i projektuar si ndezës i motorit me gaz
Il. 3. Oscilator i madh Tesla i projektuar për eksperimente të transmetimit pa tela
Il. 7 . Transformator i madh Tesla
Il. 8. Konvertuesi rrotullues i helikopterit që përdoret për eksperimentet e transmetimit pa tel
Figura 4 tregon një lloj transformatori identik në të gjitha aspektet me atë të treguar në numrin e përmendur tashmë të majit 1919 të Eksperimentuesit Elektrik. Ai përbëhet nga të njëjtat pjesë themelore të rregulluara në mënyrë të ngjashme, por është projektuar posaçërisht për furnizime me energji elektrike nga 220 në 500 volt dhe më lart. Rregullimi bëhet duke instaluar një sustë kontakti dhe duke lëvizur bërthamën e hekurit lart e poshtë brenda spirales së induksionit me 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 pamposhtura, nga një rrjet ndriçimi prej 220 volt.
Figura 5 tregon një modifikim të mëvonshëm të transformatorit, i synuar kryesisht për të zëvendësuar bobinat Ruhmkorff. Në këtë rast, përdoret një dredha-dredha parësore me një numër shumë më të madh kthesash, dhe sekondari ndodhet në afërsi të tij. rrymat e krijuara në këtë të fundit, me një tension prej 10,000 deri 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 disi i ndryshëm, por të dy pjesët - si bërthama ashtu edhe susta e kontaktit - janë të rregullueshme, si më parë.
Figura 6 tregon një pajisje të vogël nga një seri pajisjesh të tilla, të projektuara, në veçanti, për prodhimin e ozonit ose dezinfektimin. Është jashtëzakonisht efikas për madhësinë e tij dhe mund të lidhet me një tension prej 110 ose 220 volt DC ose rrymë alternative, preferohet e para.
Il. 9. Transformator dhe ndërprerës merkuri
Il. 10. Konvertuesi i madh Tesla me dhomë të mbyllur dhe kontrollues të merkurit
Figura 7 tregon një transformator më të madh në këtë seri. Dizajni dhe paraqitja e komponentëve 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, efektet në qarkun sekondar përforcohen. Futja e një qarku rezonant shtesë ka gjithashtu avantazhe të tjera, por akordimi është më i vështirë, dhe për këtë arsye është e dëshirueshme të përdoret një aparat i këtij lloji për të marrë rryma të një frekuence konstante të caktuar.
Il. 11. Gjenerator Tesla me mbyllje hermetike ndërprerës i merkurit projektuar për gjeneratorë të tensionit të ulët
Il. 13. Një lloj tjetër dhënës rrymë alternative me mbyllje hermetike ndërprerës i merkurit
Il. 14. Skema dhe paraqitja e detajeve të modelit të paraqitur në figurën 13
Figura 8 tregon një transformator me një helikopter rrotullues. Kutia përmban dy kondensatorë me të njëjtin kapacitet, të cilët mund të lidhen në seri ose paralelisht. Induktancat e karikimit janë në formën e dy bobinave të gjata, mbi të cilat vendosen dy dalje të qarkut dytësor. Një motor i vogël DC përdoret për të drejtuar një ndërprerës të 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 është përdorur nga unë në eksperimente mbi transmetimin pa tel dhe shpesh për të ndriçuar laboratorin me tubat e mia të vakumit, dhe është ekspozuar gjithashtu gjatë leksionit të lartpërmendur që kam mbajtur para Akademisë së 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. Ndërtimi 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 hidhet me forcë centrifugale në muret e zgavrës dhe mbart një disk kontakti, i cili mbyllet dhe hap periodikisht qarkun e kondensatorit. Me ndihmën e vidave rregulluese mbi kazan, është e mundur të ndryshohet thellësia e zhytjes së teheve sipas dëshirës, dhe rrjedhimisht kohëzgjatja e çdo kontakti, dhe në këtë mënyrë të rregullohen karakteristikat e ndërprerësit. Ky lloj ndërprerësi plotësonte të gjitha kërkesat, pasi funksiononte si duhet me rryma nga 20 deri në 25 amper. Numri i ndërprerjeve në sekondë ishte zakonisht midis 500 dhe 1000, por norma më të larta janë të mundshme. e gjithë njësia ka përmasa 10" x 8" x 10" dhe ka një fuqi dalëse afërsisht 1/2 kW.
Në konvertuesin e përshkruar këtu, ndërprerësi është i ekspozuar ndaj atmosferës dhe merkuri gradualisht oksidohet. Nga kjo mangësi është i shpëtuar pajisja e paraqitur në figurën 10. Ajo ka një këllëf metalik të shpuar, në brendësi të së cilës është vendosur një kondensator dhe një spirale me induksion karikimi dhe sipër saj janë një motor ndërprerës dhe një transformator.
Il. 15 dhe 16. Transformator Tesla me mbyllje hermetike ndërprerës i merkurit, puna e të cilit rregullohet nga graviteti; komponentët e motorit dhe ndërprerësit
Lloji i ndërprerësit të merkurit që do të përshkruhet funksionon në parimin e një rryme rryme e cila, duke pulsuar, bën kontakt me një disk rrotullues brenda kazanit. Pjesët e fiksuara janë të fiksuara brenda dhomës në një shufër që shkon përgjatë gjithë gjatësisë së daulles së zbrazët dhe një bllokues merkuri përdoret për të mbyllur hermetikisht dhomën që përmban ndërprerësin. Kalimi i rrymës brenda kazanit kryhet me anë të dy unazave rrëshqitëse të vendosura sipër, të cilat janë të lidhura në seri me kondensatorin dhe mbështjelljen parësore. Përjashtimi i oksigjenit është një përmirësim i pamohueshëm që eliminon oksidimin e metaleve dhe vështirësitë e lidhura me të dhe ruan vazhdimisht mënyrën e funksionimit.
Figura 11 tregon një gjenerator me një të mbyllur hermetikisht ndërprerës i merkurit. Në këtë pajisje, pjesët e fiksuara të ndërprerësit brenda kazanit montohen 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 thjeshtoi dizajnin. 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 i përshkruar në Figurën 10. Në këtë model, shiriti mbajtës brenda kazanit të uritur është eliminuar dhe pajisja e injektimit të 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 ndërprerës i merkurit, dhe Figura 14 është një diagram qarku dhe rregullimi i pjesëve, të cilat 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 vendosur si më parë, por ky i fundit ka dallime strukturore, siç do të bëhet e qartë 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 përhershëm ngacmues d motorri. Trupi është i përforcuar brenda daulles në kushineta rrotulluese h të një lënde magnetike të 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 kur magnetizohet, mban trupin. h në një pozicion gjatë rrotullimit të daulles. 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, të përkulur, siç tregohet, për të kapur lëngun ndërsa rrotullohet dhe e hidhni 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. Ndërsa daulle rrotullohet me shpejtësi, një rrymë metali i lëngshëm hidhet në disk, duke e bërë dhe thyer kontaktin në këtë mënyrë afërsisht 1000 herë në sekondë. Instrumenti funksionon në heshtje dhe, falë mungesës së një mjedisi oksidues, mbetet përgjithmonë i pastër dhe në gjendje të shkëlqyer. Megjithatë, është e mundur që të arrihet një numër shumë më i lartë i lëkundjeve 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 një diagram që tregon paraqitjen e pjesëve të brendshme të rregullatorit. Në këtë rast, boshti b. mbajtëse enë boshe 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 mbështetje për një disk ndërprerës me rrotullim 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 nga graviteti dhe ndërsa boshti rrotullohet, qarku i përbërë nga kondensuesi dhe spiralja kryesore mbyllet dhe hapet me shpejtësi.
Il. 17. Konvertuesi Tesla me pajisje ndërprerëse në formën e një rryme merkuri
Figura 17 tregon një pajisje identike, në të cilën ndërprerësi është një avion merkuri që godet një rrotë ingranazhi të izoluar, i cili ndodhet 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 transduktorit me ndërprerës i merkurit duke përdorur një disk të modifikuar në disa detaje, i cili duhet të merret parasysh me kujdes.
Këtu janë vetëm disa nga konvertuesit e kompletuar AC dhe ata përbëjnë një pjesë të vogël të aparatit me frekuencë të lartë, një përshkrim të hollësishëm të të cilit shpresoj ta paraqes më vonë, kur të jem i lirë nga detyrimet e ngutshme.
Il. 18. Konverter Tesla me ndërprerës i merkurit duke përdorur diskun
Alternator
Përshkrim:
Alternator. Pajisja dhe parimi i funksionimit.
Termi "gjeneratë" në inxhinierinë elektrike erdhi nga gjuha latine. Do të thotë "lindje". Në lidhje me energjinë, mund të themi se gjeneratorët quhen pajisje teknike të përfshira në prodhimin e energjisë elektrike.
Në të njëjtën kohë, duhet të theksohet se është e mundur të prodhohet rrymë elektrike duke konvertuar lloje të ndryshme të energjisë, për shembull:
kimike;
dritë;
termike dhe të tjera.
Historikisht, gjeneratorët janë quajtur struktura që shndërrojnë energjinë kinetike të rrotullimit në energji elektrike.
Sipas llojit të energjisë elektrike të prodhuar, gjeneruesit janë:
1. DC;
2. ndryshore.
Ligjet fizike që lejojnë krijimin e instalimeve elektrike moderne për prodhimin e energjisë elektrike përmes transformimit të energjisë mekanike u zbuluan nga shkencëtarët Oersted dhe Faraday.
Në projektimin e çdo gjeneratori, ai realizohet kur rryma elektrike gjenerohet në një lak të mbyllur për shkak të kryqëzimit të saj me një fushë magnetike rrotulluese, e cila krijohet në modele të thjeshtuara shtëpiake ose nga mbështjelljet ngacmuese në produktet industriale me fuqi të lartë.
Kur korniza rrotullohet, madhësia e fluksit magnetik ndryshon.
Forca elektromotore e shkaktuar në spirale varet nga shpejtësia e ndryshimit të fluksit magnetik që depërton në lakin në qarkun e mbyllur S dhe është drejtpërdrejt proporcionale me vlerën e tij. Sa më shpejt të rrotullohet rotori, aq më i lartë është voltazhi i gjeneruar.
Për të krijuar një qark të mbyllur dhe për të devijuar rrymën elektrike prej tij, ishte e nevojshme të krijohej një kolektor dhe një montim furçë që siguron kontakt të vazhdueshëm midis kornizës rrotulluese dhe pjesës së palëvizshme të qarkut.
Për shkak të dizajnit të furçave të ngarkuara me susta, të shtypura kundër pllakave të kolektorit, rryma elektrike transferohet në terminalet e daljes dhe prej tyre më pas hyn në rrjetin e konsumatorit.
Parimi i funksionimit të gjeneratorit më të thjeshtë DC
Kur korniza rrotullohet rreth boshtit, gjysma e tij e majtë dhe e djathtë kalojnë në mënyrë ciklike rreth poleve jugore ose veriore të magneteve. Në to, çdo herë ka një ndryshim në drejtimin e rrymave në të kundërtën, në mënyrë që në çdo pol ato të rrjedhin në një drejtim.
Për të krijuar një rrymë të drejtpërdrejtë në qarkun e daljes, krijohet një gjysmë unazë në nyjen kolektore për secilën gjysmë të mbështjelljes. Furçat ngjitur me unazën heqin potencialin vetëm të shenjës së tyre: pozitive ose negative.
Meqenëse gjysmërrethi i kornizës rrotulluese është i hapur, në të krijohen momente kur rryma arrin vlerën maksimale ose mungon. Për të ruajtur jo vetëm drejtimin, por edhe vlerën konstante të tensionit të gjeneruar, korniza është bërë duke përdorur një teknologji të përgatitur posaçërisht:
ajo përdor jo një kthesë, por disa - në varësi të madhësisë së tensionit të planifikuar;
numri i kornizave nuk është i kufizuar në një shembull: ata po përpiqen të bëjnë mjaft prej tyre për të ruajtur në mënyrë optimale rëniet e tensionit në të njëjtin nivel.
Në një gjenerator DC, mbështjelljet e rotorit vendosen në brazda. Kjo bën të mundur reduktimin e humbjeve të fushës elektromagnetike të induktuar.
Karakteristikat e projektimit të gjeneratorëve DC
Elementet kryesore të pajisjes janë:
korniza e jashtme e fuqisë;
polet magnetike;
stator;
rotor rrotullues;
njësi komutuese me furça.
Trupi është bërë nga lidhje çeliku ose gize për t'i dhënë forcë mekanike strukturës së përgjithshme. Një detyrë shtesë e strehimit është transferimi i fluksit magnetik midis poleve.
Shtyllat e magneteve janë ngjitur në trup me stufa ose bulona. Mbi to është montuar një dredha-dredha.
Statori, i quajtur gjithashtu një zgjedhë ose bërthamë, është bërë nga materiale feromagnetike. Mbi të vendoset mbështjellja e mbështjelljes së ngacmimit. Bërthama e statorit e pajisur me pole magnetike që formojnë fushën e saj të forcës magnetike.
Rotori ka një sinonim: spirancë. Qarku i tij magnetik përbëhet nga pllaka të laminuara, të cilat reduktojnë formimin e rrymave vorbull dhe rrisin efikasitetin. Hapësirat e bërthamës përmbajnë mbështjellje të rotorit dhe/ose vetë-ngacmimit.
Nyja ndërruese me furça mund të ketë një numër të ndryshëm shtyllash, por është gjithmonë shumëfish i dy. Materiali i furçës është zakonisht grafit. Pllakat kolektore janë prej bakri, si metali më optimal, i përshtatshëm për vetitë elektrike të përçueshmërisë së rrymës.
Nëpërmjet përdorimit të një komutatori, një sinjal pulsues gjenerohet në terminalet e daljes së gjeneratorit DC.
Llojet kryesore të modeleve të gjeneratorëve DC
Sipas llojit të furnizimit me energji të mbështjelljes së ngacmimit, dallohen pajisjet:
1. me vetëngacmim;
2. duke punuar në bazë të përfshirjes së pavarur.
Produktet e para mund të:
përdorni magnet të përhershëm;
ose operoni nga burime të jashtme, si bateritë, turbinat me erë ...
Gjeneratorët me ndërrim të pavarur funksionojnë nga dredha-dredha e tyre, e cila mund të lidhet:
në mënyrë sekuenciale;
shunts ose ngacmim paralel.
Një nga opsionet për një lidhje të tillë është paraqitur në diagram.
Një shembull i një gjeneratori DC është një dizajn që është përdorur shpesh në teknologjinë e automobilave në të kaluarën. Pajisja e tij është e njëjtë me atë të një motori asinkron.
Struktura të tilla kolektori janë të afta të funksionojnë në të njëjtën kohë në modalitetin e motorit ose të gjeneratorit. Për shkak të kësaj, ato janë bërë të përhapura në automjetet ekzistuese hibride.
Procesi i formimit të reaksionit të ankorimit
Ndodh në modalitetin boshe kur forca e shtypjes së furçës është rregulluar gabimisht, gjë që krijon një mënyrë jo optimale të fërkimit të tyre. Kjo mund të rezultojë në zvogëlimin e fushave magnetike ose një zjarr për shkak të rritjes së gjenerimit të shkëndijës.
Mënyrat për ta zvogëluar atë janë:
kompensimi i fushave magnetike duke lidhur polet shtesë;
rregullimi i zhvendosjes së pozicionit të furçave të komutatorit.
Përparësitë e gjeneratorëve DC
Kjo perfshin:
nuk ka humbje të histerezës dhe formim të rrymës vorbull;
punë në kushte ekstreme;
peshë të reduktuar dhe dimensione të vogla.
Parimi i funksionimit të alternatorit më të thjeshtë
Brenda këtij dizajni, përdoren të gjitha të njëjtat detaje si në homologun e mëparshëm:
një fushë magnetike;
kornizë rrotulluese;
montimi i kolektorit me furça për të kulluar rrymën.
Dallimi kryesor qëndron në dizajnin e njësisë së kolektorit, e cila është projektuar në mënyrë që kur korniza rrotullohet përmes furçave, kontakti krijohet vazhdimisht me gjysmën e saj të kornizës pa një ndryshim ciklik në pozicionin e tyre.
Për shkak të kësaj, rryma, e cila ndryshon sipas ligjeve të harmonikës në secilën gjysmë, transferohet plotësisht e pandryshuar në furça dhe më pas përmes tyre në qarkun e konsumatorit.
Natyrisht, korniza u krijua duke dredhur jo nga një kthesë, por nga një numër i llogaritur i tyre për të arritur tensionin optimal.
Kështu, parimi i funksionimit të gjeneratorëve DC dhe AC është i zakonshëm, dhe ndryshimet e projektimit janë në prodhimin e:
montimi i kolektorit të një rotori rrotullues;
konfigurimet e mbështjelljes në rotor.
Karakteristikat e projektimit të alternatorëve industrialë
Konsideroni pjesët kryesore të një gjeneratori induksioni industrial, në të cilin rotori merr lëvizje rrotulluese nga një turbinë aty pranë. Dizajni i statorit përfshin një elektromagnet (megjithëse fusha magnetike mund të krijohet nga një grup magnetësh të përhershëm) dhe një dredha-dredha të rotorit me një numër të caktuar kthesash.
Brenda çdo kthese, induktohet një forcë elektromotore, e cila në mënyrë sekuenciale shton në secilën prej tyre dhe formon në terminalet e daljes vlerën totale të tensionit të furnizuar në qarkun e furnizimit me energji të konsumatorëve të lidhur.
Për të rritur amplituda EMF në daljen e gjeneratorit, përdoret një dizajn i veçantë i sistemit magnetik, i bërë nga dy qarqe magnetike përmes përdorimit të notave speciale të çelikut elektrik në formën e pllakave të laminuara me gropa. Brenda tyre janë montuar dredha-dredha.
Në kutinë e gjeneratorit ka një bërthamë statori me çarje për të vendosur një dredha-dredha që krijon një fushë magnetike.
Rotori që rrotullohet në kushineta ka gjithashtu një qark magnetik me gropa, brenda të cilit është montuar një dredha-dredha, e cila merr një EMF të induktuar. Zakonisht, drejtimi horizontal zgjidhet për të akomoduar boshtin e rrotullimit, megjithëse ka modele të gjeneratorëve me një rregullim vertikal dhe një model korrespondues mbajtës.
Gjithmonë krijohet një hendek midis statorit dhe rotorit, i cili është i nevojshëm për të siguruar rrotullimin dhe për të shmangur bllokimin. Por, në të njëjtën kohë, humbet energjinë e induksionit magnetik. Prandaj, ata përpiqen ta bëjnë atë sa më të vogël të jetë e mundur, duke marrë në mënyrë optimale parasysh të dyja këto kërkesa.
Ngacmuesi i vendosur në të njëjtin bosht si rotori është një gjenerator elektrik DC me fuqi relativisht të ulët. Qëllimi i tij është të furnizojë me energji mbështjelljet e gjeneratorit të energjisë në një gjendje të ngacmimit të pavarur.
Ngacmues të tillë përdoren më shpesh me dizajnet e turbinave ose gjeneratorëve të energjisë hidraulike kur krijohet metoda kryesore ose rezervë e ngacmimit.
Fotografia e një gjeneratori industrial tregon vendndodhjen e unazave të kolektorit dhe furçave për mbledhjen e rrymave nga struktura rrotulluese e rotorit. Ky montim përjeton ngarkesa të vazhdueshme mekanike dhe elektrike gjatë funksionimit. Për t'i kapërcyer ato krijohet një strukturë komplekse, e cila gjatë funksionimit kërkon inspektime periodike dhe zbatimin e masave parandaluese.
Për të ulur kostot e funksionimit të krijuara, përdoret një teknologji tjetër, alternative, e cila përdor edhe ndërveprimin midis fushave elektromagnetike rrotulluese. Në rotor vendosen vetëm magnet të përhershëm ose elektrikë, dhe voltazhi hiqet nga dredha-dredha e vendosur përgjithmonë.
Kur krijoni një qark të tillë, një dizajn i tillë mund të quhet termi "alternator". Përdoret në gjeneratorë sinkron: me frekuencë të lartë, automobila, lokomotiva dhe anije me naftë, instalime termocentralesh për prodhimin e energjisë.
Karakteristikat e gjeneratorëve sinkron
Parimi i funksionimit
Emri dhe tipari dallues i veprimit qëndron në krijimin e një lidhjeje të ngurtë midis frekuencës së forcës elektromotore të ndryshueshme të shkaktuar në mbështjelljen e statorit "f" dhe rrotullimit të rotorit.
Një dredha-dredha trefazore është montuar në stator, dhe një elektromagnet me një bërthamë dhe një dredha-dredha ngacmuese të mundësuar nga qarqet DC përmes një asambleje kolektori furça është montuar në rotor.
Rotori drejtohet nga një burim energjie mekanike - një motor lëvizës me të njëjtën shpejtësi. Fusha e saj magnetike bën të njëjtën lëvizje.
Në mbështjelljet e statorit induktohen forca elektromotore me të njëjtën madhësi, por të zhvendosura me 120 gradë në drejtim, duke krijuar një sistem simetrik trefazor.
Kur lidhen me skajet e mbështjelljeve të qarqeve të konsumit, rrymat fazore fillojnë të veprojnë në qark, të cilat formojnë një fushë magnetike që rrotullohet saktësisht në të njëjtën mënyrë: në mënyrë sinkrone.
Forma e sinjalit të daljes së EMF-së së induktuar varet vetëm nga ligji i shpërndarjes së vektorit të induksionit magnetik brenda hendekut midis poleve të rotorit dhe pllakave të statorit. Prandaj, ata po përpiqen të krijojnë një dizajn të tillë kur madhësia e induksionit ndryshon sipas një ligji sinusoidal.
Kur hendeku ka një karakteristikë konstante, atëherë vektori i induksionit magnetik brenda hendekut krijohet në formën e një trapezi, siç tregohet në grafikun e linjës 1.
Megjithatë, nëse forma e skajeve në shtylla korrigjohet të jetë e zhdrejtë me një ndryshim të hendekut në një vlerë maksimale, atëherë mund të arrihet një shpërndarje sinusoidale, siç tregohet nga rreshti 2. Kjo teknikë përdoret në praktikë.
Qarqet e ngacmimit për gjeneratorët sinkron
Forca magnetomotore që lind në mbështjelljen e ngacmimit "OB" të rotorit krijon fushën e tij magnetike. Për ta bërë këtë, ekzistojnë modele të ndryshme të ngacmuesve DC bazuar në:
1. mënyra e kontaktit;
2. mënyrë pa kontakt.
Në rastin e parë, përdoret një gjenerator i veçantë, i quajtur ngacmues "B". Dredha-dredha e tij e ngacmimit mundësohet nga një gjenerator shtesë sipas parimit të ngacmimit paralel, i quajtur nënngacmues "PV".
Të gjithë rotorët vendosen në një bosht të përbashkët. Për shkak të kësaj, ata rrotullohen saktësisht njësoj. Reostatet r1 dhe r2 përdoren për të rregulluar rrymat në qarqet ngacmues dhe nënngacmues.
Me metodën pa kontakt Mungojnë unazat e rrëshqitjes së rotorit. Një dredha-dredha ngacmuesi trefazor është montuar direkt mbi të. Ai rrotullohet në mënyrë sinkrone me rotorin dhe transmeton, nëpërmjet një ndreqësi bashkë-rrotullues, një rrymë të drejtpërdrejtë elektrike direkt në mbështjelljen e ngacmuesit "B".
Llojet e qarqeve pa kontakt janë:
1. Sistemi i vetë-ngacmimit nga mbështjellja e tij e statorit;
2. skema e automatizuar.
Me metodën e parë voltazhi nga mbështjelljet e statorit futet në një transformator në rënie, dhe më pas në një ndreqës gjysmëpërçues "PP", i cili gjeneron rrymë direkte.
Në këtë metodë, ngacmimi fillestar krijohet nga fenomeni i magnetizmit të mbetur.
Skema automatike për krijimin e vetë-ngacmimit përfshin përdorimin e:
transformatori i tensionit TN;
rregullator i automatizuar i ngacmimit ATS;
transformator aktual TT;
transformator ndreqës VT;
konverteri i tiristorit TP;
Njësia e mbrojtjes BZ.
Karakteristikat e gjeneratorëve asinkron
Dallimi themelor midis këtyre strukturave është mungesa e një lidhjeje të ngurtë midis shpejtësive të rotorit (nr) dhe EMF-së të induktuar në mbështjelljen (n). Mes tyre ka gjithmonë një ndryshim, i cili quhet “rrëshqitje”. Ai shënohet me shkronjën latine "S" dhe shprehet me formulën S=(n-nr)/n.
Kur një ngarkesë lidhet me gjeneratorin, krijohet një çift rrotullues frenimi për të rrotulluar rotorin. Ndikon në frekuencën e EMF-së së gjeneruar, krijon një rrëshqitje negative.
Dizajni i rotorit për gjeneratorët asinkron është bërë:
me qark të shkurtër;
faza;
i zbrazët.
Gjeneratorët asinkron mund të kenë:
1. ngacmim i pavarur;
2. vetëngacmim.
Në rastin e parë, përdoret një burim i jashtëm i tensionit AC, dhe në të dytën, konvertuesit ose kondensatorët gjysmëpërçues përdoren në qarqet primare, sekondare ose të dyja.
Kështu, gjeneratorët e rrymës alternative dhe të drejtpërdrejtë kanë shumë karakteristika të përbashkëta në parimet e ndërtimit, por ndryshojnë në hartimin e elementeve të caktuara.
Nëse një magnet i përhershëm rrotullohet mbi bërthamë me një spirale të vendosur mbi të, atëherë fusha magnetike rreth spirales do të ndryshojë vazhdimisht dhe, për shkak të fenomenit të induksionit elektromagnetik, në të do të ndodhë një rrymë induksioni alternative. Në këtë parim funksionon një alternator induksioni, në të cilin energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike.
|
Një diagram i një alternatori induksioni të përdorur në biçikleta është paraqitur në figurën 24.5. Kur rrotullohet magneti i përhershëm me tetë pol - rotori 1, ndodh një EMF në mbështjelljen e statorit 2. E bashkangjitur në skajet 3 dhe 4 të mbështjelljes, llamba 5 është e ndezur. Figura 24.6 tregon një seksion kryq të një gjeneratori industrial. Pjesa fikse e gjeneratorit, d.m.th., statori 1, është një kornizë e bërë nga fletë çeliku elektrik të butë magnetikisht. Statori ka një mbështjellje të trashë bakri. Pjesa rrotulluese e gjeneratorit - rotori 2 është një elektromagnet, mbështjellja 3 e të cilit mundësohet nga një gjenerator i veçantë DC - ngacmuesi. 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. Termocentralet përdorin turbina me avull për të kthyer rotorin. |
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 kalon rryma alternative, ekziston domosdoshmërisht një fushë magnetike, por ajo, si rryma, është e ndryshueshme. Në një elektromagnet të mundësuar nga rryma alternative nga rrjeti, polariteti i skajeve të qarkut magnetik (bërthamë) ndryshon 50 herë në një sekondë.
Është e lehtë të verifikohet që një motor kolektori me ngacmim serik mund të funksionojë kur mundësohet nga rryma 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 TESTI
1. Cili është parimi i punës së gjeneratorit të induksionit?
2. Cilat veti të rrymës alternative dini?
3. Cilat janë pajisjet e turbo-gjeneratorit me induksion dhe hidrogjeneratorit? Shpjegoni me figura.
4. Pse rotori i një turbogjeneratori ka një palë pole, ndërsa një hidrogjenerator ka shumë?
Ushtrime
1. Vërtetoni se gjeneratori hidroelektrik i HEC-it Bratsk prodhon rrymë alternative me një frekuencë të barabartë me 50 Hz. Rotori i tij, që rrotullohet me 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 rpm? Frekuenca e rrymës së induktuar është 50 Hz.
3. Vërtetoni se pajisjet magnetoelektrike janë të papërshtatshme për matje në qarqet AC, dhe pajisjet elektromagnetike dhe elektrodinamike janë të përshtatshme.
4. Figura tregon një grafik të marrë nga ekrani i oshiloskopit. Çdo qelizë horizontalisht korrespondon me 0,01 s, dhe vertikalisht me 20 V. Përcaktoni tensionin dhe frekuencën e rrymës elektrike. 
Aktualisht, gjeneratorët sinkron përdoren kryesisht për të prodhuar energji elektrike. Makinat asinkrone përdoren më shpesh si motorë.
Gjeneratorët që prodhojnë rrymë alternative, në rastin e përgjithshëm, përbëhen nga një dredha-dredha fikse - statori dhe një e lëvizshme - rotori.
Dallimi midis një makine sinkrone dhe asaj asinkrone është se në të parën, fusha magnetike e statorit rrotullohet njëkohësisht me lëvizjen e rotorit, dhe në makinat asinkrone ajo ose udhëheq ose mbetet pas fushës në rotor.
Shpërndarja e gjerë e makinave sinkrone është për shkak të parametrave të tyre të cilësisë. Gjeneratorët sinkron prodhojnë një tension shumë të qëndrueshëm të përshtatshëm për lidhjen e një game të gjerë pajisjesh elektrike.
Në rast të një qarku të shkurtër në ngarkesë ose konsum të lartë të energjisë, një rrymë e konsiderueshme rrjedh nëpër mbështjelljet e statorit, gjë që mund të çojë në dështimin e gjeneratorit. Për makina të tilla, prania e ftohjes është e detyrueshme - një turbinë vendoset në boshtin e rotorit, i cili ftoh të gjithë strukturën.
Në funksion të kësaj, gjeneratorët sinkron janë të ndjeshëm ndaj kushteve mjedisore.
Gjeneratorët asinkronë në shumicën e rasteve kanë një kasë të mbyllur dhe janë të pandjeshëm ndaj rrymës së lartë të nisjes së konsumatorëve të energjisë.
Sidoqoftë, për funksionimin e tyre, nevojitet një rrymë e jashtme e fuqishme magnetizuese. Në përgjithësi, gjeneratorët asinkron prodhojnë tension të paqëndrueshëm. Gjeneratorë të tillë përdoren gjerësisht si burime energjie për makinat e saldimit.
Gjeneratorët sinkron përdoren gjerësisht si konvertues të energjisë mekanike në energji elektrike në hidrocentrale, termocentrale, si gjeneratorë të benzinës dhe naftë shtëpiake dhe si burime energjie në bord në transport.
Statorët e një gjeneratori sinkron dhe asinkron nuk ndryshojnë nga njëri-tjetri në dizajn.
Bërthama e statorit përbëhet nga disa pllaka çeliku elektrik, të izoluara nga njëra-tjetra dhe të montuara në një strukturë të vetme (Fig. 1). Mbështjelljet mbështjellëse janë instaluar në brazda në pjesën e brendshme të statorit.
Për secilën fazë, mbështjellja përfshin dy mbështjellje të montuara përballë njëra-tjetrës dhe të lidhura në seri. Një skemë e tillë dredha-dredha quhet bipolare.
Gjithsej, tre grupe spirale janë instaluar në stator (Fig. 2), me një zhvendosje prej 120 gradë. Grupet fazore janë të ndërlidhura në një "yll" ose "trekëndësh". Ekzistojnë grupe spirale me një numër të madh shtyllash. Këndi 
Zhvendosja e spirales në lidhje me njëri-tjetrin llogaritet në rastin e përgjithshëm me formulën (2π / 3) / n, ku n është numri i poleve dredha-dredha.
Rotori i gjeneratorit është një elektromagnet që ngacmon një fushë magnetike të alternuar në stator. Për gjeneratorët me madhësi të vogël me fuqi të vogël, magnetët e zakonshëm shpesh vendosen në rotor
.
Rotori i një gjeneratori sinkron ka nevojë për një ngacmues të jashtëm - një gjenerator DC, në rastin më të thjeshtë, të instaluar në të njëjtin bosht si rotori.
Ngacmuesi duhet të sigurojë një ndryshim në rrymën në rotor për të kontrolluar mënyrën e funksionimit dhe aftësinë për të shuar shpejt fushën magnetike në rast të mbylljes emergjente.
Rotorët ndahen në pol të spikatur dhe në pol jo të spikatur. Dizajni i rotorëve me pol të spikatur (Fig. 3) përbëhet nga polet e elektromagnetëve 1, të formuar nga mbështjelljet e shtyllave 2, të lidhura me bërthamën 3. Ngacmimi furnizohet në mbështjellje përmes kontakteve të unazës 4.
Rotorë të tillë përdoren me shpejtësi të ulët, për shembull, në turbinat hidro. Me një rrotullim më të shpejtë të boshtit, lindin forca të rëndësishme centrifugale që mund të shkatërrojnë rotorin.
Në këtë rast përdoren rotorë me pol jo të spikatur (Fig. 4). Rotori me pol jo të spikatur përmban brazda 1 të formuara në bërthamën 2. Mbështjelljet e rotorit janë të fiksuara në brazda (nuk tregohen në mënyrë konvencionale në Fig. 4). Ngacmimi i jashtëm transmetohet gjithashtu përmes kunjave 3. Kështu, rotori i shtyllës së nënkuptuar është një stator "brenda jashtë". 
Fusha magnetike bipolare e një rotori rrotullues mund të zëvendësohet nga një fushë e ngjashme e një magneti të përhershëm që rrotullohet me shpejtësinë këndore të rotorit. Drejtimi i rrymës në çdo mbështjellje përcaktohet nga rregulli i gimletit.
Nëse rryma, për shembull, drejtohet nga fillimi i mbështjelljes A në pikën X, atëherë një rrymë e tillë do të merret me kusht si pozitive (Fig. 5). Kur rotori rrotullohet, një rrymë alternative shfaqet në mbështjelljen e statorit, me një zhvendosje fazore prej 2 π / 3. 
Për të lidhur ndryshimin në rrymën e fazës A me grafikun, merrni parasysh rrotullimin në drejtim të akrepave të orës. Në momentin fillestar të kohës, fusha magnetike e rotorit nuk krijon rrymë në grupin e bobinës së fazës A, (Fig. 6, pozicioni a).
Në mbështjelljen e fazës B, veprojnë rrymat negative (nga fundi i mbështjelljes deri në fillim), dhe në mbështjelljen e fazës C, rrymat pozitive. Me rrotullim të mëtejshëm, rotori zhvendoset 90 gradë në të djathtë (Fig. 6, b). Rryma në mbështjelljen A zë vlerën maksimale pozitive, dhe në mbështjelljet e fazës B dhe C - një vlerë negative të ndërmjetme.
Fusha magnetike e rotorit zhvendoset me një çerek tjetër të periudhës, rotori zhvendoset me një kënd prej 180 gradë (Fig. 6, c). Rryma në mbështjelljen A përsëri arrin zero, në mbështjelljen B është pozitive, në mbështjelljen e fazës C është negative.
Me rrotullimin e mëtejshëm të rotorit në pikën, rryma e fazës në mbështjelljen A arrin vlerën e saj maksimale negative, rryma në mbështjelljet B dhe C është pozitive (Fig. 6, d). Rrotullimi i mëtejshëm i rotorit përsërit të gjitha fazat e mëparshme.
Gjeneratorët sinkron janë projektuar për të lidhur ngarkesa me faktor të lartë fuqie (cosϕ>0.8). Me një rritje të përbërësit induktiv të ngarkesës, ndodh efekti i demagnetizimit të rotorit, duke çuar në një ulje të tensionit në terminalet.
Për të kompensuar atë, është e nevojshme të rritet rryma e ngacmimit, e cila çon në një rritje të temperaturës së mbështjelljes. Një ngarkesë kondensative, përkundrazi, rrit magnetizimin e rotorit dhe rrit tensionin.
Gjeneratorët njëfazorë nuk përdoren gjerësisht në industri. Për të marrë një rrymë njëfazore, mbështjelljet fazore të një trefazore lidhen me një qark të përbashkët. Në këtë rast, ka humbje të vogla të energjisë në krahasim me ndërrimin trefazor.
Shkruani komente, shtesa në artikull, mbase kam humbur diçka. Hidhini një sy , do të jem i lumtur nëse gjeni diçka tjetër të dobishme tek unë.
