Статор генератора содержит: Устройство генератора автомобиля

Устройство генератора автомобиля

Категория:

   Электрооборудование автомобилей

Публикация:

   Устройство генератора автомобиля

Читать далее:

Устройство генератора автомобиля

Основными узлами генератора являются ротор, статор, выпрямительное устройство и щеточный узел.

Ротор генератора содержит обмотку возбуждения. Она выполнена в виде круглой катушки, намотанной на стальную втулку. Катушка установлена на валу ротора и зажата между двумя клювообразными половинами сердечника ротора. Половины напрессованы на вал ротора. Такой сердечник называют сердечником с явно выраженными полюсами. Клювы одной половины образуют северный полюс магнита, а клювы другой половины — южный. Концы обмотки возбуждения выведены на контактные кольца, по которым при вращении ротора скользят щетки щеткодержателя. Обычно одна из щеток соединяется с выводом, через который подается питание обмотки возбуждения, а другая щетка соединена с корпусом генератора. Есть генераторы, у которых обе щетки соединены с изолированными выводами.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 1. Основные узлы генератора

Статор генератора состоит из сердечника, набираемого из изолированных листов магнитомягкой электротехнической стали, и обмотки. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет равномерно расположенные по окружности зубцы. Количество пазов кратно трем. В пазах между зубцами укладываются витки катушек обмотки статора. Изоляция катушек от сердечника осуществляется электротехническим картоном и пропиткой статора в сборе изоляционным лаком. Каждая из трех фаз обмотки статора содержит одинаковое число последовательно соединенных катушек. Этим объясняется кратность числа пазов и катушек трем. Три вывода обмотки статора присоединяются к выпрямительному устройству.

Магнитная цепь генератора образуется стальной втулкой, на которой расположена обмотка возбуждения, двумя половинами сердечника ротора, клювы которых образуют полюсные наконечники, и зубцами сердечника статора.

Обмотка возбуждения генератора получает питание от генератора или аккумуляторной батареи. Небольшой постоянный ток, поступающий в обмотку возбуждения через щетки и контактные кольца, вызывает появление магнитного потока (линии 18). Магнитный поток в осевом направлении проходит через втулку, затем в радиальном направлении по левой половине сердечника ротора и его полюсному наконечнику (клюву) и через воздушный зазор в сердечник статора. Выйдя из сердечника статора, магнитный поток через воздушный зазор и полюсный наконечник правой половины сердечника ротора замыкается через втулку. Так как полюсные наконечники левой и правой половин сердечника ротора смещены в пространстве, происходит соответствующее смещение магнитного потока. Поэтому, входя в статор через один зубец, из статора магнитный поток выходит через другой зубец. При этом он пересекает катушки статора. При вращении ротора под каждым зубцом происходит постоянное чередование северного и южного полюсов ротора, приводящее к изменению пересекающего катушки статора магнитного потока по величине и направлению.

В результате в фазных обмотках наводится переменная э. д. е., имеющая форму синусоиды, которая выпрямительным устройством преобразуется в постоянную э. д. с.

Выпрямительное устройство современных генераторов типа ВПВ состоит из шины, в которую запрессованы диоды обратной проводимости, и шины, в которую запрессованы диоды прямой проводимости. У диодов прямой проводимости отрицательный вывод, а у диодов обратной проводимости положительный вывод припаиваются непосредственно к корпусу диода. Поэтому шина служит положительным, а шина — отрицательным выводом выпрямительного устройства и, следовательно, генератора. Положительный вывод каждого отрицательного диода соединяется с отрицательным выводом одного из положительных диодов и выводом одной фазы статора.

Рис. 2. Генератор 32.3701

Конструктивные особенности автомобильных генераторов рассмотрим на примере некоторых типичных конструкций.

Генератор 32.3701 имеет наиболее широко применяемое конструктивное исполнение. Он представляет собой модификацию часто встречающихся в эксплуатации генераторов типа Г250, аналогично с которыми устроены также генераторы Г266 и Г271.

Генератор 32.3701 является синхронной электрической машиной со встроенным выпрямительным блоком. На генераторе имеются следующие выводы: « + » (поз. 22) —для соединения с аккумуляторной батареей и потребителями, 111 —для соединения с регулятором напряжения, «—» (поз. 20) — для соединения с корпусом регулятора напряжения.

Ротор генератора состоит из катушки возбуждения, намотанной на картонный каркас, надетый на стальную втулку. С торцов катушка зажата двумя клювообразными полюсными наконечниками, которые и образуют 12-полюсную магнитную систему. Концы катушки возбуждения припаяны к двум изолированным от вала контактным кольцам. Втулка, полюсные наконечники и контактные кольца напрессованы на вал. Вал вращается в двух шариковых подшипниках закрытого типа, установленных в крышке со стороны контактных колец и крышке со стороны привода. Подшипник имеет большие размеры по сравнению с подшипником, так как он воспринимает большие радиальные нагрузки от шкива, на который давит натянутый ремень передачи. При сборке подшипников их заполняют смазкой, и в процессе эксплуатации они в смазке не нуждаются.

Крышки отливаются из алюминиевого сплава. Они имеют вентиляционные окна. Крышка со стороны контактных колец имеет лапу для крепления генератора на двигателе. В ней установлены пластмассовый щеткодержатель 8 и выпрямительный блок (БПВ 4-60-02). Для предотвращения от проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника в выточке крышки установлено резиновое уплотнительное кольцо.

Щеткодержатель крепится к крышке двумя болтами. Две графитовые щетки, установленные в направляющих отверстиях щеткодержателя, пружинами прижимаются к контактным кольцам. Одна щетка соединена с изолированным штекерным выводом Ш, другая — с корпусом генератора.

Крышка имеет две лапы. Одна, нижняя, как и лапа крышки, предназначена для крепления генератора на двигателе. Другая, верхняя, имеет резьбовое отверстие и предназначена для крепления натяжной планки.

Статор генератора состоит из сердечника, набранного из отдельных изолированных друг от друга пластин электрической стали и соединенных в пакет сваркой. Сердечник статора установлен между крышками и стянут вместе с ними четырьмя винтами. На внутренней поверхности сердечника имеется 36 зубцов, в пазах между которыми уложена трехфазная обмотка статора, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза представляет собой две параллельно включенные цепи с тремя последовательно соединенными катушками. Свободные концы фаз обмотки статора соединены с тремя выводами выпрямительного блока. Шина диодов прямой проводимости соединена с выводом « + » (поз. 22) генератора, а шина диодов обратной проводимости — с корпусом генератора.

Шкив и вентилятор установлены на валу генератора на шпонке и закреплены гайкой с пружинной шайбой.

Генератор Г286А (Г286В) представляет собой трехфазную синхронную машину со встроенными выпрямительным блоком и интегральным регулятором напряжения (ИРН) Я112А. По сути дела это генераторная установка.

Сердечник статора, закрепленный между крышками тремя болтами, имеет равномерно расположенных пазов. Обмотка статора соединена по схеме «двойная звезда». Обмотка возбуждения расположена внутри двух клювообразных половин сердечника ротора. Выводы фазных обмоток соединены с выпрямительным блоком (БПВ 8-100-02). Выпрямительный блок имеет такую же конструкцию, как и у генератора 32.3701.

Рис. 3. Генератор Г286А

Отличительной особенностью генератора Г286А является также взаимное расположение контактных колец и подшипника в крышке.

Так как регулятор напряжения включается в цепь обмотки возбуждения, его встраивают в щеткодержатель. Вместе они образуют единый съемный блок 6. Крепится блок винтами к основанию щеткодержателя, который установлен на крышке. Болт служит выводом обмотки возбуждения и регулятора напряжения.

Блок щеткодержателя и регулятора напряжения состоит из щеткодержателя, интегрального регулятора и металлического теплоотвода — крышки.

Регулятор состоит из медного основания, на котором размещены элементы схемы, пластмассовой крышки для защиты элементов схемы от механических повреждений и жестких шинных выводов. Медное основание является отрицательным выводом регулятора. Оба вывода В регулятора соединены накоротко внутри. Один из них является основным, другой — дублирующим. При установке на щеткодержатель выводы регулятора напряжения ложатся на шины. К шинам приварены токопроводящие канатики, соединяющие их с щетками. Сверху на регулятор напряжения устанавливается крышка, и весь блок скрепляется винтами. Таким образом, электрическое соединение шин регулятора и щеткодержателя осуществляется прижимным контактом.

Генератор 37.3701 (рис. 4) — генераторная установка, представляет собой синхронную машину переменного тока с встроенным выпрямительным блоком БПВ 11-60-02 и регулятором напряжения 17.3702.

Статор генератора имеет 36 равномерно расположенных пазов, в которых размещена трехфазная обмотка, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза состоит из двух параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых шесть непрерывно намотанных катушек.

Ротор не имеет особых конструктивных отличительных особенностей.

Выпрямительный блок, вмонтированный в крышку, отличается от традиционных тем, что в него вмонтированы три дополнительных диода прямой проводимости, через которые осуществляется питание обмотки возбуждения от генератора. Выпрямленное напряжение с дополнительных диодов подается на штекерный вывод, обозначаемый на схемах вывод «61», и проводником на штекерный вывод регулятора напряжения, который имеет маркировку В. Вывод В регулятора через контакт связан также с одной из щеток. Не показанный на рисунке вывод Ш регулятора контактирует с другой щеткой. Регулятор напряжения имеет еще вывод Б, который проводником соединен с положительным выводом генератора, обозначаемым на схемах «30».

Рис. 4. Генератор 37.3701: 1 — крышка со стороны контактных колец; 2 — выпрямительный блок; 3— вентиль выпрямительного блока; 4 — винт крепления выпрямительного блока; 5 — контактное кольцо; 6 — задний шарикоподшипник; 7 — конденсатор; 8 — вал ротора; 9 — вывод «30» генератора; 10 — вывод «61» генератора; 11 — вывод «В» регулятора напряжения; 12 — регулятор напряжения; 13 — щетка; 14 — шпилька крепления генератора к натяжной планке; 15 — шкив с вентилятором; 16 и 23 — полюсные наконечники ротора; 17 — дистанционная втулка; 18 — передний шарикоподшипник; 19 — крышка со стороны привода; 20 — обмотка ротора; 21 — статор; 22 — обмотка статора; 24 — буферная втулка; 25 — втулка; 26 — поджимная втулка

На генераторе установлен конденсатор емкостью 2,2 мкФ. Он подключен между корпусом и положительным выводом генератора. Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения в системе зажигания и снижения уровня помех радиоприему.

Характеристики генераторов. На автомобилях генераторы работают в условиях постоянно изменяющейся частоты вращения и тока нагрузки. При этом должно обеспечиваться в определенных пределах постоянство напряжения генератора.

Генераторы характеризуются прежде всего номинальными данными: напряжением, током, мощностью.

Номинальное напряжение генераторов, работающих в схемах электрооборудования с номинальным напряжением 12В, принято 14В, а для 24-вольтовых схем — 28В. Номинальный ток генератора — это максимальный ток нагрузки, который может отдать генератор при частоте вращения ротора 5000 об/мин и номинальном напряжении. Значения номинального напряжения и тока наносятся на крышке генератора. Номинальная мощность определяется как произведение номинального напряжения на номинальный ток.

Энергетические возможности генераторов характеризуются токоскоростной характеристикой. Это зависимость тока, отдаваемого генератором, от частоты вращения ротора (рис. 5). Характеристика снимается при номинальном напряжении генератора и постоянном, обычно номинальном, напряжении на обмотке возбуждения.

Эта характеристика чрезвычайно важна, так как она показывает возможности генератора при различной частоте вращения ротора.

Из рис. 5 видно, что без нагрузки напряжение генератора достигает номинальной величины при частоте вращения «о, которая у различных генераторов колеблется от 900 до 1200 об/мин.

Рис. 5. Токоскоростная характеристика генераторов

Якорем в синхронной машине является статор. При протекании по обмотке статора тока возникает магнитное поле статора, которое направлено против основного магнитного поля ротора и размагничивает его. При увеличении тока нагрузки возрастает ток обмотки статора, усиливается его магнитное поле, что приводит к увеличению размагничивания магнитного поля ротора. В результате в катушках статора наводится меньшая по величине э. д. с. и ограничивается максимальная сила тока, отдаваемого генератором.

Полное сопротивление Z обмотки статора, по которой протекает переменный ток, складывается из активного R и индуктивного сопротивлений:

Активное сопротивление обмотки статора зависит только от ее температуры. С увеличением температуры оно повышается. Поэтому с увеличением температуры ток отдачи генератора несколько понижается.

Начальная частота вращения нормируется техническими условиями на конкретные типы генераторов. Задается она для двух состояний генератора: холодного и горячего. Температура генератора в холодном состоянии должна быть в пределах 15—35 °С. Горячее состояние соответствует установившейся температуре генератора, работающего в режиме номинальной мощности.

Указанные характеристики могут задаваться для двух вариантов питания обмотки возбуждения: при питании обмотки возбуждения собственно от генератора (самовозбуждение) и при питании от постороннего источника питания (независимое возбуждение). Ток, отдаваемый генератором при самовозбуждении, будет меньше тока, отдаваемого генератором при независимом возбуждении, так как в первом случае часть его идет на питание обмотки возбуждения.

Характеристики начала отдачи тока генераторами без встроенных регуляторов напряжения задаются при напряжении питания обмотки возбуждения, равном номинальному, как при независимом возбуждении, так и при самовозбуждении. Наличие встроенного регулятора напряжения обусловливает необходимость подачи такого напряжения, при котором регулятор еще не вступает в работу. Поэтому питание обмотки возбуждения генераторов с встроенными регуляторами напряжения осуществляется при 13В и характеристики генераторов с самовозбуждением задаются также при напряжении на их выводах 13В.

Рекламные предложения:

Читать далее: Регулирование напряжения генератора

Категория: - Электрооборудование автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Устройство и работа генераторов переменного тока.

Устройство и работа генератора переменного тока



Генератор автомобилей ВАЗ

Конструкция генератора 37.3701 переменного тока, устанавливаемого на многих автомобилях марки ВАЗ (-2105, -2106, -2108, -2109 и др.), представлена на рис. 1.

Подвижное магнитное поле создается вращающимся двенадцатиполюсным магнитом – ротором (рис. 2, а), который представляет собой стержень с надетыми на него стальными звездочками, каждая из которых имеет по шесть клювообразных полюсов.
В полости между звездочками ротора на стальном кольце размещена обмотка возбуждения, напряжение к которой подводится через медно-графитовые щетки и два изолированных контактных кольца, напрессованных на вал ротора.
Концы обмотки возбуждения выведены через отверстия и подсоединены к контактным кольцам.

На контактные кольца опираются медно-графитовые щетки, размещенные в щеткодержателях, расположенных в задней крышке генератора со стороны, противоположной приводу. Одна из щеток присоединена к корпусу генератора, а вторая – к изолированной клемме, к которой через регулятор напряжения подводится ток возбуждения от аккумуляторной батареи.
Регулятор напряжения встроен в шеткодержатель, образуя вместе с ним единый съемный блок.

Магнитное поле намагничивает клювообразные полюсы ротора, имеющие разную полярность. Ротор, вращаясь внутри цилиндрического статора, индуцирует ЭДС в фазных обмотках, навитых на набранном сердечнике статора.

Статор генератора (рис. 2, б) состоит из сердечника, представляющего собой набор изолированных друг от друга листов магнитопроводящей мягкой электротехнической стали. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет равномерно расположенные по окружности зубцы с пазами между ними. Число пазов кратно трем.
В пазах между зубцами укладываются витки катушек обмотки статора. Для изоляции катушек от сердечника используется электротехнический картон. Статор в сборе пропитывается изоляционным лаком.
Каждая из трех фаз обмотки статора содержит одинаковое число последовательно соединенных катушек, число которых в статоре кратно трем. Обычно статоры современных генераторов содержат 18 катушек, последовательно соединенных в три группы (по шесть катушек на каждую фазу).

Обмотка возбуждения генератора получает питание или от генератора, или от аккумуляторной батареи. Небольшой силы ток, поступающий в обмотку возбуждения через щетки и контактные кольца, вызывает магнитный поток, который замкнуто циркулирует по металлическим деталям ротора, в том числе по полюсным наконечникам.
Так как полюсные наконечники левой и правой половин сердечника ротора смещены, происходит и смещение магнитно потока. Поэтому входя в один зубец статора, магнитный поток выходит через другой зубец, пересекая катушки статора.

При вращении ротора происходит постоянное чередование северного и южного полюсов ротора, что приводит к изменению пересекающего катушки статора магнитного потока по величине и направлению. В результате в фазных обмотках наводится переменная ЭДС.

Для обеспечения первоначального возбуждения генератора, после включения зажигания, к клемме «В» регулятора напряжения, подводится ток по двум цепям:

1. Плюсовая клемма аккумуляторной батареи - контакт «30» генератора - контакты «30/1» и «15» замка зажигания - контакт «86» и «85» обмотки реле зажигания – клемма «минус" аккумуляторной батареи.
После замыкания реле ток в обмотку возбуждения поступает по второй цепи.

2. Плюсовая клемма аккумуляторной батареи - контакт «30» генератора - контакты «30» и «87» реле зажигания - предохранитель №2 в блоке предохранителей - контакт «4» белого разъема в комбинации приборов - резистор 36 Ом в комбинации приборов - контрольная лампа зарядки аккумуляторной батареи - контакт «12» белого разъема в комбинации приборов - контакт «61» - вывод «В» регулятора напряжения - обмотка возбуждения - вывод «Ш» регулятора напряжения - выходной транзистор регулятора напряжения – минусовая клемма аккумуляторной батареи.

После пуска двигателя обмотка возбуждения питается с общего вывода трёх дополнительных диодов, установленных на выпрямительном блоке, а напряжение в системе электрооборудования автомобиля контролируется светодиодом или лампой в комбинации приборов.
При исправно работающем генераторе после включения зажигания светодиод или лампа должны светиться, а после пуска двигателя - гаснуть, поскольку напряжение на контакте «30» и общем выводе «61» дополнительных диодов становится одинаковым, и ток через контрольную лампу не протекает.

Если светодиодная лампа продолжает гореть после пуска двигателя, то это означает, что генераторная установка неисправна, т. е. либо вообще не выдаёт напряжение, либо оно ниже напряжения аккумуляторной батареи. В этом случае напряжение на разъёме «61» будет ниже напряжения на контакте «30», поэтому в цепи между ними протекает ток, заставляя светиться светодиодную лампу, что свидетельствует о неисправности генератора.

***



Каждая фаза трехфазной обмотки генератора состоит из шести последовательно соединенных катушек. Фазные обмотки соединены между собой по схеме «звезда» или «двойная звезда».
Свободные концы каждой из трех фаз подключены к встроенному в корпус генератора выпрямителю, который состоит из трех моноблоков, соединенных в схему двухполупериодного выпрямителя. Моноблок состоит из оребренного корпуса (для эффективного охлаждения), контактной шайбы, полупроводниковой кремниевой шайбы, герметизирующей заливки и двух выводов.
В каждом моноблоке, являющемся одновременно радиатором и токопроводящим зажимом средней точки, установлено по две полупроводниковые кремниевые шайбы.

Три моноблока выпрямителя размещены на задней крышке генератора, со стороны противоположной приводу, и соединены между собой параллельно.
Обмотка каждой из фаз генератора соединена с соответствующим моноблоком выпрямителя так, чтобы переменный ток подводился между двумя полупроводниковыми шайбами.

Выводы всех моноблоков выпрямителя с одной стороны соединены с корпусом генератора («масса), а с другой – изолированной положительной клеммой генератора.

Схема подключения фазных обмоток генератора к двухполупериодному выпрямителю показана на рис. 4.

Вал ротора вращается на двух шариковых подшипниках, размещенных в крышках генератора. Между крышками зажимается статор с обмотками. На переднем конце вала ротора посредством шпоночного соединения устанавливается шкив ременной передачи для привода генератора.
Между передней крышкой и приводным шкивом на валу ротора размещен охлаждающий вентилятор.
В торцовых крышках генератора выполнены окна для прохода воздуха, который охлаждает детали генератора и выпрямительный блок.

***

Снятие и установка генератора

Для снятия генератора с автомобиля понадобятся ключи гаечные рожковые (или накидные) 8 мм, 10 мм, 17 мм и 19 мм, головка 13 мм, плоская отвертка (для снятия хомутов) и монтажная лопатка.

• Отсоедините минусовый провод от клеммы аккумуляторной батареи (ключ 10 мм).
• Аккуратно снимите пластмассовые ленточные хомуты с патрубка воздухозаборника и жгута проводов стартёра и генератора.
• Разъедините штекерный разъём обмотки возбуждения генератора.
• Отверните гайку с вывода «30» генератора (ключ 10 мм).
• Отверните гайку крепления генератора к натяжной планке (ключ 17 мм).
• С помощью монтажной лопатки подведите генератор к двигателю и снимите приводной ремень.
• Отверните три болта защиты картера (головка 13 мм) и снимите её.
• Снимите правый брызговик двигателя, отвернув пять самонарезных винтов (ключ 8 мм).
• Отверните гайку с нижнего болта крепления генератора к кронштейну (ключ 19 мм).
• Снимите генератор вместе с патрубком воздухозаборника, немного наклонив его так, чтобы он прошёл вниз между лонжероном и нижним кронштейном крепления генератора.

Установка генератора производится в обратной последовательности.

***

Регулятор напряжения



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Тесты на знание генератора

1. ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА СОСТОИТ ИЗ:

1) АКБ;

2) стартера;

3) генератора;

4) катушки зажигания;

5) регулятора напряжения.

2. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ТРЕБУЕТ:

1) регулятор напряжения;

2) реле обратного тока;

3) ограничитель силы тока;

4) аккумулятор,

ТАК КАК ОН:

5) не имеет коллектора;

6) имеет диодный мост;

7) имеет контактные кольца;

8) не обладает самовозбуждением;

9) обладает самоограничением по току;

10) не обладает постоянством напряжения.

Установите соответствие

3. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ГЕНЕРАТОРА (РИС 19. 1):

1) ротор; 2) статор; 3) щеточный узел; 4) выпрямительное устройство;

Рис. 19.1. Генератор переменного тока

Выберите правильных ответы

4.  РОТОР ГЕНЕРАТОРА СОДЕРЖИТ:

1) вал;

2) щетки;

3) диоды;

4) контактные кольца;

5) трехфазную обмотку;

6) обмотку возбуждения;

7) клювообразные полюсы;

8) пакет стальных пластин;

СОЗДАЕТ:

11) магнитное поле;

12) постоянную ЭДС;

13) переменную ЭДС.

5. СТАТОР ГЕНЕРАТОРА СОДЕРЖИТ:

1) вал;

2) шкив;

3) щетки;

4)диоды;

5) подшипники;

6) контактные кольца;

7) трехфазную обмотку;

8) обмотку возбуждения;

9) клювообразные полюсы;

10) пакет стальных пластин.

СОЗДАЕТ:

11) магнитное поле;

12) постоянную ЭДС;

13) переменную ЭДС.

6. ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ВКЛЮЧАЕТ:

1) корпус;

2) подшипники;

3) медные щетки;

4) графитные щетки.

ОБЕСПЕЧИВАЕТ:

5) скользящий контакт;

6) питание обмоток статора;

7) питание обмотки возбуждения.

ЕГО ЩЕТКИ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ:

8) друг от друга;

9) контактных колец;

10) корпуса генератора.

7. ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВКЛЮЧАЕТ:

1) конденсатор;

2) пластины-теплоотводы;

3) диоды прямой проводимости;

4) диоды обратной проводимости;

5) дополнительное сопротивление.

СОЕДИНЯЕТСЯ С:

6) щеточным узлом;

7) обмотками ротора;

8) обмотками статора;

9) корпусом генератора;

10) регулятором напряжения.

ПРЕВРАЩАЕТ:

11) постоянную ЭДС в переменную;

12) переменную ЭДС в постоянную.

8. КОНТАКТНЫЕ КОЛЬЦА РОТОРА ВЫПОЛНЕНЫ ИЗ:

1) меди;

2) бронзы;

3) алюминия;

4) цинкового сплава;

5) металлизированного порошка.

ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ:

6) вала;

7) щеток;

8) обмотки ротора;

9) регулятора напряжения.

КОНТАКТИРУЮТ С:

10) валом;

11) щетками;

12) обмотками ротора;

13) обмотками статора;

14) выпрямительным устройством.

9. КЛЮВООБРАЗНЫЕ ПОЛЮСЫ РОТОРА:

1) создают магнитное поле;

2) формируют магнитное поле;

3) изолированы от вала ротора;

4) изолированы от обмотки ротора;

5) передают ток обмотки возбуждения.

10. ВЫПРЯМЛЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА ЗАВИСИТ ОТ:

1) частоты вращения ротора;

2) величины тока возбуждения;

3) числа витков обмотки ротора;

4) числа витков обмоток статора;

5) количества диодов выпрямителя.

ДОЛЖНО БЫТЬ В ПРЕДЕЛАХ:

6) 12,0 В;

7) 9,5-12,5 В;

8) 13,2-15,5 В;

9) 16,0-16,2 В.

ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ В НИХ:

10) регулятором напряжения;

11) аккумуляторной батареей;

12) выпрямительным устройством;

13) дополнительным реле обратного тока.

ЭТОТ ПРИБОР ВОЗДЕЙСТВУЕТ НА:

14) обмотку статора;

15) обмотку ротора.

11. ВИБРАЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (РИС. 19.2, а):

1) изменяет ток в обмотке ОВ;

2) подключает резистор R_Д в обмотку ОВ;

3) отключает резистор R_Д от обмотки ОВ;

4) подключает обмотку ОР к обмотке ОВ;

5) отключает обмотку ОР от обмотки ОВ;

6) полностью обрывает ток в обмотке ОВ.

Рис. 19.2. Регулятор напряжения: а — вибрационный; б — бесконтактный

12. РАБОТА ВИБРАЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ВЫШЕ НОРМЫ (РИС. 19.2, а):

1)  рост тока в обмотке ОР;

2)  притяжение якорька 2 к сердечнику 4;

3)  подключение резистора R_Д к обмотке ОВ;

4) а увеличение магнитного поля сердечника 4;

5)  рост напряжения на клемме «+» генератора;

6)  падение напряжения на клемме «+» генератора.

Укажите номера всех правильных ответов

13.  БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (РИС. 19.2, б)

1) изменяет ток в обмотке О В;

2) подключает резистор R_бв обмотку ОВ;

3) отключает резистор R_б от обмотки ОВ;

4) полностью обрывает ток в обмотке ОВ.

Установите правильную последовательность

14. РАБОТА БЕСКОНТАКТНОГО РЕГУЛЯТОРА ПРИ ПАДЕНИИ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА НИЖЕ НОРМЫ (РИС. 19.2, б):

1)  закрытие транзистора VT1;

2)  открытие транзистора VT2;

3)  закрытие стабилитрона VD1;

4)  рост напряжения на клемме «+» генератора;

5)  падение напряжения на клемме «+» генератора.

Укажите номера всех правильных ответов

15. ДИОД VD_r (РИС. 19.2, б) СЛУЖИТ ДЛЯ:

1) защиты транзистора VT2;

2) повышения надежности регулятора;

3) генерации импульсов высокой частоты;

4) четкости переключения транзистора VT2;

5) гашения тока самоиндукции в обмотке ОВ.

16. ПРИЧИНЫ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НИЖЕ НОРМЫ:

1) износ щеток генератора;

2) обрыв цепи О В генератора;

3) короткое замыкание цепи ОВ на массу;

4) выход из строя регулятора напряжения;

5) ослабление натяжения ремня генератора;

6) низкая частота вращения коленчатого вала;

7) высокая частота вращения коленчатого вала;

8) рост сопротивления в цепи обмотки возбуждения

ПРИЧИНЫ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ:

1) износ щеток генератора;

2) обрыв цепи ОВ генератора;

3) короткое замыкание цепи ОВ на массу;

4) выход из строя регулятора напряжения;

5) ослабление натяжения ремня генератора;

6) низкая частота вращения коленчатого вала;

7) высокая частота вращения коленчатого вала;

8) рост сопротивления в цепи обмотки возбуждения

           
ОТВЕТЫ

Техническая информация о стартере и генераторе.

О ремонте стартера и ремонте генератора.

Генератор предназначен для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумулятора при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумулятора. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне частот вращения и нагрузок. Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи, и ее ускоренному выходу из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализация, акустическое оборудование.

Генератор – достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы у всех автомобильных генераторов, независимо от того, где они выпускаются.

Принцип действия генератора

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой – подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т.е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генератора, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение (обычно через контрольную лампу  состояния генераторной установки). Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т.к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы - обычно 2... 3 Вт.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т.е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения.

За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть "южных" и шесть "северных" полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения  ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т.к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора.

Обмотка статора генераторов зарубежных и отечественных фирм – трехфазная. Она состоит из трех 3 частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в "звезду" или "треугольник". При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения  действуют между концами обмоток фаз, а токи  протекают в этих обмотках, линейные же напряжения  действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи . Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные. При соединении в "треугольник" фазные токи меньше линейных, в то время как у "звезды" линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соединении в "треугольник", значительно меньше, чем у "звезды". Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в "треугольник", т.к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у "звезды" больше фазного, в то время как у "треугольника" они равны и для получения такого же выходного напряжения, при тех же частотах вращения "треугольник" требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со "звездой".

Более тонкий провод можно применять и при соединении типа "звезда". В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в "звезду", т.е. получается "двойная звезда". Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом "+" генератора, а другие три с выводом "—" ("массой"). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в "звезду", т. к. дополнительное плечо запитывается от "нулевой" точки "звезды".

У многих  генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении.   Следует обратить внимание на то, что под термином "выпрямительный диод", не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т.д. Иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, герметизированный на теплоотводе

Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т.е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генератор элементов ее защиты от скачков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении, он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения (напряжением стабилизации).

Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25... 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны "пробиваются ", т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе "+" генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после "пробоя" используется и в регуляторах напряжения.

Принцип действия регулятора напряжения (реле регулятора)

В настоящее время все генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки – тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения.

Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить – увеличивается.

Конструктивное исполнение генераторов

По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы – генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой «компактной» конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому, по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой (Mitsubishi, Hitachi), и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости (Bosch, Valeo). В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками –передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.

Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части –  над лобовыми сторонами обмотки статора. «Компактную» конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку (Denso). Существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными, и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное - только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris-Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами – полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы - полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума. После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление, особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно-контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т.к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел – это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты.

В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов – меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя, и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов – либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы, либо в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластин-теплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора, случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи, что может привести к возгоранию. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами (Delco Remy, Motorcraft). Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колеи - скользящая, со стороны привода - плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства - резиновые кольца, пластмассовые проставки, гофрированные стальные пружины и т.п. Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами – диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец.
У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.

Привод генераторов и крепление их на двигателе

Привод генераторов всех типов автомобилей осуществляется от коленчатого вала ременной или зубчатой передачей. При этом возможны два варианта - клиновым или поликлиновым ремнем. Приводной шкив генератора выполняется с одним или двумя ручьями для клинового ремня и с профилированной рабочей дорожкой для поликлинового. Вентилятор, выполненный, как правило, штамповкой из листовой стали, в традиционной конструкции генератора крепится на валу рядом со шкивом. Шкив может выполняться сборным из двух штампованных дисков, литым из чугуна или стали, а также полученным методом штамповки или точеным из стали.

Качество обеспечения питанием потребителей электроэнергии, в том числе зарядка аккумуляторной батареи, зависит от передаточного числа ременной передачи, равного отношению диаметров ручьев приводного шкива генератора к шкиву коленчатого вала. Для повышения качества питания электропотребителей это число должно быть как можно больше, т.к. при этом частота вращения генератора повышается, и он способен отдать потребителям больший ток. Однако при слишком больших передаточных числах происходит ускоренный износ приводного ремня, поэтому передаточные числа передачи двигатель-генератор для клиновых ремней лежат в пределах 1,8. ..2,5, для поликлиновых до 3. Более высокое передаточное число возможно потому, что поликлиновые ремни допускают применение на генераторах приводных шкивов малых диаметров и меньший угол охвата шкива ремнем. Наилучшей конструкцией для генератора является индивидуальный привод. При таком приводе подшипники генератора оказываются менее нагруженными, чем в «коллективном» приводе, при котором обычно генератор приводится во вращение одним ремнем с другими агрегатами, чаще всего водяным насосом, и где шкив генератора служит натяжным роликом. Поликлиновым ремнем обычно приводится во вращение сразу несколько агрегатов. Например, на автомобилях Mercedes один поликлиновой ремень приводит во вращение одновременно генератор, водяной насос, насос гидроусилителя руля, гидромуфту вентилятора и компрессор кондиционера. В этом случае натяжение ремня осуществляется и регулируется одним или несколькими натяжными роликами при фиксированном положении генератора. Крепление генераторов на двигателе выполнено на одной или двух крепежных лапах, сочленяемых с кронштейном двигателя. Натяжение ремня производится поворотом генератора на кронштейне, при этом натяжная планка, соединяющая двигатель с натяжным ухом, может быть выполнена в виде винта, по которому перемещается резьбовая муфта, сочленяемая с ухом.

Встречаются конструкции, у которых прорезь в натяжной планке имеет зубчатую нарезку, по которой перемещается натяжное устройство, соединенное с натяжным ухом. Такие конструкции позволяют обеспечивать натяжение ремня очень точно и надежно.

К сожалению, на данный момент не существует международных нормативных документов, определяющих габаритные и присоединительные размеры генераторов легковых автомобилей, поэтому генераторы различных фирм существенно отличаются друг от друга, разумеется, кроме изделий, специально предназначенных в качестве запчастей для замены генераторов других фирм.

Бесщеточные генераторы

Бесщеточные генераторы применяются там, где возникают требования повышенной надежности и долговечности, главным образом на магистральных тягачах, междугородных автобусах и т. п. Повышенная надежность этих генераторов обеспечивается тем, что у них отсутствует щеточно-контактный узел, подверженный износу и загрязнению, а обмотка возбуждения неподвижна. Недостатком генераторов этого типа являются увеличенные габариты и масса. Бесщеточные генераторы выполняются с максимальным использованием конструктивной преемственности со щеточными. На выпуске генераторов такого типа специализируется американская фирма Delco-Remy, являющаяся отделением General Motors. Отличие этой конструкции состоит в том, что одна клювообразная полюсная половина посажена на вал, как у обычного щеточного генератора, а другая в урезанном виде приваривается к ней по клювам немагнитным материалом.

Автомобильный генератор - как работает, из чего состоит и устройство

Генератор - основной источник электроэнергии машины. Расскажем подробно как работает, из чего состоит и его устройство внутри. Информация подойдет для начинающих и опытных автолюбителей.

Как работает

При пуске двигателя автомобиля основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Генератор авто является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.

При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться.

Привод и крепление

Привод осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Устройство и из чего состоит

Любой генератор автомобиля содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина находятся на крышках. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а "компактной" конструкции - еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Статор генератора

1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - пазовый клин, 4 - паз, 5 - вывод для соединения с выпрямителем

Статор набирается из стальных листов толщиной 0.8...1 мм, но чаще выполняется навивкой "на ребро". При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор генератора

а - в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные кольца; 5 - вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали. Но при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел

Это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы

Применяются двух типов. Это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы

Это радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец - обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колец - скользящая, со стороны привода - плотная. Охлаждение генератора авто осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения.
Система охлаждения: а - устройства обычной конструкции; б - для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в - устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов "компактной" конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, встроенными внутрь корпуса. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут различаться, но принцип работы одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации - изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Однофазный генератор переменного тока

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение КПД. Однофазный генератор переменного тока содержит кольцевой формы статор с кольцевыми обмотками, во внутренней полости которого размещен ротор с установленными на его валу магнитами в порядке попеременного чередования радиальной магнитной направленностью полюсов. При этом генератор содержит по меньшей мере четыре одинаковых дугообразной формы в плане экрана, жестко установленных на статоре попарно и с плотным к нему прилеганием с двух его сторон в промежутках между кольцевыми обмотками статора, которые равномерно расположены по окружности статора и соединены параллельно встречно. Статор выполнен с по меньшей мере четырьмя внутренними зубцами, между которыми равномерно расположены по окружности по меньшей мере две кольцевые обмотки. Площадь каждого экрана превышает площадь контактной поверхности со статором. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам для преобразования механической энергии в электрическую энергию переменного тока и может быть использовано в машиностроении для создания генераторов переменного тока, использующего вращающееся магнитное поле.

Основной проблемой при создании генераторов переменного тока является их низкий КПД, а также сложность их конструкций.

Так известен генератор электрической энергии по патенту РФ на ПМ №195975, Н02К 1/12, включающий в себя установленный с возможностью вращения вал, базовый и корректирующий индукторы, расположенные коаксиально, и неподвижно закрепленные на валу, а также коаксиально расположенные базовый и корректирующий якоря, каждый из которых имеет кольцеобразный магнитопровод с кольцеобразными катушками обмотки, которые поперечно охватывают магнитопровод базового якоря, при этом катушки обмотки корректирующего якоря выполнены кольцеобразными.

Недостатками названного генератора электрической энергии являются сложность его конструкции, а также невысокий КПД данного генератора, из за наведения кольцевыми обмотками базового статора, под воздействием нагрузки, противовращающего момента, направленного в обратную сторону вращения явнополюсного базового индуктора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является однофазный генератор переменного тока с кольцевой обмоткой статора (патент на ИЗ РФ №2513986, Н02К 21/16), который выбран в качестве прототипа. Данный генератор содержит ротор, на валу которого установлены два постоянных магнита с одноименными вогнутыми полюсами, и статор, выполненный в виде связанных посредством немагнитных вкладышей полуколец с соединенными последовательно двумя кольцевыми обмотками.

Недостатком прототипа является то, что ЭДС в обмотках создается через воздушный зазор при непосредственном взаимодействии магнитных полюсов ротора с обмотками, и токи, протекающие в обмотках статора, образуют на своей поверхности магнитные силовые линии, направленные в противоположную сторону вращения магнитных полюсов ротора, что в итоге уменьшает КПД генератора. При работе машины в режиме генератора электромагнитный момент действует против вращения якоря, т.е. является тормозным (см. ст. "Электромагнетизм", 06.10.2014 г., выложена в режиме он-лайн доступа в сети Интернет по адресу: http://electromagnetizm.blogspot.com/2014/10/blog-post.html).

Также существенным недостатком прототипа является наличие в роторе двух постоянных магнитов с одноименными вогнутыми полюсами, что ограничивает возможность эффективного исполнения ротора с электромагнитным возбуждением его полюсов.

Кроме того, при наличии многовитковых рядов обмоток магнитопровод статора удаляется от магнитных полюсов ротора, отрицательно сказываясь на мощности генератора.

Задачей предлагаемого изобретения является создание однофазного генератора переменного тока, обладающего высоким КПД за счет отведения магнитных потоков, создаваемых токами кольцевых обмоток, от зубцов статора, при одновременном обеспечении простоты конструкции генератора.

Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении КПД однофазного генератора переменного тока путем уменьшения действия магнитных потоков в статоре, вызывающих торможение вращения магнитных полюсов ротора.

Указанный технический результат достигается тем, что однофазный генератор переменного тока содержит одинаковые экраны в виде дугообразных по форме в плане пластин, жестко установленные на статоре с двух его сторон с плотным к нему прилеганием в промежутках между кольцевыми обмотками статора, которые равномерно расположены по окружности в количестве, по меньшей мере, двух и соединены параллельно встречно, при этом указанные экраны выполнены с возможностью отведения магнитных потоков, создаваемых токами кольцевых обмоток, от зубцов статора и площадь каждого экрана превышает площадь контакта со статором, при этом статор имеет кольцевую форму, по меньшей мере, с четырьмя внутренними зубцами, а ротор снабжен, по меньшей мере, четырьмя магнитными полюсами, установленными на валу в.порядке попеременного чередования радиальной магнитной направленностью полюсов.

В предлагаемом генераторе статора с зубцами взаимодействие полюсов магнитов ротора с кольцевыми обмотками статора осуществляется не напрямую через воздушный зазор, а через промежуточные элементы - зубцы, с минимальным зазором, при этом магнитные потоки, созданные токами обмоток, замыкаются по периметру статора и шунтируются экранами, благодаря чему снижается степень направленности потоков к зубцам статора, что в результате увеличивает КПД однофазного генератора переменного тока.

Предпочтительно, чтобы однофазный генератор переменного тока был выполнен с возможностью регулирования магнитного сопротивления экранов за счет изменения их радиальных и осевых размеров.

Целесообразно, чтобы в однофазном генераторе переменного тока магнитные полюса ротора были исполнены в виде постоянных магнитов или с электромагнитным возбуждением.

Необходимо, чтобы в однофазном генераторе переменного тока количество установленных кольцевых обмоток статора было в два раза меньше количества магнитных полюсов ротора и, по меньшей мере, в два раза меньше количества зубцов статора.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

Фиг.1- вид спереди однофазного генератора переменного тока, согласно изобретению

фиг. 2 - вид слева по фиг. 1;

фиг. 3 - вид справа по фиг. 1;

фиг. 4 - вид спереди статора;

фиг. 5 - вид сбоку по фиг. 4;

фиг. 6- вид спереди экрана;

фиг. 7 - вид сбоку про фиг. 6;

фиг. 8 - фаза поворота ротора из исходного положения, формирующего выходной электрический сигнал;

фиг. 9 - фаза вращения ротора, в ходе которой на выходе генератора появляется электрический сигнал, противоположный по знаку предыдущей фазе.

Согласно настоящего изобретения рассматривается конструкция однофазного генератора переменного тока, в котором уменьшено влияние магнитных потоков, возникающих в обмотках статора и работающих в режиме торможения вращения магнитных полюсов ротора. Суть изобретения основана на изменении направления магнитных потоков, созданных токами обмоток, их замыкании по периметру статора и шунтирования экранами, благодаря чему снижается степень направленности потоков к зубцам статора, что в результате увеличивает КПД однофазного генератора переменного тока.

В общем случае, однофазный генератор переменного тока содержит статор с кольцевыми обмотками, установленный с возможностью вращения внутри статора ротор с расположенными на его валу магнитными полюсами-индукторами. Генератор оснащен одинаковыми дугообразной формы в плане экранами, жестко установленными на статоре с двух его сторон с плотным к нему прилеганием в промежутках между кольцевыми обмотками статора, которые равномерно расположены по окружности в количестве, по меньшей мере, двух и соединены параллельно встречно.

Экраны выполнены с возможностью отведения магнитных потоков, создаваемых токами кольцевых обмоток от зубцов статора. Площадь каждого экрана в плане превышает площадь поверхности контакта со статором. Каждый экран может состоять из одной пластины или набора пластин.

Статор кольцевой формы выполнен с, по меньшей мере, четырьмя внутренними зубцами, а ротор снабжен, по меньшей мере, четырьмя магнитами, установленными на валу в порядке попеременного чередования радиальной магнитной направленностью полюсов.

Замыкание, создаваемых токами обмоток статора, магнитных потоков между собой по периметру статора и их (магнитных потоков) шунтирование экранами приводит к уменьшению уровня магнитной индукции на зубцах статора, тем самым снижаются степень торможения магнитных полюсов ротора в процессе его вращения и механические затраты, что приводит к увеличению КПД однофазного генератора переменного тока.

Ниже рассматривается конкретный пример исполнения изобретения (фиг. 1-9).

Однофазный генератор переменного тока содержит ротор 1, на валу которого установлены, по меньшей мере, четыре магнитных полюса в виде постоянных магнитов 2 или магнитов с электромагнитным возбуждением. Эти магниты равномерно расположены в плоскости вращения на валу ротора 1 в порядке попеременного чередования радиальной магнитной направленностью полюсов. Ротор с магнитными полюсами смонтирован с возможностью вращения внутри статора 3, выполненного кольцевой формы из электротехнической стали и с, по меньшей мере, четырьмя внутренними зубцами 4 на внутренней стенке, обращенными радиально и между которыми образованы гнезда для размещения кольцевых обмоток 5 и 6 (фиг. 1, 4). Зубцы представляют собой радиально направленные к оси вращения ротора выступы с вогнутыми поверхностями стенок, обращенных в сторону ротора. Такая конструкция зубцов используется для минимизации воздушных зазоров между выступами и расположенными между ними кольцевыми обмотками.

Статор 3 содержит равномерно расположенные по его окружности между зубцами 4 (фиг. 4) и соединенные параллельно встречно кольцевые обмотки 5 и 6 в количестве в два раза меньшим, чем количество полюсов магнитов 2 ротора 1 и, по меньшей мере, в два раза меньше количества зубцов 4 статора 3.

Равномерное расположение по окружности обмоток 5 и 6, а также соотношение их количества 1:2 к количеству полюсов магнитов 2 ротора обеспечивают в ходе работы генератора одинаковое направление создаваемых обмотками 5 и 6 магнитных потоков по окружному периметру статора 3. Это обусловлено симметричностью взаимодействия в ходе работы генератора с обмотками 5 и 6 через зубцы 4 статора 3 одинаковых магнитных полюсов магнитов 2 ротора 1 в любые угловые моменты вращения ротора 1, поскольку диаметрально расположенные напротив друг друга одноименные полюса магнитов 2 (при вращении ротора) одновременно проходят в одни и те же временные промежутки одинаковые угловые участки зубцов 4 статора 3, между которыми расположены обмотки 5 и 6. Соответственно, токи этих обмоток 5 и 6 при подключенной нагрузке будут создавать магнитные потоки одинакового направления, замыкающиеся между собой по периметру статора 3.

Участки статора 3 с обмотками 5 и 6, как правило, имеют меньшую площадь поперечного сечения, чем участки статора между зубцами без обмотки (фиг. 1 и 4). При большей площади поперечного сечения участков статора 3 между зубцами без обмотки их магнитное сопротивление будет меньше, чем участков статора 3, имеющих обмотки. В этом случае магнитные потоки, создаваемые обмотками 5 и 6 под воздействием нагрузки, в большей степени будут отводиться от зубцов, замыкаясь по периметру статора 3.

Известно из уровня техники, что при помещении катушки индуктивности в кожух, выполненный из ферромагнетика, то линии индукции внешнего магнитного поля пойдут по стенкам защитного экрана, так как он имеет меньшее магнитное сопротивление по отношению к пространству внутри него. Те силовые линии, которые наводятся самой катушкой так же, почти все замкнутся на стенке кожуха. Для защиты следует выбирать материалы, которые обладают высокой магнитной проницаемостью, например, электротехническая сталь или ферромагнектики. Для повышения надежности экрана и его эффективности следует изготавливать этот экран толстостенным или из сборным из нескольких однотипных элементов типа пластин. При этом установлено, что эффективность экрана резко падает, если в экране имеются швы или разрезы. Экран должен быть монолитно единым по своей структуре и однороден, так как именно рассечения, вырезы и швы рассекают магнитный поток и нарушают линии его распределения. Кроме того, так же установлено, что контактное прилегание или закрепление экрана должно быть максимально плотным и не иметь воздушных щелей или пазух (ст."Экранирование магнитного поля: принципы и материалы. Относительная магнитная проницаемость материалов", https://fb.m/article/458007/ekranirovanie-magnitnogo-polya-printsipyi-i-materialyi-otnositelnaya-magnitnaya-pronitsaemost-materialov).

В связи с этим заявленный генератор содержит четыре одинаковых дугообразной формы в плане экрана 7-10 в виде плоских стальных пластин (каждый выполнен из одной пластины или набора пластин) из электротехнической стали (фиг. 1, 3, 6 и 7). Эти экраны выполнены с зубцами 11, повторяющими форму зубцов на статоре. Экраны жестко установлены на статоре 3 на участках между обмотками 5 и 6 с двух сторон статора 3 и плотно прикреплены с прилеганием к торцевой поверхности статора 3. Экраны предназначены для отведения магнитных потоков, создаваемых токами обмоток 5 и 6, от зубцов 4 статора 3 в направлении участков между зубцами без обмоток, по периметру статора 3. В отличие от экранирования электрического поля, ослабление магнитного поля до его полного исчезновения на сегодняшний день невозможно (ст. "Магнитное экранирование", автор Н.С. Перов, выложена на сайте "Большая российская энциклопедия" по адресу: https://bigenc.ru/phvsics/text/2153044).

Экраны 7-10 выполнены с площадью плоской поверхности (в плане), превышающей площадь поверхности их контакта с торцевой стенкой статора 3 (фиг. 1). Это сделано для того, чтобы уменьшить их магнитное сопротивление, что позволяет в большей степени шунтировать магнитные потоки, создаваемые токами обмоток 5 и 6, по периметру статора 3, в направлении участков статора 3 между зубцами без обмотки. Это снижает магнитную индукцию на его зубцах. Уменьшение магнитного сопротивления экранов 7-10 (кроме увеличения их площади) может быть осуществлено также за счет увеличения их толщины.

На фиг. 2, 3 и 7 показаны экраны, состоящие из плотно прилегающих друг к другу набора пластин из электротехнической стали. Таким образом, регулирование магнитного сопротивления экранов может осуществляться за счет изменения радиальных и осевых размеров экранов.

Магнитостатическое экранирование основано на замыкании магнитного поля в толщине экрана, имеющего повышенную магнитную проницаемость. Материал экрана должен обладать магнитной проницаемостью значительно больше магнитной проницаемости окружающей среды (см. "Материалы для магнитных сплавов" Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов», Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет, Томск, 2005, изд-во ТПУ, стр. 4, 5).

Однофазный генератор переменного тока с кольцевой обмоткой статора работает следующим образом.

В подключенном к нагрузке однофазном генераторе переменного тока в ходе вращения вала ротора 1 магнитные полюса взаимодействуют с зубцами статора 3 (фиг. 8 и 9). На фиг. 8 и 9 показаны основные фазы рабочего состояния генератора, поясняющие его работоспособность.

В фазе вращения вала ротора 1, изображенной на фиг. 8, магнитная индукция полюсов магнитов 2 ротора создает через минимальный воздушный зазор с зубцами статора 3 магнитные потоки Ф1 и Ф2, пронизывающие обмотки 5 и 6. При этом токи этих обмоток 5 и 6 под воздействием подключенной нагрузки 12, образуют магнитные потоки Ф3 и Ф4, имеющие одинаковое направление и которые замыкаются между собой по периметру статора 3, через экраны 7-10, тем самым уменьшая уровень магнитной индукции, созданный обмотками 5 и 6 на зубцах статора 3.

Аналогично, в следующей фазе вращения, изображенной на фиг. 9, при повороте вала ротора на 90° будут происходить такие же процессы замыкания магнитных потоков, но только их направление изменится на противоположное. При этом, на выходе генератора сменится полярность электрического сигнала. Благодаря периодичности смены фаз (фиг. 8, 9) при вращении ротора 1 на выходе генератора образуется непрерывный переменный ток.

Замыкание создаваемых токами обмоток 5 и 6 магнитных потоков Ф3 и Ф4 между собой по периметру статора 3 и их шунтирование экранами 7-10 уменьшает уровень магнитной индукции на зубцах статора 3, тем самым снижаются степень торможения магнитных полюсов ротора в процессе вращения вала ротора 1 и механические затраты, что приводит к увеличению КПД однофазного генератора переменного тока.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить КПД в однофазных генераторах переменного тока при одновременном упрощении конструкции самого генератора.

1. Однофазный генератор переменного тока, содержащий статор с кольцевыми обмотками, размещенный внутри статора ротор с установленными на нем магнитными полюсами, расположенными в порядке попеременного чередования радиальной магнитной направленностью полюсов, отличающийся тем, что он содержит четыре одинаковых дугообразной формы в плане экрана из электротехнической стали для отведения магнитных потоков, создаваемых токами кольцевых обмоток, от зубцов статора, которые выполнены в виде плоских стальных пластин с площадью поверхности в плане каждого экрана больше площади контакта каждого экрана с торцевой стенкой статора, имеющего кольцевую форму, на внутренней поверхности которого выполнены по меньшей мере четыре внутренних зубца в виде радиально направленных выступов, ротор, который снабжен по меньшей мере четырьмя магнитными полюсами, при этом экраны жестко прикреплены к статору с двух его торцевых сторон с плотным к нему прилеганием в промежутках между кольцевыми обмотками статора, которые равномерно расположены между зубцами по окружности в количестве по меньшей мере двух и соединены параллельно встречно.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью регулирования магнитного сопротивления экранов за счет изменения их радиальных и осевых размеров или площади поверхности в плане.

3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что магнитные полюса ротора выполнены в виде постоянных магнитов или с электромагнитным возбуждением.

4. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что количество установленных кольцевых обмоток статора выполнено в два раза меньше количества магнитных полюсов ротора и по меньшей мере в два раза меньше количества зубцов статора.

5. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что каждый экран состоит из одной пластины или набора пластин.

самодельный генератор

Признаки сломанного статора

Принципиалная схема регулятора оборотов болгарки.

Когда повышается напряжение, сила искры увеличивается скачкообразно. Причем чаще всего этому явлению подвергается лишь одна щетка. В результате пробивается изоляция провода, намотанного на статорную катушку.

Когда коллектор сильно искрит, это значит, что якорь имеет некачественную балансировку. При проверке коллектора увеличивают напряжение, звук работы двигателя обязан медленно и плавно усиливаться, при этом не должно возникать никакой вибрации.

При появлении резонанса можно говорить о плохо сделанной балансировке. Требуется выполнить ремонт электродвигателя.

Обмотка — статор — синхронный генератор

Обмотка статора синхронных генераторов обычно включается в звезду, причем нулевая точка в малых машинах изолирована, а в крупных машинах с целью выполнения релейной защиты от замыканий на землю заземляется через большое сопротивление. Поэтому токи нулевой последовательности либо отсутствуют либо весьма невелики.
 

Обмотка статора синхронных генераторов обычно включается в звезду, причем нулевая точка в малых машинах изолирована, а в крупных машинах с целью выполнения релейной защиты от замыканий на землю заземляется через большое сопротивление. Поэтому токи нулевой последовательности либо отсутствуют, либо весьма невелики.
 

Обмотку статора синхронного генератора называют статарной. Сам статор выполняют из отдельных изолированных друг от друга листов специальной электротехнической стали.
 

Полное сопротивление одной фазы обмотки статора синхронного генератора, статора асинхронного двигателя с короткозамк-нутым ротором, статора и ротора асинхронного двигателя с контактными кольцами измеряют неременным током от сети по методу амперметра и вольтметра.
 

С какой частотой вращается магнитное поле обмоток статора синхронного генератора, если в его обмотках индуцируется ЭДС частотой / 50 Гц, а индуктор имеет четыре полюса.
 

При рассмотрении способов образования параллельных ветвей в обмотке статора синхронного генератора мы пришли к заключению, что необходимо стремиться к тому, чтобы каждая параллельная ветвь составлялась из катушек по возможности равномерно распределенных по статору. Это объяснялось тем, что возможное нарушение равномерности зазора между ротором и статором при работе машины вызывает неравенство магнитных потоков полюсов.
 

Ввиду сложности явлений, сопровождающих внезапное короткое замыкание обмотки статора синхронного генератора, рассмотрим физическую картину процесса при некоторых упрощающих допущениях. Так как при симметричном коротком замыкании картина протекания переходного процесса в отдельных фазах в принципе одинакова и отличается только положением рассматриваемой фазы относительно оси полюсов в момент короткого замыкания, то при изучении физической картины достаточно провести анализ для одной фазы.
 

Асинхронный трехфазный короткозамкнутый электродвигатель.

Обмотка статора двигателя выполняется такой же, как и обмотка статора синхронного генератора, описанная в предыдущей главе. На щиток зажимов обычно выводят все шесть концов обмотки, как и в синхронном генераторе, а три фазные обмотки соединяют в звезду или треугольник. Так как каждая из фазных обмоток рассчитана на определенное напряжение, то, благодаря возможности соединения обмотки в звезду или треугольник, каждый асинхронный двигатель может работать в электрической сети двух различных напряжений.
 

Согласно ГОСТ 183 — 55, напряжение на зажимах обмотки статора синхронного генератора должно быть по возможности более близким к синусоидальному.
 

Согласно ГОСТ 183 — 66, напряжение на зажимах обмотки статора синхронного генератора должно быть по возможности более близким к синусоидальному.
 

При решении вопроса о необходимости сушки компаундированной, термореактивной и гильзовой изоляции обмотки статора синхронного генератора или синхронного компенсатора следует руководствоваться указаниями разд.
 

При решении вопроса о необходимости сушки компаундированной, термореактивной в гильзовой изоляции обмотки статора синхронного генератора или синхронного компенсатора следует руководствоваться указаниями разд.
 

При решении вопроса о необходимости сушки компаундированной, термореактивной и гильзовой изоляции обмотки статора синхронного генератора или синхронного компенсатора следует руководствоваться указаниями разд. Электрические машины СНиП 3.05.06 — 85, Электротехнические устройства Госстроя России.
 

При решении вопроса о необходимости сушки компаундированной, термореактивной и гильзовой изоляции обмотки статора синхронного генератора или синхронного компенсатора следует руководствоваться указаниями разд.
 

Принцип преобразования энергии

Принцип работы электродвигателя любого типа заключается в использовании электромагнитной индукции, возникающей внутри устройства после подключения в сеть. Для того чтобы понять, как эта индукция создается и приводит элементы двигателя в движение, следует обратиться к школьному курсу физики, объясняющему поведение проводников в электромагнитном поле.

Итак, если мы погрузим проводник в виде обмотки, по которому движутся электрические заряды, в магнитное поле, он начнет вращаться вокруг своей оси. Это связано с тем, что заряды находятся под влиянием механической силы, изменяющей их положение на перпендикулярной магнитным силовым линиям плоскости. Можно сказать, что эта же сила действует на весь проводник.

Схема, представленная ниже, показывает токопроводящую рамку, находящуюся под напряжением, и два магнитных полюса, придающие ей вращательное движение.

Именно эта закономерность взаимодействия магнитного поля и токопроводящего контура с созданием электродвижущей силы лежит в основе функционирования электродвигателей всех типов. Для создания аналогичных условий в конструкцию устройства включают:

• Ротор (обмотка) – подвижная часть машины, закрепленная на сердечнике и подшипниках вращения. Она исполняет роль токопроводящего вращательного контура.
• Статор – неподвижный элемент, создающий магнитное поле, воздействующее на электрические заряды ротора.
• Корпус статора. Оснащен посадочными гнездами с обоймами для подшипников ротора. Ротор размещается внутри статора.

Для представления конструкции электродвигателя можно создать принципиальную схему на основе предыдущей иллюстрации:

После включения данного устройства в сеть, по обмоткам ротора начинает идти ток, который под воздействием магнитного поля, возникающего на статоре, придает ротору вращение, передаваемое на крутящийся вал. Скорость вращения, мощность и другие рабочие показатели зависят от конструкции конкретного двигателя и параметров электрической сети.

Виды преобразователей

Почему так важно рассмотреть виды, чтобы понять, чем отличается статор электродвигателя от подвижной его части. Все дело в том, что конструктивных особенностей у электродвижков немало, то же самое касается и генераторов (это преобразователи механической энергии в электрическую, электродвигатели имеют обратную функциональность)

Итак, электрические двигатели делятся на аппараты переменного и постоянного тока. Первые в свою очередь разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные. У первых угловая скорость вращения статора и ротора равны. У вторых два эти показателя неравны. У коллекторных видов в конструкции присутствует так называемый преобразователь частоты и количества фаз механического типа, который носит название коллектор. Отсюда и название агрегата. Именно он напрямую связан с обмотками ротора двигателя и его статора.

Машины постоянного тока на роторе имеют тот же коллектор. Но в случае с генераторами он выполняет функции преобразователя, а в случае с электродвигателями функции инвертора.

Если электрический агрегат – это машина, в которой вращается только ротор, то его название – одномерный. Если в нем вращаются в противоположные стороны сразу два элемента, то этот аппарат носит название двухмерный или биротативный.

Статор — генератор

Статор генератора является наиболее тяжелым узлом, который приходится устанавливать во время монтажа оборудования машинного зала. Стропят статор очень тщательно только за специальные рым-лапы предварительно испытанными стропами; стропить статор за какие-либо другие его части запрещается. В случае необходимости перед подъемом для уменьшения веса со статора снимают торцовые щиты, а иногда и газоохладители. Длину и диаметр стропов выбирают согласно данным, приведенным в технологических картах на монтаж турбоагрегата. Перед применением стропы проверяют: на них не должно быть порванных проволок и забоин.
 

Статор генератора представляет собой сварную жесткую цилиндрическую конструкцию, которая служит для крепления сердечника, состоящего из большого числа изолированных друг от друга спрессованных тонких листов специальной электротехнической стали. На внутренней поверхности сердечника выполнены каналы, в которых расположены стержни обмотки. Во время монтажа за рым-лапы крепят подъемные устройства. Торцы корпуса закрывают щитами 7, в которых устанавливают уплотняющие ( в некоторых конструкциях и опорные) подшипники. В корпусе установлены газоохладители 9 для охлаждения газа ( водорода), циркулирующего в системе генератора. Основным элементом газоохладителя является система латунных тонкостенных трубок, внутри которых движется охлаждающая вода.
 

Подъем статора генератора ТГВ-300 на фундамент с помощью двух мостовых кранов и траверсы.

Статор генератора является наиболее тяжелым узлом, который приходится устанавливать во время монтажа оборудования машинного зала. Стропят статор очень тщательно только за специальные рым-лапы предварительно испытанными стропами; стропить статор за какие-либо другие его части запрещается.
 

Статор генератора является наиболее тяжелой монтажной единицей, которую приходится поднимать во время монтажа оборудования машинного зала. При этом грузоподъемность мостовых кранов машинного зала, определяемая необходимостью подъема статора генератора, используется на полную величину за время монтажа турбоагрегата только один раз

Принимая во внимание высокую стоимость тяжелого кранового оборудования, а также необходимость сооружения дорогостоящих мощных подкрановых путей и колонн здания, способных выдержать массу крана и поднятого им груза, в настоящее время для подъема особенно тяжелых статоров разрабатывают специальные инвентарные монтажные приспособления, которые после подъема статора демонтируют и используют на монтаже следующего генератора.
 

Статор генератора содержит магнитопровод, состоящий для уменьшения нагрева от вихревых токов из стальных листов толщиной 1 мм. Листы изолированы друг от друга только окалиной и скреплены между собой в монолитную конструкцию сваркой по наружной поверхности в четырех местах.
 

Статор генератора содержит сердечник 19, набранный для уменьшения нагрева от вихревых токов из стальных листов толщиной 1 мм. Листы скреплены между собой в четырех местах в монолитную конструкцию сваркой по наружной поверхности. На внутренней поверхности сердечника расположено 36 пазов, в которые заложена обмотка статора. Обмотка изолирована от стенок паза полиэтилентерефталатной пленкой или пленкокартоном.
 

Статоры генераторов 200 Мет и выше, м также меньшей мощности пр л недостаточной грузоподъемности одного мостового крана поднимают а фундамент двумя мостовыми крапами и специальной тра-зерсой.
 

Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками / и 7, которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю. В крышке / со стороны привода вверху имеется резьбовое отверстие для крепления натяжной планки, с помощью которой регулируется натяжение приводного ремня генератора.
 

Рычаги и педали управления крана марки К-51.

Статор генератора имеет сердечник, набранный из тонких листов электротехнической стали.
 

Статор генератора ( или вынутый ротор) должен быть утеплен, особенно со стороны лобовых частей, что необходимо для равномерного распределения температур по длине обмотки. Для утепления обычно применяется брезент.
 

Вихревой тормозной генератор.

Статор генератора крепится на фланце к корпусу электродвигателя или редуктора. Короткозамкнутый ротор насаживается на вал двигателя или на первичный вал редуктора. Ротор с торца закрыт крышкой / с жалюзи для вентиляции.
 

Статор генератора с помощью стяжных болтов закреплен между крышками / / и 14, которые имеют кронштейны крепления генератора к двигателю.
 

Изоляция — обмотка — статор — генератор

Изоляция обмоток статоров генераторов и синхронных компенсаторов подвергается в процессе изготовления сушке, пропитке ( компаундированию), запечке, покрытию лаком, а термореактивная еще и вакуумированию, поэтому она малогигроскопична. Объемное увлажнение изоляции в нормальных условиях проведения монтажа, ремонта, когда относительная влажность значительно ниже 100 %, не происходит. Может иметь место некоторое поверхностное увлажнение изоляции, вызывающее снижение ее сопротивления, однако в процессе пуска оно быстро восстанавливается. Таким образом, после нормальных условий проведения монтажа и ремонта сушка генераторов или синхронных компенсаторов не требуется. Для термореактивной изоляции увлажнение вообще мало вероятно.
 

Изоляция обмоток статоров генераторов и синхронных компенсаторов подвергается в процессе изготовления сушке, пропитке ( компаундированию), запечке, покрытию лаком, а термореактивная — еще и вакуумированию, поэтому она малогигроскопична. Объемное увлажнение изоляции в нормальных условиях проведения монтажа, ремонта, когда относительная влажность значительно ниже 100 %, не происходит. Может иметь место некоторое поверхностные увлажнение изоляции, вызывающее снижение ее сопротивления, однако в процессе пуска оно быстро восстанавливается. Таким образом, после нормальных условий проведения монтажа и ремонта сушка генераторов или синхронных компенсаторов не требуется. Для термореактивной изоляции увлажнение вообще мало вероятно.
 

Для изоляции обмотки статора генератора постоянного тока был выбран материал с электрической прочностью 40 кВ / мм.
 

Сопротивление изоляции обмоток статоров генераторов с номинальным напряжением 500 В п выше измеряют мегомметром на 1000 В, а обмоток генераторов с номинальным напряжением до 500 В и обмоток возбуждения — мегомметром на 500 В.
 

Испытание изоляции обмоток статора генератора реко мендуется производить до ввода ротора в статор.
 

Испытание изоляции обмоток статора генераторов рекомендуется осуществлять до ввода ротора в статор ( для гидрогенераторов после стыковки статора) и при этом проводить наблюдение за состоянием лобовых частей машины. После испытания изоляции обмотки статора в течение 1 мин у генераторов напряжением 10 к и выше испытательное напряжение снижается до номинального напряжения генератора и выдерживается в течение 5 мин для наблюдения за коронированивм лобовых частей обмоток статора.
 

Сопротивление изоляции обмотки статора генераторов сравнивают с данными предыдущих измерений.
 

Схема испытания изоляции обмотки статора генератора повышенным выпрямленным напряжением от кенотронной установки.

Испытание изоляции обмоток статора генераторов производят как повышенным напряжением промышленной частоты ( 50 гц), так и повышенным выпрямленным напряжением с измерением токов утечки. Эти испытания дополняют друг друга. Испытание выпрямленным напряжением позволяет выявить те местные дефекты, которые обычно не обнаруживаются при испытании переменным напряжением. Выпрямленный ток легко поддается измерению с большой точностью, что используется для сравнительной оценки состояния изоляции машины по величине тока утечки.
 

Обмотка статора турбогенератора с непосредственным водяным охлаждением ( разрез.

Методика измерения сопротивления изоляции обмоток статора генераторов с непосредственным водяным охлаждением несколько отличается от принятой для машин с воздушным и водородным охлаждением.
 

Так, величиной номинального напряжения определяется уровень изоляции обмотки статора генератора, а номинальным током — сечение витков этой обмотки. Что же касается мощности генератора Р, квпг, то этим параметром определяется мощность первичного двигателя турбо-и гидроагрегата.
 

Так, величиной номинального напряжения определяется уровень изоляции обмотки статора генератора, а номинальным током — сечение витков этой обмотки. Что же касается мощности генератора Р, кет, то этим параметром определяется мощность первичного двигателя турбо-и гидроагрегата.
 

Номограмма для определения наименьших допустимых значений сопротивления изоляции машин напряжением от 3 до 20 кв.

Статор

Статор и ротор выполнены из немагнитного вещества. Рассчитайте зависимость вращающего момента, действующего на ротор, от угла ср, принимая, что длины ротора и статора значительно превышают их радиусы. При каких значениях угла ср момент имеет: а) наибольшее значение; б) наименьшее значение.
 

Магнитная цепь четырех-полтсной машины.

Статор является механическим остовом машины и одновременно служит для создания основного магнитного поля. Оно возбуждается электромагнитами постоянного тока ( реже постоянными магнитами), которые укрепляются на статоре и называются основными полюсами возбуждения.
 

Параллельные ветви обмоток якоря. а — двухполюсной машины. б — четырехполюсной машины.

Статор — это цилиндрическая стальная станина /, на внутренней поверхности которой укреплены основные полюсы 2с катушками, образующими обмотку возбуждения машины. Между основными полюсами находятся добавочные полюсы 3 со своими катушками. Назначение их будет рассмотрено в § 17.9. Так как потоки полюсов неизменны во времени, нет необходимости набирать станину из листов: у крупных машин она отливается, в машинах малой мощности выполняется из толстой листовой стали, свернутой в цилиндр и сваренной по шву.
 

Устройство магнито-упругого торсиометра.| Расположение магнитных силовых линий между полюсами статора.

Статор имеет внутренние радиально расположенные выступы ( полюсы) 3 из листовой трансформаторной стали, на которые намотаны намагничивающие катушки 4, питаемые переменным током.
 

Статор состоит из диска с отверстиями и лопаток, установленных под углом 60 по направлению вектора абсолютной скорости выхода пульпы с импеллера. Центральная труба в нижней части заканчивается расширением, называемым надымпеллерным стаканом. Надым-пеллерный стакан имеет отверстие, степень открытия которого регулируется заслонкой. Это отверстие, так же как и отверстия в статоре, предназначено для подачи на импеллер циркуляционного потока пульпы.
 

Блок импеллера флотационной машины Минемет.| Флотационная машина Вормен. 1 — ротор. 2 — камера. 3 — опорный элемент. 4 — отверстия в полом валу для засоса воздуха. 5 — полый вал. 6 — накладные планки на пенном пороге. 7 — статор. 8 — успокоитель.

Статор представляет собой диск с лопастями, расположенными по окружности в виде отдельных дуг, высота которых к периферии уменьшается. Статор располагается под ротором и крепится к дну камеры.
 

Статор крепится к центральной трубе.
 

Статор состоит из шихтованного сердечника с помещенной в нем обмоткой и цельносварного корпуса. Корпус закрепляется на фундаменте турбоагрегата.
 

Статор меняется и в том случае, если вал двигателя имеет специальную конструкцию — удлиненный или с двумя рабочими концами и нет двигателя с таким валом.
 

Статор устанавливают на кулачки 8 задней бабки 11 так, чтобы торцевая поверхность сердечника упиралась в буртики верхних кулачков и фиксировалась с помощью механизма зажима и центровки. Патрон 9 задней бабки подводится к захватам 7 ( на передней бабке 6), которые проникают в обмотку, прокалывая ее крюками. Механизм зажима обмотки состоит из диска 14 с шестью пазами, связанного с хомутами захвата и гидроцилиндром. Обмотка зажимается в захватах и выдергивается из статора при движении цилиндра 10 вправо.
 

Статор 2 соединен с корпусом колонны встык с помошью ленты из фторпласта, а к гильзе 1 посредством муфты подсоединен ротор 4, изготовленный из проволоки, в которую вплетены пластинки из фторпласта шириной 3 мм и толщиной 0 5 мм. Стекающий из холодильника-конденсатора 3 дистиллят через гидрозатвор попадает в распределительную воронку 7, в которую впаяны стерженьки из мягкого железа. Вблизи располагается электромагнит 6, в обмотку которого через равные промежутки времени, регулируемые с помощью реле 5, подается электрический ток. При отключении тока воронка 7 возвращается в первоначальное положение, и дистиллят возвращается в колонну в виде флегмы.
 

Статор и ротор в асинхронных двигателях

Трехфазные асинхронные двигатели имеют свои особенности, ротор и статор в них отличаются от использованных в других типах электродвигателей. Например, ротор может иметь две конструкции: короткозамкнутый и фазный. Рассмотрим особенности строения каждого из них по подробнее. Однако для начала давайте вкратце разберемся, как работает асинхронный двигатель.

В статоре создается вращающееся магнитное поле. Оно наводит на роторе индуцируемый ток и тем самым приводит его в движение. Таким образом ротор всегда пытается «догнать» вращающееся магнитное поле.

Необходимо также упомянуть о такой важной особенности асинхронного двигателя, как скольжение ротора. Это явление заключается в разности частот вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором

Объясняется это как раз тем, что ток индуцируется в роторе только при его движении относительно магнитного поля. И если бы частоты вращения были одинаковы, то этого движения бы просто не происходило. В результате ротор пытается «догнать» по оборотам магнитное поле, и если это происходит, то ток в обмотках перестает индуцироваться и ротор замедляется. В этот момент сила, действующая на него, растет, он начинает опять ускоряться. Так и получается эффект стабилизации частоты вращения, за что эти электродвигатели и пользуются большой востребованностью.

Короткозамкнутый ротор

Он также представляет собой конструкцию, состоящую из металлических пластин, выполняющих функцию сердечника. Однако вместо медной обмотки там установлены стержни или пруты, не касающиеся друг друга и накоротко замкнутые между собой металлическими пластинами на торцах. При этом стержни не перпендикулярны пластинам, а направлены под углом. Это делается для уменьшения пульсаций магнитного поля и момента. Таким образом получаются витки, замкнутые накоротко, от сюда и название.

Фазный ротор

Главное отличие фазного ротора от короткозамкнутого заключается в наличии трехфазной обмотки, уложенной в проточки сердечника и соединяющейся в особом коллекторе с тремя кольцами вместо ламелей. Эти обмотки обычно соединяются «звездой». Такие электродвигатели более трудоемки в производстве за счет усложнения конструкции, однако их пусковые токи ниже, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, а также они лучше поддаются регулировке.

Надеемся, что после прочтения данной статьи у вас больше не осталось вопросов о том, что такое ротор и статор электродвигателя и какой у них принцип работы. Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно рассмотрен данный вопрос:

Материалы по теме:

• Чем отличается постоянный ток от переменного
• Что такое электрическое поле
• Как выбрать частотный преобразователь для двигателя

Статор — электродвигатель

Статор электродвигателя имеет г 60 пазов.
 

Электродвигатель стиральной машины Снежинка.

Статор электродвигателя собран из штампованных листов 15 электротехнической стали, спрессован и залит в алюминиевую оболочку 13 с двойными стенками, между которыми образуются каналы для воздуха, охлаждающего поверхность статора при работе электродвигателя. На заточки статора надеты две крышки 2 и 17, отлитые из алюминиевого сплава. На переднюю крышку 17 надет штампованный колпак 18 с отверстиями в торце.
 

Крановые электродвигатели.

Статор электродвигателя изготовляют из тонких листов электротехнической стали. В пазах статора размещены обмотки с выведенными на клеммы концами. Фазный ротор, как и статор, изготовляют из электротехнической стали. Пластины укреплены на сердечнике, напрессованном на валу.
 

Универсальный коллекторный электродвигатель серии УВ.

Статор электродвигателя, служащий одновременно и корпусом, набирается из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0 5 мм. В плоскости геометрической нейтрали статора электродвигателя изготовлены специальные выемки, через которые заливаются под давлением два алюминиевых стержня, стягивающих пакет статора. С одной стороны торца пакета стержни переходят в консольные вылеты, к которым крепится подшипниковый щит, отливаемый из силумина, с другой стороны они образуют скобу с гнездом для подшипника.
 

Технические данные электродвигателей.

Статор электродвигателя состоит из пакета, собранного из отдельных стальных пластин, а также рабочей и пусковой обмоток ( табл. 48), расположенных секциями в пазах пакета, ротор — из сердечника, собранного из отдельных стальных пластин, пазы которого залиты алюминиевым сплавом, образующим с обеих сторон проводники, накоротко замкнутые кольцами. Электродвигатель предназначен для привода компрессора.
 

Статор электродвигателя состоит из пакета, собранного из отдельных сваренных друг с другом стальных пластин, а также рабочей и пусковой обмоток, расположенных секциями в пазах пакета.
 

Статоры электродвигателей или генераторов часто крепятся к фундаменту болтами так, как показано на фиг.
 

Статор электродвигателя с расщепленной фазой имеет две обмотки: рабочую — из более толстого провода, и пусковую — из тонкого провода. В момент пуска специальное пусковое реле включает обе обмотки, в результате чего между ними создается сдвиг фаз, обеспечивающий пуск двигателя. После достижения заданной скорости вращения ток уменьшается и реле выключает пусковую обмотку.
 

Статор электродвигателя имеет обмотки: управляющую, на вход которой подается сигнал с электронного усилителя, и возбуждения, которая получает питание от сети переменного тока. Для обеспечения сдвига фаз токами в этих обмотках в цепь обмотки возбуждений включают конденсатор.
 

Магнитный контроллер.| Технические характеристики кулачковых контроллеров.

Статоры электродвигателей включаются в сеть с помощью специальных электромагнитных аппаратов, называемых реверсорами.
 

Базовые принципы создания самодельного осевого генератора переменного тока.

Это продолжение статьи, начало смотрите здесь.

Статор

Теперь нужно преобразовать сформированное магнитное поле в электричество. Для этого достаточно размстить между магнитами катушку из медной проволоки (статор) таким образом, чтобы силовые магнитные линии (оси) проходили внутри катушки.На рисунке схематически показана катшка, сверху и снизу которой находятся магниты уже описанного ротора. Если вращать ротор, то направление магнитного потока внутри катушки будет постоянно изменяться, что приведет к появлению переменного напряжения на концах катушки. Величина напряжения (и эффективность генератора в целом) будет зависеть от скорости вращения ротора и от колличества витков в катушке, а также от колличества самих катушек, диаметра медного провода и других параметров.
Если изготовить обмотки из тонкого провода, то в катушках статора поместиться большое колличество витков, и как следствие напряжение (в вольтах) на выходе генератора
будет очень высоким. При подключении нагрузки к такому генератору, напряжение снизиться потому как тонкий провод не сможет обеспечить достаточную силу тока (в амперах). К томуже эта ситуация будет сопровождаться сильным нагревом статора.
Если изготовить обмотки из толстого провода, то в катушках статора поместиться не большое колличество витков, в итоге напряжение на выходе генератора будет низким, но с высокой нагрузочной способностью.

Задача разработчика — найти необходимый баланс параметров, учитывая условия эксплуатации, такие как; предполагаемую нагрузку, среднюю скорость ветра в регионе, параметры ветроприемного устройства и тп. На фото ниже девять подготовленных катушек для статора.
Генератор может быть однофазным (все обмотки соеденены последовательно), или например трехфазным (три группы обмоток). Для хорошей нагрузочной способности генератора, более предпочтительный многофазный вариант, так как в этом случае более высокая частота переменного тока. Фазы генератора соеденяются между собой различными способами. Наиболее распростроненные способы соединения обмоток — звезда и дельта. Другие варианты можете посмотреть в книге, в приложении С (Appendix C).

Соедененные обмотки укладывают в специально заготовленную форму для заливки и предварительно соединяют выводы обмоток согласно какой либо схемы.
Заливают форму эпоксидным клеем и после застывания сверлят отвепстия для крепежных болтов. Более подробно об изготовлении статора смотрите в фильме.
После сборки получился готовый к использованию генератор.

На передний диск ротора непосредственно крепиться ветроприемное устройство. Технологию изготовление лопастей можно посмотреть например здесь.

технические характеристики генератора

Вес каждой пластины ротора — 10,5 кг
Вес статора — 9 кг
Общий вес генератора — 30кг
При скорости вращения 100 оборотов в минуту, была зарегистрирована мощность 600 Втт.
При скорости вращения 80 оборотов в минуту, напряжение на генераторе было 50 вольт (без нагрузки).
При более высоких оборотах, мощность генератора достигала 3 КВтт.
Генератор подобной мощности идеально подходит для ветроколеса диаметром 5 м

: ответы на семь общих вопросов по эксплуатации генератора и двигателя

Вращающееся оборудование настолько распространено, но настолько неправильно понимается, что даже опытные электрики и инженеры часто задаются вопросами об их работе. Эта статья ответит на семь наиболее часто задаваемых вопросов. Объяснения краткие и практичные из-за нехватки места; однако они позволят вам лучше понять это оборудование.

Вопрос № 1: Якорь, поле, ротор, статор: что есть что?

По определению, статор включает в себя все невращающиеся электрические части генератора или двигателя.Также по определению ротор включает в себя все вращающиеся электрические части.

Поле машины - это часть, которая генерирует прямое магнитное поле. Ток в поле не чередуется. Обмотка якоря - это то, что генерирует или имеет приложенное к ней переменное напряжение.

Обычно термины «якорь» и «поле» применяются только к генераторам переменного тока, синхронным двигателям, двигателям постоянного тока и генераторам постоянного тока.

Генераторы переменного тока .Поле синхронного генератора - это обмотка, на которую подается постоянный ток возбуждения. Якорь - это обмотка, к которой подключена нагрузка. В небольших генераторах обмотки возбуждения часто находятся на статоре, а обмотки якоря - на роторе. Однако большинство больших машин имеют вращающееся поле и неподвижный якорь.

Синхронный двигатель практически идентичен синхронному генератору. Таким образом, якорь - это статор, а поле - это ротор.

Машины постоянного тока .В машинах постоянного тока, как в двигателях, так и в генераторах, якорь - это ротор, а поле - статор. Поскольку якорь всегда является ротором в машинах постоянного тока, многие электрики и инженеры ошибочно полагают, что якорь является ротором всех двигателей и генераторов.

Вопрос № 2: Я ослабил натяжение пружин на щетках, но они все еще изнашиваются слишком быстро. Почему?

Износ щеток возникает по двум основным причинам: механическое трение и электрический износ. Механическое трение вызывается трением щеток о коллектор или контактное кольцо.Электрический износ вызывается искрением и искрением от щетки при ее перемещении по коммутатору. Механическое трение увеличивается с давлением щетки; электрический износ уменьшается с давлением щетки.

Для любой конкретной установки щетки существует оптимальное давление щетки. Если давление снижается ниже этой величины, общий износ увеличивается, поскольку увеличивается электрический износ. Если давление увеличивается выше оптимальной величины, общий износ снова увеличивается из-за увеличения механического трения.

Всегда проверяйте, чтобы давление щетки было установлено на уровне, рекомендованном производителем. Если износ по-прежнему чрезмерный, вам следует изучить тип и размер используемой щетки. Помните, что плотность тока (в амперах на квадратный дюйм кисти) должна соответствовать области применения. Надлежащая плотность тока необходима для образования смазывающей проводящей пленки на коммутаторе или контактном кольце. Эта пленка состоит из влаги, меди и углерода. Недостаточная плотность тока препятствует образованию этой пленки и может привести к чрезмерному износу щетки.

Кроме того, среда с очень низкой влажностью не обеспечивает достаточно влаги для образования смазочной пленки. Если чрезмерный износ щеток является проблемой в такой среде, возможно, вам придется увлажнить область, в которой работает машина.

Вопрос № 3: Что такое коэффициент обслуживания?

Сервисный коэффициент - это нагрузка, которая может быть приложена к двигателю без превышения допустимых значений. Например, если у двигателя мощностью 10 л.с. коэффициент обслуживания 1,25, он успешно выдаст 12.5 л.с. (10 x 1,25) без превышения указанного превышения температуры. Обратите внимание, что при приведении в действие таким образом выше номинальной нагрузки на двигатель должны подаваться номинальное напряжение и частота.

Однако имейте в виду, что двигатель мощностью 10 л.с. с коэффициентом использования 1,25 не является двигателем мощностью 12,5 л.с. Если двигатель мощностью 10 л.с. будет непрерывно работать с мощностью 12,5 л.с., срок его службы изоляции может сократиться на две трети от нормы. Если вам нужен мотор мощностью 12,5 л.с., купите его; коэффициент обслуживания следует использовать только в условиях кратковременной перегрузки.

Вопрос № 4: Что такое вращающееся магнитное поле и почему оно вращается?

Вращающееся магнитное поле - это поле, северный и южный полюсы которого движутся внутри статора, как если бы стержневой магнит или магниты вращались внутри машины.

Посмотрите на статор трехфазного двигателя, показанный на прилагаемой схеме. Это 2-полюсный статор с тремя фазами, разнесенными с интервалами 120 [градусов]. Ток от каждой фазы входит в катушку на одной стороне статора и выходит через катушку на противоположной стороне.Таким образом, если одна из катушек создает магнитный северный полюс, другая катушка (для той же фазы) создаст магнитный южный полюс на противоположной стороне статора.

В позиции 1 B-фаза создает сильный северный полюс в верхнем левом углу и сильный южный полюс в нижнем правом углу. Фаза А создает более слабый северный полюс в нижнем левом углу и более слабый южный полюс внизу. C-фаза создает общее магнитное поле, северный полюс которого находится в верхнем левом углу, а южный - в нижнем правом углу.

В позиции 2 фаза A создает сильный северный полюс в нижнем левом углу и сильный южный полюс в верхнем правом углу; таким образом, сильные полюса повернулись на 60 [градусов] против часовой стрелки. (Обратите внимание, что это магнитное вращение на 60 [градусов] точно соответствует электрическому изменению фазных токов на 60 [градусов].) Слабые полюса также повернуты на 60 [градусов] против часовой стрелки. Это, по сути, означает, что полное магнитное поле повернулось на 60 [градусов] относительно положения 1.

При более подробном анализе мы можем показать, что напряженность магнитного поля плавно вращается из положения 1 в положение 2, поскольку токи в каждой из фаз изменяются более чем на 60 электрических градусов.Анализ положений 3, 4, 5 и 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться.

Скорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью и описывается следующим уравнением:

S = (f x P) / 120, где S = скорость вращения в оборотах в минуту f = частота подаваемого напряжения (Гц) P = количество магнитных полюсов во вращающемся магнитном поле

Если бы в этот статор был помещен постоянный магнит с валом, который позволял ему вращаться, его бы толкали (или тянули) с синхронной скоростью.Именно так работает синхронный двигатель, за исключением того, что магнитное поле ротора (поле) создается электромагнетизмом, а не постоянным магнитом.

Ротор асинхронного двигателя состоит из короткозамкнутых обмоток, и в обмотках ротора индуцируется ток, когда вращающееся магнитное поле прорезает их. Этот ток создает поле, которое противостоит вращающемуся полю. В результате ротор толкается (или тянется) вращающимся полем. Обратите внимание, что ротор асинхронного двигателя не может вращаться с синхронной скоростью, поскольку вращающееся поле должно прорезать обмотки ротора для создания крутящего момента.Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется проскальзыванием в процентах; он выражается в процентах.

Однофазные двигатели также имеют вращающееся магнитное поле. Вращающееся поле, необходимое для запуска двигателя, создается второй обмоткой, называемой пусковой обмоткой. После того, как двигатель наберет нужную скорость, пусковая обмотка отключается, и вращающееся поле создается за счет взаимодействия основной обмотки статора и ротора.

Вопрос № 5: Как работает индукционный генератор?

Асинхронный генератор по конструкции идентичен асинхронному двигателю.Обмотки статора подключены к трехфазной системе питания, и три фазы создают вращающееся магнитное поле. Ротор индукционного генератора вращается первичным двигателем, который вращается быстрее, чем синхронная скорость. Когда обмотки ротора прорезают вращающееся поле, в них индуцируется ток. Этот индуцированный ток создает поле, которое, в свою очередь, прорезает обмотки статора, создавая выходную мощность на нагрузку.

Таким образом, индукционный генератор получает возбуждение от энергосистемы, к которой он подключен.Асинхронный двигатель должен иметь синхронные генераторы, подключенные к его статору, чтобы начать генерацию. После того, как индукционный генератор заработает, для возбуждения можно использовать конденсаторы.

Вопрос № 6: Почему подшипники генератора и двигателя изолированы?

Магнитное поле внутри двигателя или генератора не полностью однородно. Таким образом, когда ротор вращается, на валу в продольном направлении (непосредственно вдоль вала) создается напряжение. Это напряжение может вызвать микротоки, протекающие через смазочную пленку на подшипниках.Эти токи, в свою очередь, могут вызвать незначительное искрение, нагрев и, в конечном итоге, выход подшипника из строя. Чем больше машина, тем хуже становится проблема.

Чтобы избежать этой проблемы, сторона ротора корпуса подшипника часто изолирована от стороны статора. В большинстве случаев, по крайней мере, один подшипник будет изолирован, обычно это самый дальний от первичного двигателя для генераторов и самый дальний от нагрузки для двигателей. Иногда оба подшипника изолированы.

Вопрос № 7: Как генераторы переменного тока управляют переменными, напряжением и мощностью?

Хотя элементы управления генератора взаимодействуют, верны следующие общие положения.

* Выходная мощность генератора регулируется его первичным двигателем.

* Напряжение и / или переменная мощность генератора регулируются уровнем тока возбудителя.

Например, предположим, что к выходу генератора подключена дополнительная нагрузка. Дополнительный ток увеличивает силу магнитного поля якоря и замедляет работу генератора. Чтобы поддерживать частоту, регулятор генератора увеличивает мощность, потребляемую первичным двигателем.Таким образом, дополнительная мощность, необходимая для генератора, регулируется входом первичного двигателя.

В нашем примере чистый магнитный поток в воздушном зазоре будет уменьшаться, поскольку увеличение якоря противодействует потоку поля. Если поток поля не увеличивается, чтобы компенсировать это изменение, выходное напряжение генератора будет уменьшаться. Таким образом, ток возбуждения используется для управления выходным напряжением.

Давайте рассмотрим другой пример в качестве дальнейшего пояснения. Допустим, к нашему генератору добавлена ​​дополнительная нагрузка var.В этом случае выходной ток генератора снова увеличится. Однако, поскольку новая нагрузка не является «реальной» мощностью, первичный двигатель необходимо увеличить ровно настолько, чтобы преодолеть дополнительное падение ИК-излучения, создаваемое дополнительным током.

В качестве последнего примера предположим, что у нас есть два или более генератора, работающих параллельно и питающих нагрузку. Генератор 1 (G1) несет всю нагрузку (реальную и реактивную), а генератор 2 (G2) работает с нулевой мощностью и нулевой мощностью. Если оператор G2 открывает дроссель первичного двигателя, G2 начинает подавать ватт в систему.Поскольку подключенная нагрузка не изменилась, оба генератора будут ускоряться, если G1 не дросселируется.

Поскольку G2 принимает на себя дополнительную долю нагрузки, ему требуется увеличенный магнитный поток. Если оператор G2 не увеличивает поле G2, G2 будет получать дополнительное возбуждение от G1, требуя от G1 увеличения уровня возбуждения. Если ни G1, ни G2 не увеличивают уровень возбуждения, общее напряжение системы упадет.

Cadick, P.E. является президентом Cadick Professional Services, Гарланд, Техас., международная ассоциация электрических испытаний. (NETA) член.

Сердечники статора - обзор

4.8 Кожух статора

Кожух содержит сердечник статора и раму сердечника и должен выдерживать нагрузку и крутящие моменты повреждения. Он также должен обеспечивать герметичную оболочку для водорода. Исторически сложилось так, что кожухи были сделаны достаточно прочными, чтобы выдерживать давление, возникающее при воспламенении самой взрывоопасной смеси водорода и воздуха, без катастрофических повреждений.

Поскольку любая смесь водорода и воздуха во взрывоопасном диапазоне недопустима, достижение давления взрыва не является надежным условием, и корпус должен быть определен на основе выдерживания такого давления без утечек, как того требует BS5500, нереально.Следовательно, все требования норм для сосудов высокого давления не применяются, хотя некоторые из них применяются. Такой прагматический подход оправдан более чем пятидесятилетним мировым опытом.

Кожухи представляют собой сборные стальные цилиндры толщиной до 25 мм, усиленные изнутри кольцевыми кольцами и осевыми элементами, которые усиливают конструкцию и образуют каналы для потока водорода (см. Рис. 6.44 и 6.45). Внутренние пространства снабжены желобами для установки водородных охладителей.На концах толстые кольца обеспечивают облицовку отдельных торцевых экранов. Предусмотрены внутренние опоры для основной рамы в виде горизонтальных опорных пластин или фиксаторов пружинных пластин, а внешние опоры поддерживают весь узел. Подъемные цапфы обычно делают съемными.

РИС. 6.44. Наружный кожух статора

РИС. 6.45. Каркас сердечника вставляется в обсадную колонну

Конструкция сварных швов тщательно контролируется, чтобы по возможности исключить наличие незакрепленных участков.Основные сварные швы должны быть герметичными по отношению к водороду при давлении 4 бар, что является очень строгим требованием. Корпус в сборе может быть слишком большим для снятия напряжений в печи для отжига, и в этом случае следует предположить, что в сварных швах существуют напряжения вплоть до предела текучести. В одной конструкции кожух состоит из двух половин, которые перед сваркой снимают напряжение.

Торцевые щитки представляют собой толстые круглые стальные пластины с ребрами жесткости, чтобы выдерживать давление в корпусе с минимальным осевым прогибом.В них размещаются неподвижные компоненты уплотнения вала и, в некоторых конструкциях, внешний подшипник. Герметизация соединений торцевого экрана и корпуса от давления водорода, как и всех других соединений корпуса, обеспечивается с помощью прокладок, уплотнительных колец и герметизирующих составов, вводимых в канавки.

Готовая обсадная колонна в сборе подвергается гидравлическим испытаниям под давлением и, наконец, должна быть продемонстрирована герметичность до уровня, соответствующего снижению номинального давления водорода не более чем на 0,035 бар за 24 часа.

Некоторая часть вибрации сердечника передается обсадной колонне, а вибрация ротора передается через торцевой щиток и фундамент. Узел обсадной колонны должен быть спроектирован так, чтобы избежать резонансов в диапазоне этих возбуждающих частот.

Дренажные каналы устроены так, что любое масло или вода, скапливающиеся на дне обсадной колонны, направляются по трубопроводу к детекторам утечки жидкости, которые инициируют сигнал тревоги. Распределительные трубы для водорода и CO ₂ встроенные; датчик температуры на входе CO ₂ подает сигнал тревоги, если поступающий газ недостаточно нагрет и может охладить изготовленный кожух локально.В нижней половине корпуса установлены электрические нагреватели для поддержания сухих условий во время простоев.

Кожух прикреплен болтами к опорным стальным конструкциям на сальниковых плитах, которые после пробного монтажа подвергаются механической обработке для обеспечения правильной центровки. Осевые и поперечные ключи предотвращают последующее перемещение. Вес кожуха с сердечником, охладителями и водой составляет до 450 тонн.

Генераторы и динамо

Развитие и история компонента, который первым сделал электричество коммерчески осуществимо

Динамо Генераторы преобразуют механическое вращение в электрическую энергию.

Динамо - устройство, вырабатывающее постоянного тока, электроэнергии с помощью электромагнетизма. Он также известен как генератор, однако термин «генератор» обычно относится к «генератору переменного тока», который вырабатывает мощность переменного тока.

Генератор - обычно этот термин используется для описания генератора , который создает мощность переменного тока, используя электромагнетизм.

Генераторы, Динамо и Батарейки - три инструмента, необходимые для создания / хранения значительное количество электроэнергии для использования людьми.Аккумуляторы возможно, был обнаружен еще в 248 году до нашей эры. Они просто используют химические реакция на производство и хранение электричества. Ученые экспериментировали с батарея, чтобы изобрести первые лампы накаливания, электродвигатели и поезда и научные испытания. Однако батареи не были надежными или рентабельно для любого обычного электрического использования, именно динамо-машина радикально изменил электричество из диковинного в выгодное, надежное технология.

1. Как это работает
2. Краткая история динамо-машин и генераторов
3. Видео генераторов

1.) Как Это работает:

Базовый:

Сначала вам понадобится механический источник энергии, такой как турбина (приводимая в действие падающей водой), ветряная турбина, газовая турбина или паровая турбина. Вал от одного из этих устройств подключен к генератору для выработки энергии.

Динамо и генераторы работают используя дикие сложные явления электромагнетизма . Понимание поведение электромагнетизма, его полей и его эффектов очень велико. предмет исследования. Есть причина, по которой прошло 60 лет ПОСЛЕ Вольты первая батарея, чтобы заработала хорошая мощная динамо-машина. Мы будет проще, чтобы познакомить вас с интересным предметом выработки электроэнергии.

В самом общем смысле Генератор / динамо-машина - это один вращающийся магнит, находящийся внутри воздействия магнитного поля другого магнита. Вы не видите магнитное поле, но это часто иллюстрируется линиями потока. На иллюстрации над линиями магнитного потока будут следовать линии, созданные железом документы.

Генератор / динамо-машина произведена сборка неподвижных магнитов (статора), создающих мощное магнитное поле, и вращающийся магнит (ротор), который искажает и разрезает магнитный магнитные линии статора.Когда ротор прорезает линии магнитного поток делает электричество.

Но почему?

Согласно закону индукции Фарадея если вы возьмете провод и будете двигать его вперед и назад в магнитном поле, поле давит на электроны в металле. Медь имеет 27 электронов, последние два на орбите легко переносятся на следующий атом. Это движение электронов - это электрический поток.

Смотрите видео ниже показано, как ток индуцируется в проводе:

Если взять много провода например, в катушке и перемещая ее в поле, вы создаете более мощный «поток» электронов.Мощность вашего генератора зависит по телефону:

"л" -Длина проводник в магнитном поле
"v" - скорость проводника (скорость ротора)
"B" - сила электромагнитного поля

Вы можете производить расчеты, используя эта формула: e = B x l x v

Смотрите видео для демонстрации всего этого:

О магнитах:

Вверху: простой электромагнит называется соленоидом.Термин «соленоид» на самом деле описывает трубчатая форма, созданная витой проволокой.

Магниты обычно не из природного магнетита или постоянного магнит (если это не маленький генератор), но они медные или алюминиевый провод, намотанный на железный сердечник. Каждая катушка должна быть под напряжением с некоторой силой, чтобы превратить его в магнит. Эта спираль вокруг железа называется соленоид. Соленоиды используются вместо природного магнетита, потому что соленоид НАМНОГО мощнее.Небольшой соленоид может создать очень сильное магнитное поле.

Выше: Катушки с проволокой в ​​генераторах должны быть изолированы. Отказ генератора вызвано слишком высоким повышением температуры, что приводит к поломке изоляции и короткое замыкание между параллельными проводами. Подробнее о проводах>

Термины : Электромагнетизм - изучение сил, которые происходят между электрически заряженными частицами Ротор - часть генератора динамо, которая вращается Якорь - то же, что и ротор Flux - силовые линии в магнитном поле, это измеряется в плотности, единица СИ Вебера Статор - магниты в генераторе / динамо-машине, которые не двигаются, они устанавливают стационарное магнитное поле Соленоид - магнит, созданный проволочной катушкой вокруг утюга / ферриса сердечник (соленоид технически означает форму этого магнита, но инженеры называют соленоид и электромагнит как синонимы. Коммутатор - Узнайте больше о них здесь Крутящий момент - сила во вращательном движении

Динамо

Динамо - это старый термин, используемый для описания генератора, вырабатывающего постоянный ток мощность . Мощность постоянного тока отправляет электроны только в одном направлении. Эта проблема с простым генератором заключается в том, что когда ротор вращается, он в конечном итоге полностью поворачивается, меняя направление тока.Ранние изобретатели не знать, что делать с этим переменным током, переменный ток более сложные в управлении и проектировании двигателей и фонарей. Ранние изобретатели пришлось придумать способ улавливать только положительную энергию генератора, поэтому они изобрели коммутатор. Коммутатор - это переключатель, позволяющий ток течет только в одном направлении.

См. видео ниже, чтобы увидеть, как работает коммутатор:

Динамо состоит из 3 основных компонентов : статора, якоря и коммутатор.

Кисти являются частью коммутатора, щетки должны проводить электричество, поскольку контакт с вращающимся якорем. Первые кисти были актуальны проволочные «щетки» из мелкой проволоки. Они легко изнашивались и они разработали графические блоки для выполнения той же работы.

The Статор представляет собой неподвижную конструкцию, которая делает магнитные поле, вы можете сделать это в небольшой динамо-машине с помощью постоянного магнита.Для больших динамо требуется электромагнит. Якорь изготовлен из спиральных медных обмоток, которые вращаются внутри магнитного поля, создаваемого статором. Когда обмотки движутся, они прорезают силовые линии магнитного поля. Этот создает импульсы электроэнергии. Коммутатор необходим для выработки постоянного тока. В потоках мощности постоянного тока только в одном направлении через провод, проблема в том, что вращающийся якорь в динамо-машине меняет направление тока каждые пол-оборота, поэтому коммутатор - это поворотный переключатель, который отключает питание в течение обратной текущей части цикла.

Самовозбуждение:

Так как магниты в динамо-машине являются соленоидами, для работы они должны быть запитаны. Так что помимо кистей какая мощность крана выйти на главную цепь, есть другой набор щеток для получения энергии от якоря для питания статора магниты. Это нормально, если динамо-машина работает, но как начать динамо-машина, если у вас нет мощности для запуска?

Иногда арматура сохраняет некоторый магнетизм в железном сердечнике, и когда он начинает вращаться, он делает небольшая мощность, достаточная для возбуждения соленоидов статора.Затем напряжение начинает расти, пока динамо-машина не наберет полную мощность.

Если нет магнетизма осталось в железе якоря, чем часто используется батарея для возбуждения соленоиды в динамо-машине, чтобы начать. Это называется "поле" мигает ».

Ниже в обсуждении проводя динамо, вы заметите, как мощность проходит через соленоиды иначе.

Есть два способа проводка динамо: серия рана и шунт ранить.См. Диаграммы, чтобы узнать разницу.

Ниже видео небольшого простая динамо-машина, похожая на схемы выше (построена в 1890-х годах):

Генератор

Генератор отличается от динамо-машина в том смысле, что она вырабатывает переменного тока . Электроны входят в в обоих направлениях в сети переменного тока. Только в 1890-х годах инженеры придумали, как проектировать мощные двигатели, трансформаторы и другие устройства, которые могут использовать мощность переменного тока таким образом, чтобы конкурировать с постоянным током мощность.

Пока генератор использует коммутаторах, генератор использует контактное кольцо со щетками для постукивания по выключение ротора. К контактному кольцу прикреплены графит или углерод. "щетки", которые подпружинены, чтобы протолкнуть щетку на звенеть. Это поддерживает постоянный поток энергии. Кисти изнашиваются время и нуждаются в замене.

Ниже, видео контактных колец и щеток, много примеров от старого к новому:

Со времен Грамма в 1860-х годах было выяснено, что лучший способ построить динамо-генератор было расположить магнитные катушки по широкому кругу, с широким вращением арматура.Это выглядит иначе, чем простые маленькие примеры динамо-машин. вы видите, как они используются в обучении работе устройств.

На фото ниже вы будете хорошо видна одна катушка на якоре (остальные были сняты для обслуживания) и другие катушки, встроенные в статор.

С 1890-х до наших дней Трехфазное питание переменного тока было стандартной формой питания. Три фазы сделано за счет конструкции генератора.

Изготовить трехфазный генератор вы должны разместить определенное количество магнитов на статоре и якоре, все с правильным интервалом. Электромагнетизм так же сложен, как и волны и вода, поэтому вам нужно знать, как контролировать поле через ваш дизайн. Проблемы включают неравномерное притяжение вашего магнита. к железному сердечнику, неправильные расчеты искажения магнитного поле (чем быстрее вращается, тем сильнее искажается поле), ложный сопротивление в катушках якоря и множество других потенциальных проблем.

Почему 3 фазы? Если хочешь Чтобы узнать больше о фазах и почему мы используем 3 фазы, посмотрите наше видео с пионером трансмиссии Лайонелом Бартольдом.

2.) Краткая история динамо и генераторов:

Генератор возникла из работ Майкла Фарадея и Джозефа Генрих в 1820-х годах. Как только эти два изобретателя обнаружили и задокументировали явления электромагнитной индукции, это приводит к экспериментам другими как в Европе, так и в Северной Америке.

1832 - Ипполит Пикси (Франция) построил первую динамо-машину с помощью коммутатора, его модель создавала электрические импульсы, разделенные отсутствием тока. Он также случайно создали первый генератор переменного тока. Он не знал, что чтобы сделать с изменяющимся током, он сосредоточился на попытке устранить переменный ток для получения постоянного тока, это привело его к созданию коммутатор.

1830s-1860s - Аккумулятор по-прежнему является самым мощным источником питания электричество для различных экспериментов, происходивших в этот период.Электричество по-прежнему было коммерчески невыгодным. Электрический аккумулятор с питанием от аккумулятора поезд из Вашингтона в Балтимор потерпел неудачу, что привело к серьезному затруднению в новую область электричества. После миллионов долларов потраченного впустую пара по-прежнему оказался лучшим источником энергии. Электричество все еще необходимо для оказались надежными и коммерчески выгодными.

1860 - Антонио Пачинотти - Создал динамо-машину, обеспечивающую непрерывное Источник питания постоянного тока

1867 - Вернер фон Сименс и Чарльз Уитстон создают более мощная, более полезная динамо-машина, в которой использовался электромагнит с автономным питанием в статоре вместо слабого постоянного магнита.

1871 - Зеноб Грамм зажег коммерческая революция электроэнергии. Он заполнил магнитное поле железный сердечник, который лучше пропускал магнитный поток. Это увеличило мощность динамо-машины до такой степени, что ее можно было использовать для многих коммерческих Приложения.

1870-е годы - Произошел взрыв новых конструкций динамо-машин, конструкций варьировал дикий ассортимент, лишь немногие выделялись как превосходящие эффективность.

1876 - Чарльз Ф. Браш (Огайо) разработал самую эффективную и надежную конструкцию динамо-машины из когда-либо существовавших к этому моменту. Его изобретения продавались через Telegraph Supply. Компания.

1877 - Франклин Институт (Филадельфия) проводит испытания динамо-машин со всего мира. Публичность этого события стимулирует развитие других людей, таких как Элиху. Томсон, лорд Кельвин и Томас Эдисон.

Выше: Длинноногая Мэри Эдисона, коммерчески успешная динамо-машина для его системы постоянного тока 1884

1878 - Компания Ganz начинает использовать генераторы переменного тока в небольших коммерческих инсталляции в Будапеште. 1880 - Чарльз F. Brush использовало более 5000 дуговых ламп , что составляет 80 процентов всех ламп в мире. Экономическая сила электрического возраст начался. 1880–1886 - Системы переменного тока разрабатываются в Европе совместно с Siemens, Сабастиан Ферранти, Люсьен Голар и другие. Царство динамо-машин постоянного тока на прибыльном американском рынке многие настроены скептически. инвестировать в AC.Генераторы переменного тока были мощными, однако генератор само по себе не было самой большой проблемой. Системы контроля и распределения мощности переменного тока необходимо было улучшить, прежде чем она сможет конкурировать с DC на рынке. 1886 - В изобретатели Североамериканского рынка, такие как Уильям Стэнли , Джордж Вестингауз, Никола Тесла и Элиху Thomson разрабатывает собственный кондиционер системы и конструкции генераторов.Большинство из них использовали Siemens и генераторы Ферранти в качестве основы для изучения. Уильям Стэнли быстро смог изобрести генератор получше, будучи неудовлетворенным с генератором Сименса, который он использовал в своем первом эксперимент.

Выше: Генераторы переменного тока Siemens, используемые в Лондоне в 1885 году, в США Эдисон не хотел перейти в область питания переменного тока, в то время как в Европе технология развивалась быстро.

1886-1891 - Полифазный Генераторы переменного тока разработаны C.S. Bradly (США), August Haselwander. (Германия), Михаил Доливо-Добровский (Германия / Россия), Галилео Феррарис (Италия) и др. Системы переменного тока, которые включают улучшенный контроль и мощные электродвигатели позволяют AC конкурировать.

1891 - трехфазный Электропитание переменного тока оказалось лучшей системой для выработки электроэнергии и распространение на Международном Электротехническая выставка во Франкфурте. Трехфазный генератор конструкции Михаила Доливо-Добровского, использованный на выставке видно слева. 1892 - Чарльз П. Стейнмец представляет свой доклад AIEE по гистерезису. Понимание Штейнмеца математики мощности переменного тока опубликована и помогает произвести революцию Проектирование систем питания переменного тока, включая большие генераторы переменного тока. 1890-е годы - Генератор дизайн быстро улучшается благодаря коммерческим продажам и имеющиеся деньги на исследования.Westinghouse, Siemens, Oerlikon, и General Electric разрабатывают самые мощные генераторы в мире. Некоторые генераторы все еще работают 115 лет спустя. (Механиквилл, Нью-Йорк)

Выше: 1894 Элиу Томсон разработал много Генераторы переменного тока для General Electric

Более поздний генератор Westinghouse мощностью 2000 кВт на 270 В от после 1900

3.Видео

Mechanicville Генераторы с объяснением истории (1897), разработанные вдохновителем переменного тока Чарльз П. Стейнмец

Генератор Вестингауза сконструирован и испытан (1905 г.), спроектирован Оливером Шалленбергером, Tesla и другие в Westinghouse.

1895 Ранние мощные генераторы используется в Фолсоме, Калифорния (разработан Элиу Томпсон, доктором.Луи Белл и другие в GE)

1891 Генератор производства Oerlikon для Международной электротехнической выставки (дизайн Добровольского в Германии)

Связанные темы:

Источники:
-The История General Electric - Зал истории , Скенектади, Нью-Йорк, 1989 Второе издание
- Википедия (Генераторы, Чарльз Браш)
- Википедия (Коммутатор)
- Принципы электричества - от General Electric
- История переменного тока - Технический центр Эдисона
- Руководство по электричеству Хокинса

Фото / Видео:
-Copyright 2011 Технический центр Эдисона.Снято в Немецком музее, Мюнхен,
- Некоторые генераторы сфотографированы в Техническом центре Эдисона, Скенектади, NY

9 Компоненты генератора

Генератор состоит из 9 основных компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию.

1. Двигатель : источник входной механической энергии для генератора. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может выдать генератор. При оценке двигателя вашего генератора необходимо учитывать несколько факторов.Изготовитель технических характеристик двигателя и графиков технического обслуживания.
   • Тип используемого топлива - двигатели генераторов работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженном или газообразном состоянии) или природный газ. Меньшие двигатели обычно работают на бензине, в то время как более крупные двигатели работают на дизельном топливе, жидком пропане, пропане или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двойной подаче дизельного и газового топлива в двухтопливном режиме.
   • Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV - двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускные и выпускные клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не на блоке цилиндров.OHV

2. Генератор : известен как «Genhead», составляя часть генератора, которая вырабатывает электрическую мощность из механического входа, подаваемого двигателем. Он содержит набор неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, генерирует электричество.
   • Статор - Стационарный компонент, который содержит набор электрических проводников, намотанных катушками над железной рудой.
   • Ротор / Якорь - Движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле посредством 1) индукции, 2) постоянных магнитов, 3) использования возбудителя.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность напряжений между обмотками этого статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

При оценке генератора переменного тока необходимо учитывать следующие факторы:

• • a) Металлический корпус по сравнению с пластиковым корпусом - цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора.Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к обнажению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и опасно для пользователя.
  • Шариковые подшипники и игольчатые подшипники - шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.
  • Бесщеточная конструкция - Генератор, в котором не используются щетки, требует меньшего обслуживания и вырабатывает более чистую мощность.

3. Топливная система - Топливный бак обычно имеет достаточную емкость, чтобы генератор работал в среднем в течение 6-8 часов.В случае небольших генераторных установок топливный бак является частью основания генератора. Для коммерческого использования может потребоваться установка внешнего топливного бака. Общие характеристики топливной системы включают:
   • Трубка, соединяющая топливный бак с двигателем - линия подачи направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо от двигателя в бак.
   • Вентиляционная труба топливного бака - топливный бак имеет вентиляционную трубу для предотвращения повышения давления или вакуума во время заправки и слива бака.
   • Соединение перелива от топливного бака к сливной трубе - это необходимо для того, чтобы любой перелив во время заправки бака вызывал разлив жидкости в генераторную установку
   • Топливный насос - перекачивает топливо из основного накопительного бака в дневной. Топливный насос обычно работает от электричества.
   • Водоотделитель топлива / топливный фильтр - отделяет воду и посторонние предметы от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.
   • Топливная форсунка - распыляет жидкое топливо и распыляет необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.
4. Регулятор напряжения - Регулирует выходное напряжение генератора. Механизм описан, поскольку каждый компонент регулирует выходное напряжение генератора. Механизм описан ниже для каждого компонента, который участвует в циклическом процессе регулирования напряжения.
   • Регулятор напряжения: преобразует переменное напряжение в постоянный ток.
   • Обмотки возбудителя: преобразует постоянный ток в переменный.
   • Вращающиеся выпрямители: преобразует переменный ток в постоянный.
   • Ротор / Якорь: преобразует постоянный ток в переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет вырабатывать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения вырабатывает меньше постоянного тока. Когда генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

5. Системы охлаждения и выхлопа - продолжительное использование генератора приводит к нагреву его различных компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода выделяемого тепла.
   • Пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях. Водород можно использовать в качестве хладагента для обмоток статора больших генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты.Для обычных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генераторе и работают как основная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости в генераторе. Систему охлаждения и насос неочищенной воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать на открытом и вентилируемом месте с достаточным притоком свежего воздуха.

Выхлопная система - выхлопные газы, выделяемые генератором, такие же, как выхлопные газы любого другого дизельного или бензинового двигателя, и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо обращаться должным образом. Следовательно, важно установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов.

6. Система смазки - Поскольку генератор состоит из движущихся частей в своем двигателе, он требует смазки для обеспечения долговечности и плавности работы в течение длительного периода времени.Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе. Уровень смазочного масла следует проверять каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять отсутствие утечек смазки и менять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.
7. Зарядное устройство - Генератор запускается от батареи. Зарядное устройство поддерживает заряд аккумуляторной батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если напряжение холостого хода очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным.Если напряжение холостого хода очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства для аккумуляторов обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений каких-либо настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства установлено на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением напряжения холостого хода для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство аккумулятора имеет изолированный выход постоянного напряжения, который не мешает нормальному функционированию генератора.
   • Панель управления - пользовательский интерфейс генератора, содержащий положения для электрических розеток и органов управления. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из основных характеристик:
   • Электрический пуск и останов. Панели управления автоматическим запуском автоматически запускают ваш генератор во время отключения электроэнергии, контролируют работу генератора и автоматически выключают агрегат, когда он больше не нужен.
   • Датчики двигателя - различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы, постоянное измерение и мониторинг этих параметров позволяет встроить отключение генератора при любом из них превышают соответствующие пороговые уровни.
   • Датчики генератора - на панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока, напряжения и рабочей частоты.
   • Другие элементы управления - переключатель выбора фазы, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.
8. Панель управления
   Это пользовательский интерфейс генератора, содержащий положения для электрических розеток и органов управления. В следующей статье представлены дополнительные сведения о панели управления генератором.Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.
   • Электрический запуск и выключение - Панели управления автоматическим запуском автоматически запускают ваш генератор при отключении электроэнергии, контролируют генератор во время работы и автоматически отключают агрегат, когда он больше не нужен.
   • Манометры двигателя - различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы.Постоянное измерение и мониторинг этих параметров позволяет автоматически отключать генератор, когда любой из них превышает соответствующие пороговые уровни.
   Датчики генератора
   • - На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.
   • Другие элементы управления - переключатель выбора фазы, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.
9. Основная сборка / рама - Все генераторы, переносные или стационарные, имеют индивидуальные корпуса, обеспечивающие структурную опору основания.Рама также позволяет заземлить генератор в целях безопасности.

Генератор-генератор переменного тока: Генератор-генератор переменного тока: что это такое и как он работает

Что такое генератор-генератор переменного тока?
Генератор-генератор - это сердце генератора. Генератор, также называемый «генератором», представляет собой часть генератора, которая вырабатывает электрическую энергию из механической энергии, подаваемой на него двигателем. Генератор состоит из статора - неподвижного компонента и ротора - подвижного компонента.Когда оба компонента работают вместе, возникает относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, производит электричество.

Как работает генератор переменного тока?
Генератор-генератор работает по принципу электромагнитной индукции. Согласно этому принципу, когда в присутствии магнитного поля электрический проводник, такой как провод, содержащий электрические заряды, перемещается, это приводит к разнице напряжений между двумя концами электрического проводника, что вызывает движение электрических зарядов по проводу. , тем самым вырабатывая электричество.

Генератор-генератор переменного тока состоит из подвижных и неподвижных компонентов, заключенных в защитный кожух. Стационарная часть генератора переменного тока, также известная как «статор», представляет собой набор проводов или электрических проводников, намотанных катушками на железном сердечнике. Ротор, также известный как якорь, представляет собой подвижную часть генератора переменного тока, которая создает вращающееся магнитное поле тремя различными способами.

1. Индукция - этот механизм есть в больших генераторах.Вы также знаете их под названием «бесщеточные генераторы».
2. Постоянные магниты - Небольшие генераторные установки имеют постоянные магниты, которые создают постоянное магнитное поле. Ротор преобразует это стационарное магнитное поле во вращающееся магнитное поле, что приводит к выработке переменного тока.
3. Использование возбудителя - будучи небольшим источником постоянного тока (DC), возбудитель использует набор контактных колец и щеток для возбуждения ротора.

Принцип работы генератора переменного тока
Электрические генераторы и генераторы-генераторы следуют правилу правой руки Флеминга.Правило правой руки Флеминга определяет направление движения проводника, магнитное поле и индуцированный ток. Согласно этому правилу, если вы поместите большой, указательный и средний пальцы правой руки перпендикулярно друг другу, и если большой палец представляет направление движения проводника, то указательный палец представляет направление магнитного поля и средний палец показывает направление электрического тока.

Свяжитесь с ближайшими к вам ведущими дилерами генераторов и получите бесплатные расценки

(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и аналитические материалы по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

Загрузите приложение The Economic Times News, чтобы получать ежедневные обновления рынка и новости бизнеса в реальном времени.

Amazon.com: Статор двигателя для Harbor Freight Predator Инвертор-генератор мощностью 3500 Вт 63584: Сад и открытый

---

В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.

• Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
• В комплект входит: 1 статор в сборе
• Гарантия полного возврата денег, если не подходит.
• Доставка первого класса USPS в течение 3-7 дней
• Заказ с понедельника по пятницу до 15:00. Мы постараемся сделать доставку в тот же день или, по крайней мере, на следующий день. Заказы на выходные или праздничные дни отправляются в понедельник.

Генераторы

---

---

1. Введение

Во всем мире, будь то в слаборазвитых или высокоразвитых регионах. В разных странах генераторы необходимы для множества различных применений.

В дополнение к основной потребности в коммунальном электроснабжении, есть ряд ситуаций, в которых необходимы независимые источники. Приложения для генераторов классифицируются широко:

- коммунальные сети электроснабжения, в которых имеется ряд генераторных установок большой мощности. может работать параллельно

- частные или независимые генераторы, которые могут работать параллельно с общественного питания или изолированы от него.Примеры:

- пиковое сглаживание для снижения максимальной потребности пользователя в электроэнергии; это поможет избежать крупных финансовых штрафов в периоды, как правило, высокой спрос на систему

- резервные аварийные генераторы для защиты питания критических цепей например, больницы или водоснабжение

- временные принадлежности, необходимые строительной отрасли, или в случае поломки

- комбинированное производство тепла и электроэнергии, где сбрасывается тепло от генераторного двигателя. используется для других целей, например, для отопления зданий

- переносные расходные материалы, часто на прицепах, где нет альтернативных поставок в наличии

2. Типы основных генераторов

Два основных типа генераторов - «турбо» или с цилиндрическим ротором и с явнополюсным ротором. генераторы. Оба эти типа являются синхронными машинами, в которых ротор вращается точно синхронно с вращающимся магнитным полем в статоре. Поскольку большинство генераторов относятся к этому классу, он составляет основу большинства секция.

Самыми крупными генераторами, используемыми на крупных электростанциях, обычно являются турбогенераторы.

Они работают на высоких скоростях и обычно напрямую связаны с паром. или газовая турбина.

Общая конструкция турбогенератора представлена ​​на рис. 1. ротор изготовлен из прочной стали и встроен в пазы внутри ротор - это обмотки возбуждения или возбуждения. Внешний статор также содержит обмотки, которые расположены в пазах, опять же для механической прочности и чтобы зубцы между пазами образовывали хороший магнитный путь. Наиболее конструктивных особенностей очень специализированы, например, водородное охлаждение вместо воздуха и прямое водяное охлаждение внутри обмоток статора, поэтому только передаточная ссылка делается на этот класс машины в следующих описания.

В малых и средних диапазонах мощности чаще используется явнополюсный генератор. Пример показан на рис. 2. Здесь обмотки ротора намотаны на полюса, выступающие из центра ротора. В Конструкция статора аналогична по форме изображенному на рисунке статору турбогенератора. на рис. 1.

Рис.1 Конструкция турбогенератора: а - статор, б - ротор, в - узел

Реже используются индукционные генераторы и индукционные генераторы.

Индукционные генераторы имеют простую конструкцию ротора, показанную на Рис. 3, на котором алюминиевые стержни отлиты в стопку пластин. Эти алюминиевые стержни не требуют изоляции, поэтому ротор дешевле в производстве и намного надежнее, чем показанные генераторы на рис. 1 и 5.2. Машина имеет характеристики, подходящие для ветряных турбин. очень хорошо, и они также представляют собой недорогую альтернативу небольшим портативным генераторы.Основное действие индукционного генератора будет описано. далее в этом разделе, но как конструкция, так и работа машина очень похожа на асинхронный двигатель, описанный в разделе 10.

В генераторах индуктивности

используются твердые стальные роторы с прорезями для получения пульсация магнитного потока в статоре при вращении ротора. Эти машины обычно используется на высокой скорости для специализированных приложений, требующих высокой частоты.

Фиг.2 Конструкция явнополюсного генератора: вверху: статор, внизу: ротор

Рис.3 Конструкция индукционного генератора

3. Принципы работы

3.1 Работа без нагрузки

Основная работа всех этих типов генераторов может быть объяснена с помощью два простых правила, первое для магнитных цепей, а второе для напряжение, индуцированное в проводнике при воздействии переменного магнитного поля.

Средство создания магнитного поля с помощью тока в электрическом схемы были объяснены в разделе 2.2.3, а уравнения 2.13 и 2.18 имеют Показано, что поток @ в магнитной цепи с сопротивлением R равен результат магнитодвижущей силы (ммс) F ,, которая сама является результатом тока Z, протекающего в катушке из N витков.

@ = F ,,, IR и F ,,, = IN

Основные магнитные и электрические части явнополюсные генераторы схематически показаны на рис. 4. На рис. 4 (а), постоянный ток подается на катушки ротора через щетки и токосъемники.Произведение тока Z и N витков катушки дает mmf F, так как в уравнении 5.2, и это влияет на сопротивление магнитной цепи к создают магнитный поток, путь которого показан пунктирными линиями на Рис.

4 (б). Когда ротор вращается, магнитная диаграмма, создаваемая МДС F, поворачивается с этим; это иллюстрируется вторым графиком магнитного потока на рис. 4 (б). В разделе 2.2.3 также объяснялось, что когда магнитное поле поток @ проходит через магнитопровод сечением A, в результате чего плотность потока B определяется как B = @IA (5.3)

Рис. 4 Принципы работы генератора --- (b) Вращение магнитного поле с ротором.

На рисунке 5.4 (а) также показан статор с одной катушкой с осевой длиной. 1. Когда ротор вращается, его магнитный поток пересекает эту катушку статора с скорость u. В разделе 2.2.4 было объяснено, что электродвигатель сила (ЭДС) V, где

В = Буль (5.4)

Рис.5 Форма кривой наведенного напряжения

Направление напряжения определяется правилом правой руки Флеминга, как изображенный на рис.2.6.

Рисунок 5.4 (b) показывает, что при вращении магнитного поля плотность потока при изменении обмотки статора. Когда полюсная грань находится рядом с катушкой, Плотность потока в воздушном зазоре B самая высокая, а B падает до нуля, когда полюс находится на расстоянии 90 дюймов от катушки. Следовательно, индуцированная ЭДС или напряжение V изменяется со временем (рис.5) по той же схеме, как и плотность потока по периферии ротора. Форма волны повторяется для каждого оборота. ротора; если частота вращения ротора 3000 об / мин (или 50 красных), то напряжение будет проходить через 50 циклов / с (или 50 Гц).Это способ, которым частота подачи электроэнергии от генератора. Показанный случай на рис. 4 - 2-полюсный ротор, но если 4-полюсный ротор работал при 1500 об / мин, хотя скорость ниже, количество колебаний напряжения в пределах оборот удваивается, и частота 50 Гц также получается. В общее правило, касающееся синхронной скорости n, (об / мин), числа полюсов p а генерируемая частота f (Гц) равна f = a, p / 120 (5.5)

Простой выход напряжения, показанный на рис. 5, может быть доставлен в точку использования («нагрузка») с парой проводов, и этот вид питания известен как однофазный. Если к статору, показанному на рис. 4 (а), добавить больше катушек, и если они расположены на одинаковом расстоянии, то трехфазный выход, как показано на Рис. 6 может быть создан. Эти три фазы условно обозначены буквой «U», «V» и «W». Пики положительного напряжения расположены на одинаковом расстоянии, одна треть цикла отдельно друг от друга.Природа однофазных и трехфазных схемы были объяснены в разделе 2. Три катушки либо питают три отдельные нагрузки, как показано на рис. 7 (а) для трех электрических нагревателей элементы, или, как правило, они расположены либо в виде «звезды», либо «дельты» в обычной трехфазной цепи (рис. 7 (б)).

Рис.6 Трехфазная генерация

В практическом генераторе обмотки статора заделаны в пазы, индуцированное напряжение остается таким же, как если бы обмотка была в зазоре, как показано на рис.4 (б). Кроме того, в практичной машине будет больше, чем шесть щелей, показанных на рис. 6 (а). Это организовано путем разделения простых катушки показаны в несколько суб-катушек, которые занимают отдельные слоты, каждая фаза все еще соединенные вместе, чтобы сформировать непрерывную обмотку. Фигуры 1 и 2 показывают сложность, которая приводит к полной обмотке статора.

Рис.7 Трехфазные соединения

3.2 Влияние нагрузки.

В схемах, показанных на рис.В каждой фазе протекает 7 токов, и эти токи будут иметь форму волны, аналогичную форме волны напряжения, показанной на Рис. 6 (б). Концепция фазового сдвига между напряжением и током в цепи переменного тока, которые содержат индуктивность или емкость, были объяснены в разделе 2.3.2. Если подключена индуктивная или емкостная нагрузка, то формы волны тока будут соответственно «отставать» или «опережать» формы волны напряжения на 90 дюймов. Для случая индуктивной нагрузки, показанного на рис. 6 (а), ток в фазе U будет равен нулю, но ток будет течь в фазах V и W.Видно, что теперь линии магнитного потока охватывают не только ток возбуждения ротора, а также токи статора в фазах V и W. Уравнения 5.1 и 5.2 показывают, что поток является результатом действия м.д. на магнитной цепи, но теперь видно, что mmf - это комбинация ампер-витков от ротора и обмотки статора. Если я, я, N ,, и N, - токи и витки в обмотках статора и ротора. соответственно тогда уравнения 5.1 и 5.2 вместе дают

@ = (IrNr + IsNs) IRm (5,6)

На рис. 6 крестик используется для обозначения потока тока на страницу, а точка показывает ток, текущий со страницы. Видно, что статор токи противостоят току возбуждения в роторе, и их влияние для уменьшения магнитного потока с соответствующим уменьшением генерируемого напряжения. Этот эффект размагничивания называется «реакцией якоря»; это путь в котором закон Ленца (раздел 2.2.4) работает в генераторе.

Подчеркнутые токи в уравнении 5.6 указывают на то, что это векторы и необходимо векторное сложение. Следовательно, эффект реакции якоря зависит от того, насколько токи статора отстают или опережают напряжения (часто называемый «фазой» или «фазовым углом»). Если, например, генератор нагрузка емкостная, токи будут опережать напряжение на 90 ". и они будут противоположны направлению, показанному на рис. 6 для индуктивного нагрузка.Ампер-витки обмоток статора и ротора в этом случае прибавят а поток и генерируемое напряжение будут выше. В случае резистивная нагрузка, ампер-витки статора будут действовать под углом 90 град. к полюса ротора, стремящиеся концентрировать поток к задней кромке полюса и создавая магнитное насыщение здесь, когда большие токи статора поток; это снижает магнитный поток и выходное напряжение, но не так сильно, как в случае индуктивной нагрузки.

На выходное напряжение влияет не только реакция якоря, но и падением напряжения в обмотке статора.Это падение напряжения частично из-за внутреннего сопротивления обмотки и частично из-за магнитного потока, который связывает обмотку статора, но не обмотку ротора; этот поток известен как 'Zenkugeflid и проявляется в электрической цепи статора как утечка индуктивность, которая также создает падение напряжения. Фазовый угол между токи и напряжения статора будут влиять на это падение напряжения, вызывая большее падение при запаздывающих токах и отрицательное падение (увеличение) напряжение при опережающих токах.

Следовательно, для поддержания постоянного выходного напряжения необходимо: для изменения тока возбуждения в роторе для компенсации нагрузки условия. Изменение тока ротора для этого показано на рис. 8.

Рис. 8 Изменение тока возбуждения в зависимости от тока нагрузки для поддержания постоянное выходное напряжение

Рис.9 Гармонические искажения

3.3 Демпфирование переходных процессов

Переходные изменения нагрузки статора приводят к изменению магнитного потока в роторе полюс, и если это может быть организовано, это изменение потока индуцирует напряжение и поток тока в полюсной поверхности, этот ток будет противодействовать изменению в потоке статора.Для этого обычно вставляют в лицевую часть полюса набор алюминиевых или медных «демпферных» стержней, соединенных с обоих концов кольцо или торцевая пластина для образования токопроводящей клетки на лицевых поверхностях полюсов.

Клетка демпфера оказывает значительное влияние на переходный ток. поток в статоре, особенно в случае короткого замыкания. Кроме того, если нагрузка в трех фазах несимметрична, индуцированные токи в демпферная клетка будет действовать, чтобы уменьшить искажение формы волны и уменьшить асимметрия выходных фазных напряжений.Однофазный генератор представляет собой серьезный случай асимметрии, и для этого требуется очень осторожная демпферная клетка конструкция из-за высоких наведенных токов.

Клетка также помогает гасить механические колебания скорости ротора. о синхронной скорости при параллельном подключении генератора с другими машинами.

В противном случае эти колебания могут стать нестабильными и привести к полюсам. "скольжение" относительно частоты, установленной другими генераторами, и в результате при потере синхронизма.

Такое состояние немедленно обнаруживается защитой генератора. цепи и генератор будут изолированы от сети.

3.4 Форма сигнала напряжения

Указанная форма волны напряжения для генератора обычно представляет собой синусоидальную волну. с минимальными искажениями. Источник синусоидальной волны имеет преимущества для многих нагрузок. потому что сводит к минимуму потери в оборудовании; это особенно корпус с двигателями и трансформаторами.

Форма волны напряжения практического генератора обычно содержит некоторые искажения. или гармоники, как показано на рис.9. Искаженная форма волны, показанная на рис. 9 (а), может быть представлена ​​как серия гармоник, состоящая из основной гармоники. требуемая частота и ряд более высоких частот, которые кратны основной частоты.

Гармонические искажения рассчитываются с использованием анализа Фурье или другого средства получения спектра гармоник. Пример спектра показан на рис. 9 (б). Искажение определяется «коэффициентом искажения», где

(5.7)

Коэффициент искажения = (E V;) lnIV,

В уравнении 5.7, V - величина n-й гармоники, VI - величина фундаментального.

Генератор может быть сконструирован для производства минимальный коэффициент искажения.

Высокочастотные «щелевые гармоники» возникают из-за искажений в воздухе. волна плотности потока в зазоре, создаваемая щелевыми отверстиями статора. Искажения можно уменьшить, наклонив пазы статора так, чтобы они больше не параллельны валу ротора, а образуют часть спирали.В пазы часто смещены на величину, близкую к шагу между одним статором слот и следующий.

Второй шаг - использовать более одного паза статора на полюс для каждой фазы. обмотка; На рис.10 показана обмотка с тремя пазами статора на полюс для каждого фаза. Это лучше распределяет эффект намотки и снижает гармоники.

Рис.10 Расположение пазов и обмотки

Гармоники также могут быть уменьшены за счет «короткого шага» обмотки статора, как изображенный на рис.10. За исключением самых маленьких машин, большинство генераторов имеют двухслойная обмотка, в которой одна сторона катушки вставлена ​​в паз над обратной стороной другой катушки. Самый простой (полностью разбитый) обмотка имеет все стороны катушки одной фазы в пазах над сторонами возврата катушек в той же фазе, но за счет смещения одного слоя обмотки по отношению к другому гармоники уменьшаются.

Четвертый метод - придать лицевую сторону полюса ротора так, чтобы воздушный зазор между ротором и статором больше на концах.Это предотвращает форма «плоской вершины» для волны потока в воздушном зазоре и, следовательно, уменьшает искажение напряжения.

Наконец, отрегулируйте расстояние между стержнями амортизатора на лицевой стороне полюса и надлежащим образом выбор длины дуги на поверхности полюса снижает высокочастотные гармоники которые создаются токами, наведенными в стержнях при прохождении пазы статора.

4. Автоматический регулятор напряжения (АРН)

В то время как некоторые небольшие генераторы обладают способностью производить в разумных пределах постоянное напряжение при изменении нагрузки, это ясно из предыдущих пояснений что требуется некоторая форма автоматического регулирования напряжения в обычном виде генератора.Этот регулятор называется автоматическим регулятором напряжения. или AVR, и он основан на принципе управления с обратной связью.

Основа этого управления с обратной связью показана на рис. 11. Выходные данные напряжение преобразуется, как правило, через трансформатор или резисторную сеть, к низковольтному сигналу постоянного тока, и этот сигнал обратной связи вычитается из фиксированное «опорное» напряжение для выдачи сигнала «ошибки».

Сигнал ошибки перед усилением обрабатывается «компенсатором». для управления током возбуждения ротора.Изменение тока возбуждения ротора производит изменение выходного напряжения, замыкая контур управления. Если «усиление» контура управления достаточно велико, тогда требуется лишь небольшая ошибка чтобы произвести необходимое изменение тока возбуждения и выходного тока поэтому останется практически постоянным.

Высокий коэффициент усиления может привести к нестабильности в цепи с колебаниями в выходном напряжении; Назначение компенсирующей схемы - включить небольшие ошибки должны обрабатываться стабильно.Самая распространенная форма компенсатора представляет собой схему ПИД, в которой погрешность увеличивается пропорционально (P), интегрированная (I) и дифференцированный (D) в трех параллельных цепях перед добавлением все вместе. Многие АРН имеют регулировочные потенциометры, которые позволяют каждого канала необходимо варьировать для достижения наилучшей производительности. Интегральный член позволяет достичь выхода компенсатора при нулевой ошибке, и это дает минимальную ошибку в выходном напряжении.

Компоновка коммерческого АРН показана на рис.12.

Рис.11 Регулировка напряжения с обратной связью

Рис.12 Схема автоматического регулятора напряжения (АРН)

Многие AVR теперь предлагаются с цифровой схемой. Принцип петля обратной связи остается прежней, но сигнал обратной связи преобразуется в цифровая форма с использованием аналого-цифрового преобразователя. Расчеты выполняется в цифровом виде в микропроцессоре, а выход включается или выключается, используя широтно-импульсная модуляция (ШИМ) для изменения среднего уровня постоянного тока, подаваемого на обмотка возбуждения ротора.В качестве альтернативы фазовый угол тиристора мост можно использовать для изменения выходного уровня; это известно как фазовый угол контроль.

Постоянное совершенствование силовых электронных устройств управления и процессора power приносит дальнейшие успехи в управлении напряжением и скоростью, с большим гибкая защита генератора и его подключенных цепей. Пример из последних разработок - генератор постоянной частоты с регулируемой частотой вращения. от Generac Corporation; это показано на рис.13. Это состоит питания генератора на постоянных магнитах с регулируемой частотой вращения двигателя схема силового электронного преобразователя частоты с постоянным выходом Частота 50 Гц или 60 Гц. Микропроцессор используется для управления переключением выходных устройств и регулировать частоту вращения двигателя в зависимости от нагрузка, приложенная к генератору. При низком потреблении мощности частота вращения двигателя составляет уменьшен для минимизации шума, повышения эффективности и увеличения срока службы. Результат - экономия объема и веса генератора.

Фиг.13 Генератор постоянной частоты с регулируемой частотой вращения

5. Бесщеточное возбуждение

Хотя некоторые генераторы все еще производятся со щетками и токосъемниками для обеспечения тока ротора, как показано на рис. 4, большинство из них теперь имеют бесщеточная система возбуждения. Два основных метода синхронного генераторы - это отдельные возбудитель и конденсаторное возбуждение, и эти описаны в следующих разделах.Также включен для удобства вот краткое описание индукционных генераторов, так как они также обеспечивают бесщеточная система.

5.1 Отдельный возбудитель

Самый распространенный способ подачи постоянного тока на Обмотка ротора без щеток и токосъемников показана на рис. 14.

Рис.14 Отдельный бесщеточный возбудитель

Рис.15 Врезка генератора переменного тока

Выход AVR управляет постоянным током If через полюса возбудителя, которые смонтированы в станине статора.Затем статор производит стационарный поток, который индуцирует напряжение в обмотке ротора при ее вращении. На рисунке 5.15 показано, что ротор возбудителя установлен на том же валу, что и главный генератор. Напряжение переменного тока, создаваемое обмоткой ротора возбудитель преобразуется в постоянный ток с помощью мостового выпрямителя, который также установлен на валу ротора. Этот выпрямительный блок четко показан в конце вал на рис. 18. Выход постоянного тока выпрямителя подключен к обмотки несущего винта проводниками, проложенными в пазу вдоль вала ротора.Индуктивность катушек ротора главного генератора обычно достаточна. для сглаживания пульсаций на выходе мостового выпрямителя.

Питание АРН обеспечивается отдельным возбуждением. обмотка статора главного генератора или небольшого генератора на постоянных магнитах установлен на валу главного генератора. Это часто называют «пилотный возбудитель». Преимущество пилотного возбудителя в том, что генератор имеет источник энергии, доступный при вращении вала; напряжение подается на АРН полностью независимо от нагрузки генератора и там не полагаться на остаточный магнетизм для запуска процесса самовозбуждения.Первый метод основан на остаточном потоке в магнитной цепи главный генератор для запуска самовозбуждения.

Пилотный возбудитель также позволяет генератору подавать ток на подключенная сеть даже при коротком замыкании, что обеспечивает высокий ток для обнаружения реле защиты, которые затем отключат неисправный схема. Если АРН питается от обмотки возбуждения в основной статора генератора, напряжение питания очень мало, когда обмотки статора возникло короткое замыкание, и AVR не может управлять адекватным ток возбуждения ротора.

Один производитель использует две обмотки возбуждения для подачи напряжения от АРН в условиях короткого замыкания, так что подается достаточный ток в неисправность для отключения системы защиты. Во время короткого замыкания Плотность потока в воздушном зазоре в этих машинах демонстрирует ярко выраженную третью гармонику компонент. Эта составляющая индуцирует напряжение в катушках одной из катушек возбуждения. обмотки с шагом 1/3 и, следовательно, обеспечивают напряжение к АРН в условиях короткого замыкания.Вторая обмотка возбуждения имеет фундаментальный характер и обеспечивает основной привод для AVR при нормальных условиях. условия эксплуатации. Утверждается, что производительность этой системы сравним с машиной, использующей возбудитель на постоянных магнитах.

Другой метод подачи напряжения на АРН при коротком замыкании. Условия - это последовательный трансформатор, управляемый выходным током генератора.

Рис.16 Конденсаторное возбуждение

5.2 Конденсатор возбуждения

Использование этого метода обычно ограничивается однофазными генераторами. с номинальной мощностью менее 10 кВт.

К отдельной обмотке возбуждения в статоре подключен конденсатор. прямо через его выход, как показано на Рис. 16. Ротор обычно выпуклой конструкции, как описано ранее, но в этом случае обмотка ротора закорочена через диод.

Во время пуска остаточный магнитный поток в корпусе ротора вызывает небольшое напряжение. в обмотке возбуждения статора и через конденсатор протекает ток.Этот ток создает две волны магнитного потока вокруг воздушного зазора генератор. Одна волна движется в том же направлении, что и ротор, к создать реакцию якоря, описанную в подразделе 3.2. Вторая волна движется в направлении, противоположном ротору, и индуцирует напряжение в обмотки ротора с удвоенной выходной частотой. Ток циркулировал в обмотки ротора этим индуцированным напряжением выпрямляются диодом до производят постоянный ток. Этот постоянный ток увеличивает магнитный поток в машина, которая, в свою очередь, пропускает больше тока через возбуждение статора обмотка, которая, в свою очередь, производит больший ток ротора.Это самовозбуждение процесс продолжается до тех пор, пока поток не достигнет точки, в которой магнитная цепь насыщена, и в результате получается стабильное напряжение. Процесс также производит внутреннее действие АРН, так как любой ток нагрузки в выходной обмотке статора индуцирует больший ток ротора, чтобы компенсировать эффект реакции якоря.

5,3 Генератор индукционный

Объясняются принципы и конструкция асинхронного двигателя с сепаратором. в разделе 10.Если трехфазный двигатель этого типа находится под напряжением, он будет ускоряться как двигатель до скорости, близкой к его синхронной скорости. Как показано в уравнении 5.5 синхронная скорость для 4-полюсной машины, работающей при 50 Гц будет 1500 оборотов в минуту. Если машина движется быстрее, чем синхронная двигателем или другим первичным двигателем крутящий момент машины меняется на обратное и электрическая мощность подается в подключенную цепь.

В простой форме ветряного генератора используется индукционная машина с приводом от ветряком.Индукционная машина сначала подключается к трехфазной питания, и, действуя как двигатель, он разгоняет турбину почти до синхронная скорость. В этот момент крутящий момент, создаваемый ветряной турбиной достаточна для дальнейшего разгона агрегата, скорость превышает синхронную скорости, и индукционная машина становится генератором.

Также можно использовать индукционную машину в качестве генератора, где отдельного сетевого питания нет.В этом случае необходимо для самовозбуждения машины, и это достигается подключением конденсаторов через обмотку статора, как показано на рис. 17 (а). Ведущий ток циркулирующий через конденсатор и обмотку образует бегущую волну ммс воздействуя на магнитную цепь машины. Эта бегущая волна вызывает токи в обойме ротора, которые, в свою очередь, создают бегущую магнитную волну необходимо для наведения напряжения статора. Для этого некоторые машины иметь обмотку возбуждения в статоре, отдельную от основной выходная обмотка статора.На рисунке 5.17 (b) показан однофазный вариант цепь возбуждения конденсатора.

Рис.17 Самовозбуждение индукционного генератора: (а) трехфазный (б) однофазный Индукционный генератор небольших размеров может обеспечить низкую стоимость альтернатива синхронному генератору, но имеет относительно низкую производительность при питании нагрузки с низким коэффициентом мощности.

6. Строительство

6,1 Статор

Сердечник статора состоит из пакета тонких стальных листов или пластин. которые имеют штампованную форму и электрически изолированы друг от друга.либо тонким покрытием, либо оксидным слоем, который образуется во время термическая обработка. Используемая сталь имеет небольшое содержание кремния, как описано. в разделе 3; это увеличивает удельное сопротивление стали и, следовательно, снижает потери из-за вихревых токов. Сталь тщательно обрабатывается чтобы минимизировать гистерезисные потери, потому что весь сердечник статора подвергается воздействию переменного магнитного потока. В больших турбогенераторах сердечник состоит из сегментов, а сталь с ориентированной зернистостью используется для уменьшения потери дальше.

Обмотки статора расположены в осевых пазах сердечника статора, которые формируются формой пластин. За исключением высоковольтных машин, отдельные витки обмотки намотаны медным проводом, покрытым со слоем полиэфирной / полиамидной эмали толщиной около 0,05 мм. Пазы облицованы жестким изоляционным листом, обычно толщиной примерно 0,25-0,5 дюйма. мм толщиной; популярным материалом является ламинат майлара и номекса. Катушки пропитаны смолой для придания обмотке механической прочность, а также для улучшения теплопередачи от меди к охлаждающий воздух.Обмотки, работающие на разное напряжение, например три фазы, имеют дополнительный лист изоляционного материала, разделяющий их на край намотки. Общее руководство по изоляционным материалам и используемые процессы приведены в разделе 3.

Установка сердечника статора в раму различается в зависимости от размер машины, но в большинстве генераторов среднего размера расположение показано на рис. 15. На обоих концах рамы установлены подшипники. кожухи, в которых устанавливается вал ротора.Эти кожухи или концевые раструбы отливаются на станках меньшего и среднего размера и изготавливаются в больших размерах. Генератор часто устанавливается непосредственно на двигатель, и в этом случае обычно удаляют подшипник со стороны привода и используют задний подшипник двигателя, чтобы найти вал генератора.

6.2 Ротор

Уже отмечалось, что конструкция турбогенератора очень специализированные, и ротор для этих машин здесь не рассматривается.Однако даже внутри класса явнополюсных генераторов совершенно разные формы конструкции ротора используются в зависимости от размера.

В генераторах мощностью примерно до 500 кВт используются пластины ротора, которые штампованы. одним куском. В машинах большего размера столбы изготавливаются отдельно от штабелей. ламелей, и каждый полюс прикрепляется шпонкой на крестовина, которая установлена ​​на валу ротора. В больших высокоскоростных машинах столбы могут быть изготовлены из прочной стали для дополнительной прочности и уменьшения механическое искажение; эти твердые опоры привинчены к валу, как показано на рисунке. в большой 4-полюсной машине на рис.18.

Тип обмоток ротора также зависит от размера машины. Поскольку отношение площади поверхности к объему больше в змеевиках небольшого размера. генераторы, их легче охладить. Генераторы мощностью более 25 кВт поэтому используйте "многослойную" катушку, в которую помещается каждый слой катушки. точно в бороздки, образованные нижележащим слоем; это проиллюстрировано на рис. 19. Можно использовать проволоку прямоугольного сечения для минимизации сечение катушки.Самый простой и дешевый способ сделать катушки, часто используется в небольших машинах, заключается в намотке их полуслучайным образом, как показано на рисунке. на рис. 20. В любом случае катушки пропитываются после намотки, как обмотки статора для придания дополнительной механической прочности и улучшения передача тепла за счет удаления воздушных пустот внутри змеевика.

Катушки испытывают значительные центробежные нагрузки при вращении ротора. на полной скорости, и они обычно удерживаются на обоих концах шеста стержнями и клиньями в межполюсных пространствах, как показано на рис.18.

Рис.18 Большой явнополюсный ротор

6.3 Охлаждение

Надлежащее охлаждение - важная часть конструкции и производительности генератора. Принудительное охлаждение необходимо из-за необходимой высокой плотности потерь. экономно использовать магнитные и электрические материалы в генераторе.

Наиболее критичными участками машины являются обмотки, особенно обмотка ротора. В разделе 3 объясняется, что ожидаемая продолжительность жизни системы изоляции быстро снижается, если ее рабочая температура превышает рекомендуемые температуры.Поэтому это очень важно для надежности. что система охлаждения предназначена для поддержания температуры обмоток в этих рекомендуемых пределах. Как показано в Таблице 3.4, изоляционные материалы и системы обозначаются серией букв в зависимости от их температуры возможности. Поскольку улучшенная изоляция с более высокой температурой стали доступными, это было принято в обмотках генератора, и поэтому обычный класс утеплителя вырос из класса А (40-50 лет назад) через класс E и класс B в класс F и класс H, последние два системы, обычно используемые в настоящее время.Доступны материалы класса H и проверенная, и эта система получает все большее распространение. Важно часть процесса тестирования генератора заключается в том, чтобы убедиться, что система охлаждения поддерживает температуру обмотки в заданных пределах, и это объяснено позже в подразделе 8.

В турбогенераторах уже отмечалось, что очень сложные системы с использованием водорода и деионизированной воды в обмотках статора. В охлаждение малых и средних машин осуществляется потоком воздуха вращается вокруг машины вентилятором, установленным на роторе.

Рис.19 Ротор с многослойной обмоткой

Типичная компоновка показана на рис. 15. В этом случае охлаждение воздух всасывается через воздуховоды; затем он проходит через воздушный зазор машина и воздуховоды вокруг задней части сердечника статора до достижения центробежный вентилятор, который затем удаляет воздух из машины. Есть множество вариантов системы охлаждения, особенно для более крупных генераторов. В некоторых машинах есть замкнутый контур циркуляции воздуха, охлаждаемый вторичным теплообменник, отводящий тепло в атмосферу.Это результаты в большом и часто прямоугольном кожухе генератора, как показано на рис. 21.

Рис.20 Роторы с произвольной обмоткой

Рис.21 Генератор с воздушным охлаждением с замкнутым контуром

7. Номинальные характеристики и характеристики

Для того, чтобы можно было выбрать генератор для конкретного применения, производители выдают данные спецификации. Это можно использовать и интерпретировать в соответствии со следующими разделами.

7.1 Номинальная мощность

Ключевым аспектом спецификации является номинальная мощность генератора, которая обычно выражается в полной мощности (ВА, кВА или МВА) при подаче максимальной нагрузки при номинальном коэффициенте мощности, предполагаемом быть 0,8. Номинальная мощность обычно рассчитана на непрерывную работу. при максимальной температуре окружающей среды 40 ° C. Если в машине есть специальный кратковременный номинал. На паспортной табличке должны быть указаны сроки эксплуатации.

Номинальная мощность генератора данного размера зависит от размера и скорость машины:

Номинальная выходная мощность = K x Di x L, x n, (5.8)

... где Dg - диаметр отверстия статора, L - длина сердечника статора и n - скорость.

K - расчетная константа, которая пропорциональна произведению воздуха. магнитная индукция в зазоре и плотность тока статора.

Номинальная мощность машины снижается при температуре окружающей среды, превышающей 40 ° C и на высоте более 1000 м над уровнем моря. Последнее потому, что уменьшается плотность воздуха и снижается его способность охлаждать машину.Для этих условий применяются коэффициенты снижения номинальных характеристик, и типичные значения: сведены в Таблицы 1 и 2.

Таблица 1 Типичные коэффициенты снижения номинальных характеристик изоляции класса H при температуре окружающей среды выше 40 ° C Таблица 2 Типичные коэффициенты снижения номинальных характеристик на высоте

7.2 Реактивное сопротивление

Генератор может характеризоваться несколькими реактивными сопротивлениями, каждое из которых является полезным. в разработке требований к производительности и защите при различных обстоятельства.К ним относятся синхронное реактивное сопротивление, переходное реактивное сопротивление, субпереходное реактивное сопротивление, реактивное сопротивление Потье, а также отрицательные и отрицательные реактивные сопротивления нулевой последовательности.

Субпереходное реактивное сопротивление представляет собой выходное сопротивление генератора. в течение первых нескольких циклов после короткого замыкания в генераторе терминалы. Он используется для выбора защитных реле для подключенных цепь нагрузки. Чем ниже значение сверхпереходного реактивного сопротивления, тем больше обременительным является требование защиты.

Переходное реактивное сопротивление представляет собой полное сопротивление машины в течение небольшого более длительный период и имеет отношение к производительности генератора и его АРН в условиях изменяющейся нагрузки. Низкое переходное реактивное сопротивление полезно реагируя на изменения нагрузки.

Связанные с субпереходным и переходным реактивными сопротивлениями постоянные времени которые определяют скорость затухания этих реактивных сопротивлений.

Реактивные сопротивления обратной и прямой последовательности влияют на производительность генератора при питании несимметричной трехфазной нагрузки.3 / с)

момент инерции ротора

Масса генератора

КПД при полной, 3/4, 1/2 и 1/4 нагрузке

Сопротивление обмотки статора

реактивных сопротивлений и постоянных времени, как указано в подразделе 7.2

Максимальный ток короткого замыкания, создаваемый генератором

Типовые значения для генератора мощностью 200 кВт показаны в таблице 3.

Таблица 3 Типовые параметры генератора 200 кВт

8. Тестирование

Типовые испытания проводятся производителями для подтверждения того, что конструкция соответствует его спецификациям, и производственные испытания проводятся для проверки что каждая машина в том виде, в котором она произведена, соответствует характеристикам и безопасности стандарты.

Эти тесты обычно включают:

- испытания под полной нагрузкой для измерения превышения температуры обмоток машин и изоляция. Повышение температуры рассчитывается по изменению сопротивления. обмоток статора.

- тесты для определения тока возбуждения, необходимого для доставки заданного выходное напряжение. Это делается для условий разомкнутой цепи, а также для различные токи нагрузки и коэффициенты мощности. Результирующие кривые обычно известные как кривые «насыщенности».

- тесты на короткое замыкание для определения тока, который может короткое замыкание генератора в подключенной нагрузке

- кратковременные остатки короткого замыкания для определения субпереходных и переходных процессов реактивные сопротивления и постоянные времени

- испытания на превышение скорости, чтобы подтвердить, что ротор не деформируется и не разрушается.Это испытание обычно проводится при 150% номинальной скорости и на полной мощности. номинальная температура.

Результаты этих испытаний используются для расчета описанных данных. в подразделе 7, пример которого показан в Таблице 3.

Теперь это необходимо для любого генератора, производимого или импортируемого в Европейский Союз, что соответствующие директивы ЕС выполняются посредством сертификации. Строго говоря, производитель генераторной установки, включая двигатель. и все средства управления, которые отвечают за эту сертификацию, но многие производители генераторов и АРН окажут помощь в проведении испытаний.

9. Стандарты

Ведущие международные, региональные и национальные стандарты, принятые показаны пользователи и поставщики генераторов для производства и испытаний. в таблице 4.

Таблица 4 Международные, региональные и национальные стандарты, касающиеся генераторов

.