Генераторные установки

1.

Генераторные
установки

2.

Генератор
Генератор
служит для питания током
электроприборов при работе двигателя
на средних и больших оборотах, а также
для подзарядки батареи аккумуляторов.
Генератор
является
основным
источником
тока
в
системе
электроснабжения автомобиля.

3.

Генератор
Действие электрогенераторов
основано
на
явлении
электромагнитной индукции.
По
принципу
действия
устройству генераторы бывают
постоянного тока
переменного тока.
и

4.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Простейший
генератор
постоянного тока состоит из
магнита, проводящей рамки
и
двух
полуколец
со
щетками.
Два полукольца и щетки
составляют коллектор.
В электронике коллектором
чаще
всего
называется
элемент,
к
которому
подводят электрический ток
(от англ. collect – собирать).
Щетки в свою очередь
соединены
между собой
нагрузкой (участком цепи, в
которой будет происходить
энергопотребление).

5.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Для того чтобы ток стал
вырабатываться
генератором,
необходимо
привести проводящую рамку
в движение. В рамке при
этом
возникают
токи,
направление
которых
определяется по
правилу буравчика. Ток от
рамки
передается
коллектору
(двум
полукольцам),
а
от
коллектора через щётки ток
идет к нагрузке .

6.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Т.к. коллектор состоит
из 2-х прерывающихся
полуколец, то каждые
полпериода вращения
рамки будет наступать
момент, при котором
полукольца не будут
касаться щёток. Это
значит, что величина
тока
меняется
от
максимума до 0.

7.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
При
дальнейшем
вращении
рамки,
направление тока в ней
изменится
на
противоположное, но во
внешней цепи ток будет
протекать в прежнем
направлении,
т.к.
произошло переключение
полуколец
на
другие
щётки.
Это явление называют выпрямительным эффектом
коллекторно-щёточного узла.

8.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Для снижения пульсаций напряжения
на
выходе
генератора,
в
якорь
укладывают не одну, а несколько
обмоток. На рисунке показано, как
снизится пульсация напряжения при
наличии двух обмоток якоря.
В реальных конструкциях генераторов для того чтобы ток был
постоянным не только по значению, но и по величине коллектор
выполняют из большого количества пластин (минимум – 36 шт.) и
проводящих рамок.

9.

НЕДОСТАТКИ
ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Низкие надёжность и срок службы
коллекторно-щёточного узла
Большие габариты и масса
Расход меди в 2 – 2,5 раза больше, чем в
генераторе переменного тока той же
мощности

10.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Ротор – многополюсный
постоянный магнит
2. Статор
3. Статорные обмотки

11.

Упрощённая схема генератора
переменного тока
1. Статор
5. Контактные кольца и щётки
2. Статорные (фазные) обмотки
6. Диоды выпрямительного блока
3. Полюса электромагнита ротора 7. Воздействие магнитного поля
4. Обмотка возбуждения (роторная
ротора на статорные обмотки
обмотка)

12.

Упрощённая схема генератора
переменного тока

13.

Магнитный поток
в генераторе переменного тока

14.

Напряжение на выходе генератора

15.

ЭДС,
индуцируемая в обмотках фазы
Еф=4,44·ƒ·ω·kоб·Ф
где ƒ - частота тока,
f = p·nр /60, p – число пар полюсов (р=6), nр – частота
вращения ротора
ω - число витков обмотки одной фазы,
kоб - обмоточный коэффициент, зависит от числа
пазов статора, kоб =z/2·p·m, где z – число пазов (z=36),
m – число фаз (m=3).
Ф – магнитный поток.

16.

Электрическая схема генератора
переменного тока
Обмотка
возбуждения
Фазные обмотки
Выпрямительный
блок

17.

Схема генератора Г-221

18.

Устройство генератора переменного тока

19.

Устройство генератора переменного тока

20.

Устройство генератора переменного тока

21.

Генератор
37.3701

22.

Устройство генератора Г-221

23.

Устройство генератора переменного тока

24.

Выпрямительные блоки

25.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Uг
Uном
0
nр0
nр

26.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Iв, А
Iв max
Iн=Iном
3
Iн=0,5·Iном
2
Iн=0
1
Iв min
0
nр0 2000
4000
6000
-1
n
,
мин
р max р
8000 n
Скоростная регулировочная характеристика – зависимость IВ от nр
при различных значениях тока нагрузки.

27.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Токоскоростная характеристика
Iн
Iн max
Iн ном
0
nр0
nр ном
nр max
nр

28.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Uг
nр max
nрр
nр0
Uг ном
0
Iн р
Из внешних характеристик
определяется максимальная
сила тока нагрузки Iнmax,
которая
создается
при
заданном
значении
напряжения.
Iн max
Iн
Внешняя характеристика генератора с независимым возбуждением

29.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕНТИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА В РЕЖИМЕ
ХОЛОСТОГО ХОДА
nрmax
Ud
nрср
npр
npр
Ud ном
0
Iв max
Iв
Характеристика вентильного генератора в режиме холостого хода –
зависимость выпрямленного напряжения от силы тока возбуждения
при отключенной нагрузке и постоянной частоте вращения ротора:
nрmax, nрср, npр, nрo – частоты вращения ротора соответственно
максимальная, средняя, расчетная и начала отдачи;
Ud ном – выпрямленное номинальное напряжение

30.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Генератор переменного тока
обладает свойством
самоограничения
максимальной силы тока,
отдаваемого в нагрузку.
Существуют три причины самоограничения Imax :
1. При увеличении тока в обмотках статора, усиливается его магнитное
поле. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля
ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.
Благодаря этому в катушках статора наводится меньшая ЭДС и
величина максимальной силы тока, отдаваемого генератором,
ограничивается.
2. При протекании по статорным обмоткам тока происходит их разогрев.
С увеличением температуры растёт активное сопротивление.
3. С ростом частоты переменного тока растёт индуктивная
составляющая сопротивления обмоток статора.

31.

Элементы электрических схем
Индуктивность
Катушка, как и конденсатор, кроме активного
омического сопротивления обладает реактивным. У
катушки оно называется индуктивным. Величина
индуктивного сопротивления зависит от индуктивности
катушки и частоты тока, протекающего через катушку.