Основные сведения об авиационных генераторах

1.

Тема №3
Авиационные генераторы
Занятие№1
Основные сведения об авиационных
генераторах.

2. Вопросы занятия:

1. Назначение и принцип действия генераторов
переменного и постоянного тока.
2. Основные сведения о генераторах
постоянного тока.
• ЭДС и напряжение генераторов.
• Электромагнитный тормозной момент.
• Реакция якоря.
• Коммутация тока.

3. Вопрос №1. Назначение и принцип действия генераторов переменного ~I и постоянного –I тока.

Генераторы предназначены для преобразования
механической энергии в электрическую.
Принцип
действия

4.

Историческая справка

5. Майкл Фарадей

1791 – 1867 г.г., английский физик,
Почетный член Петербургской
Академии Наук (1830),
Основоположник учения об электромагнитном поле; ввел понятия
«электрическое» и «магнитное поле»;
высказал идею существования
электромагнитных волн.
1821 год: «Превратить магнетизм в
электричество».
1831 год – получил электрический ток с
помощью магнитного поля

6. 29 августа 1831 года

«На широкую деревянную катушку была
намотана медная проволока длиной в 203
фута и между витками её намотана проволока
такой же длины, изолированная от первой
хлопчатобумажной нитью.
Одна из этих спиралей была соединена с
гальванометром, другая – с сильной
батареей… При замыкании цепи наблюдалось
внезапное, но чрезвычайно слабое действие
на гальванометре, и то же самое действие
замечалось при прекращении тока. При
непрерывном же прохождении тока через
одну из спиралей не удалось обнаружить
отклонения стрелки гальванометра…»

7. 17 октября 1831 года

17
октября
1831
Электромагнитная индукция –
физическое явление,года
!
заключающееся в
Электрический
возникновении вихревого
электрического ток возникал
поля, вызывающеготогда,
электрический когда
ток в проводник
замкнутом контуре
при
изменении
оказывался
потока магнитной индукции через
в области
поверхность, ограниченную этим
действия
контуром.
Возникающий переменного
при этом ток
магнитного поля.
называют

8.

9. Закон электромагнитной индукции

В проводнике, пересекающем магнитное поле, наводится ЭДС Е,
мгновенное значение которой пропорционально магнитной индукции В,
активной длине проводника L и скорости пересечения проводником
магнитных силовых линий V:
•где е — мгновенное значение ЭДС индукции;
•В—магнитная индукция;
• l—длина проводника;
•V—скорость движения проводника относительно поля.

10. Закон электромагнитной индукции

Направление индуцированной ЭДС определяется правилом
правой руки: если правую руку расположить в магнитном поле
так, чтобы магнитные силовые линии были направлены в ладонь,
а большой палец, отогнутый в плоскости ладони на угол 90°,
показывал направление движения проводника относительно
магнитного поля, то остальные пальцы, вытянутые в плоскости
ладони, покажут направление индуцированной в проводнике ЭДС

11. Принцип действия генераторов ~I и –I тока

Принцип действия электрических генераторов основан на
использовании закона электромагнитной индукции.

12. Период (Т) – это время, в течение которого ЭДС (ток) совершает одно полное колебание. Частота тока (f) - число таких колебания в одну секунду. Ч

Период (Т) – это время, в течение которого ЭДС (ток) совершает одно
полное колебание.
Частота тока (f) - число таких колебания в одну секунду.
Частота измеряется в герцах (Гц).
где p - число пар полюсов;
n - частота вращения генератора, об/мин.
Генераторы, у которых частота переменного тока пропорциональна
частоте вращения, называются синхронными.
На летательных аппаратах чаще всего применяются трехфазные
генераторы, имеющие три обмотки, в которых наводятся ЭДС одинаковой
частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120°.
Якорь - обмотка машины, в которой индуцируется ЭДС.
При соединении обмоток в звезду, линейное напряжение:

13.

14. Закон электромагнитных сил.

На проводник с током,
находящийся в
магнитном поле
действует эл.магн.сила
Фэм., величина
которой=BLI.

15.

16. Правило левой руки

Направление силы,
действующей на проводник с током
в магнитном поле, можно
определить, пользуясь правилом
левой руки. Если левую руку
расположить так. Чтобы линии
магнитного поля входили в ладонь
перпендикулярно к ней, а четыре
пальца были направлены по току.
То отставленный на 900 большой
палец покажет направление
действующей на проводник силы.

17. Конструкция

Вал
Конструкция
Обмотка
возбуждения
Угольные щётки
обмотка якоря
Сердечник якоря
Коллектор

18. Основные части генератора и их назначение.

ротор и статор – подвижная и неподвижная части.
Индуктор (обмотка возбуждения либо постоянные магниты) – служит
для создания основного магнитного потока.
Сердечники ротора и статора – магнитная система,
предназначена для проведения (пропускания) основного
магнитного поля (потока) и придания ему необходимой
конфигурации.
Обмотки ротора и статора –токоведущая часть,
предназначена для проведения (пропускания) электрического тока.
Якорь – часть генератора, где происходит преобразование
энергии из одной формы в другую за счёт взаимодействия основного
магнитного потока и тока в обмотке якоря.

19.

20.

21.

22.

23.

Статор – ферромагнитный цилиндр который выполняют из отдельных
изолированных стальных листов для ↓ потер из-за возникновения
вихревых токов.
Внутри статоры устанавливаются полюса – т.е. стальные сердечники,
на которые одеваются обмотки возбуждения ( ОВ), по ней протекает
ток . Статор с торцов закрывается подшипниковыми щитами, в которые
устанавливается ротор.
Ротор (якорь) - стальной барабан, спрессованный из отдельных листов
электротехнической стали, в пазах которого уложена обмотка якоря,
концы которой подпаиваются к коллекторным пластинам. По коллектору
скользят щётки, которые устанавливаются в
щётко-держатели . Щётко-держатели устанавливаются на
подшипниковом щите.

24.

Обмотка якоря – совокупность проводников, уложенных в пазы якоря
и соединённых между собой коллекторными пластинами по
определенной схеме.
Секция обмотки – минимальная часть обмотки соединённая с двумя
коллекторными пластинами. Секции могут быть одновитковыми,
многовитковыми.
Кольцевой якорь – полый ферромагнитный цилиндр на котором
спирально наматана обмотка.
Барабанный якорь – сплошной ферромагнитный цилиндр на
поверхности которого имеются пазы в которые укладывается
обмотка

25.

Ось полюсов- плоскость или линия проходящая через центр
якоря и середины 2х противолежащих полюсов.
Геометрическая нейтраль – плоскость или линия проходящая
через центр якоря и делящая расстояние между двумя
соседними полюсами пополам.
Полюсное деление – расстояние по окружности между двумя
соседними осями полюсов.

26. Требования к способам выполнения обмотки :

1- Все секции обмотки должны соединяться между собой и
коллектором. Обмотка должна быть замкнута сама на себя и
делиться щётками на равные параллельные ветви.
2- ЭДС наводимое в активных проводниках секции должны
складываться. Для этого они должны находиться под
разноимёнными полюсами.
3- ЭДС всех секций параллельной ветви должны
складываются. Для этого начало каждой последующей секции
должно соединяться на коллекторе с концом предыдущей. ЭДС
параллельных ветвей должны быть равны между собой. Для
этого они должны иметь одинаковые количество секций. В
противном случае, даже при отсутствии внешней цепи по
обмотке будет протекать ток уравнительный , что приводит к
нагреву обмотки и потери энергии.

27. Магнитная нессиметрия

Магнитная нессиметрия генератора возникает из-за:
- неравномерности воздушности зазора под полюсами
(при производстве трудно изготовить идеально),
- из-за разной индукции в частях машины вследствии
неоднородности стали.
Из-за магнитной нессиметрии ЭДС параллельных ветвей
становятся не одинаковыми, что ведет к появлению
уравнительных токов. Уравнительные токи повышают нагрев и
понижают КПД.
Для устранения устанавливают уравнительные соединения,
соединяющие точки и имеющие теоретические равные
потенциалы помимо щеток (для улучшения условий их работы).

28. Вопрос № 2. Основные сведения о генераторах постоянного тока

ЭДС и напряжение генератора
•Сумма ЭДС всех проводников одной параллельной ветви обмотки якоря
определяет ЭДС якоря
где
p N
се
60 a
Е се Ф n
- постоянный коэффициент
р – число пар полюсов,
N – число проводников обмотки якоря,
а – число пар параллельных ветвей
Напряжение
U E RЯ I Я

29. Электромагнитый тормозной момент

• Это момент , обусловленный взаимодействием тока,
протекающего по обмотке якоря, с магнитным
потоком полюсов.
У генератора электромагнитный момент направлен
навстречу моменту приводного двигателя и является
тормозящим.

30. Реакция якоря

Реакцией якоря наз. действие МП якоря на МП основных полюсов в роз- те чего Ф распределяется
под полюсами неравномерно.
На холостом ходу ток в обмотке якоря равен 0, МП в машине создаётся только основными полюсами
оно равномерное и симметричное относительно геометрической нейтрали и оси полюсов.
Под влиянием реакции якоря результирующий магнитный поток распределяется под полюсами
электрической машины неравномерно. Ось результирующего магнитного потока машины сдвигается
по отношению к оси полюсов.
Магнитное поле машин постоянного тока:
а – основное поле; б – поле якоря.
Последствия
реакции якоря:
↓E=Ce n Ф↓
Результирующие магнитные поля генератора (а)
и двигателя (б)

31. Последствия реакции якоря:

Стр. 12 лекц.

32. Коммутация тока.

Это процесс изменения направления тока в секции в момент
замыкания её щеткой, при переходе секции из одной
параллельной ветви в другую.
Из-за реакции якоря ЭДС коммутируемой секции ≠ O. => при
коммутации появляется искрение.
Для устранения искрения устанавливают дополнительные
полюса, обмотка которых соединена последовательно с
обмоткой якоря.
М.П. дополнительных полюсов компенсирует реакцию якоря.

33. Щёточно - коллекторный узел

• В нормальных условиях на поверхности коллектора образуется
плёнка – политура толщ. 50-60 мкм, который является
смазывающим слоем.
• На больш. высоте из-за нехватки O2 пленка изнашивается →
→↑износ щёток.
• Для надёжности контакта при больших вибрациях ↑ давление
щёток на коллектор => ↑ износ.
• Состав щёток: медь 27-32%, графит 45-58% , до Н = 25 км,
+дисульфат молибдена.
Щёткодержатели бывают радиальные и реактивные( наклонные).
У радиальных износ неравномерный, что приводит и перекосу
и зависанию щётки.

34. Нагревание и охлаждение генераторов

• Нагрев → ↑ износа щёток
↑ сопротивления обмоток → ↑ потери
↓ изолирующих свойств изоляторов
↑ температурных деформаций
↓ смазки в подшипниках.
• Охлаждение: – воздухом,
– КИС, (комбинированные испарительные системы)
– маслом.