Генератор постоянного тока реферат – «Генератор переменного тока принцип действия кратко?» – Яндекс.Знатоки

Содержание

Генератор постоянного тока

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 

Реферат:

«Генератор постоянного тока»   

Тема 3 

 Выполнил    

Студент группы СТЭ – 07 – 2:                                                       Кормин А.Н. 

Проверил:                                                                                        Тишинский И.В. 
 
 
 
 

                                                 Оценка:  
 
 
 
 
 
 
 

Тюмень — 2009

СОДЕРЖАНИЕ

  Стр.

Введение…………………………………………………….………………….3

  1. Общие сведения…….…….…….………………………..………………4
  2. Принцип работы генераторов постоянного тока………………………6
  3. Заряд аккомулятора………………………………………………………8
  4. Реле обратного тока………………………………………………………10
  5. регуляторы напряжения………………………………………………….12
  6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…….…….…….…….…….…….…….….…….………..15
  7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…….…….…….…….…….…….…………….17
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ВВЕДЕНИЕ

    Генераторы  постоянного тока являются источниками  постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

    В последнее время в связи с  развитием полупроводниковой техники  для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

    Генераторы  постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт.

    Режим работы электрической машины в условиях, для которых она предназначена  заводом-изготовителем, называется номинальным. Величины, соответствующие этому режиму работы (мощность, ток, напряжение, частота вращения и др.), являются номинальными данными машины. Они указываются в каталогах и выбиваются на табличке, прикрепленной к станине машины. 

 
 
 
 
 
 

    Общие сведения 

    Генератор тока — идеализированный источник питания, который создаёт ток I = Ik, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён, а его ЭДС E и внутреннее сопротивление RB равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин E / RB равно конечной величине — Ik.

    

    На  рисунке 1 представлена схема источника  тока с током Ik = E / RB и параллельно  с ним включенным сопротивлением RB (стрелка в кружке указывает  положительное направление тока источника тока).

    Реальные  генераторы тока имеют различные ограничения (например по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий.

    Хотя  в промышленности применяется главным  образом переменный ток, генераторы постоянного тока широко используются в различных промышленных, транспортных и других установках (для питания электроприводов с широким регулированием скорости вращения, в электролизной промышленности, на судах, тепловозах и т. д.). В этих случаях генераторы постоянного тока обычно приводятся во вращение электродвигателями переменного тока, паровыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

    Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. 

    (Различаются  генераторы независимого возбуждения  и генераторы с самовозбуждением.

    Генераторы  независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением, в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника (аккумуляторная батарея, вспомогательный генератор или возбудитель постоянного тока, выпрямитель переменного тока), и на магнитоэлектрические генераторы с полюсами в виде постоянных магнитов. Генераторы последнего типа изготовляются только на малые мощности. В данной главе рассматриваются генераторы с электромагнитным возбуждением.

    В генераторах с самовозбуждением обмотки возбуждения питаются электрической энергией, вырабатываемой в самом генераторе.

    Во  всех генераторах с электромагнитным возбуждением на возбуждение расходуется 0,3—5% номинальной мощности машины. Первая цифра относится к самым  мощным машинам, а вторая — к машинам мощностью около 1 кет.

    Генераторы  с самовозбуждением в зависимости  от способа включения обмоток  возбуждения делятся на:

    1) генераторы параллельного возбуждения,  или шунтовые;

    2) генераторы последовательного возбуждения,  или сериесные;

    3) генераторы смешанного возбуждения, или компаундные. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Принцип работы генераторов  постоянного тока 

    Машины, преобразующие механическую энергию  в электрическую, называются генераторами.

    Простейший  генератор постоянного тока (рис. 3) представляет собой помещенную между полюсами магнита рамку из проводника, концы которого присоединены к изолированным полукольцам, называемым пластинами коллектора. К полукольцам (коллектору) прижимаются положительная и отрицательная щетки, которые замыкаются внешней цепью через электрическую лампочку. Для работы генератора рамку проводника с коллектором необходимо вращать. В соответствии с правилом правой руки при вращении рамки проводника с коллектором в ней будет индуктироваться электрический ток, изменяющий свое направление через каждые пол-оборота, так как магнитные силовые линии каждой стороной рамки будут пересекаться то о одном, то в другом направлении. Вместе с этим через каждые пол-оборота изменяется контакт концов проводника рамки и полуколец коллектора со щетками генератора. Во внешнюю цепь ток будет идти в одном направлении,

    изменяясь только по величине от 0 до максимума. Таким  образом, коллектор в генераторе служит для выпрямления переменного  тока, вырабатываемого рамкой. Для  того чтобы электрический ток  был постоянным не только по направлению, но и по величине, (по величине — приблизительно постоянным), коллектор делают из многих (36 и более) пластин, а проводник представляет собой много рамок или секций, выполненных в виде обмотки якоря.

      

    Рис. 3. Схема простейшего генератора постоянного тока: 1 — полукольцо или коллекторная пластина; I — рама проводника; 3 — щетка генератора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заряд аккомулятора 

    В современных системах автономного  электроснабжения применяются в  основном кислотные необслуживаемые аккумуляторы с длительным сроком службы, собранные по технологии AGM. Также применяются гелевые аккумуляторы, но они немного более дороги. Применение аккумуляторов автомобильного типа неоправдано из-за короткого срока службы, сульфатации при недостаточном заряде и расслоении электролита при хроническом недозаряде. Возможно применение автомобильного типа аккумуляторов только совместно с контроллером, который обеспечивает «эквализацию», при избытке солнечных батарей (чтобы обеспечить максимум заряда), при этом надо обратить внимание, на конструкцию аккумуляторов: сплав свинца, олова и кальция должен быть и на положительном и на отрицательном электроде, кроме этого аккумулятор должен быть необслуживаемым и, желательно, герметичным.

    При подключении генератора к аккумулятору следует строго соблюдать полярность. Для повышения зарядного тока напряжение генератора должно быть немного выше напряжения аккумулятора. Такая задача была бы достаточно простой для инженера-электрика, если бы напряжение аккумуляторе оставалось постоянным. В действительности оно может меняться от 12 В при разряженном аккумуляторе до 16 В при полностью заряженном.

    Если  поддерживать на выходе генератора постоянное напряжение, тогда при заряде полностью  разряженного аккумулятора с выхода генератора пойдет слишком большой ток, который сожжет обмотки якоря. Поэтому регулятор напряжения, работающий совместно с генератором, должен включать в себя механизм компенсации, чувствительный к нагрузке, потребляемой аккумулятором и электрооборудованием автомобиля.

    Если  во время работы генератора его напряжение упадет ниже напряжения аккумулятора, то ток из аккумулятора пойдет в  генератор и последний превратится  в электродвигатель. Для того, чтобы  этого не происходило, в цепь заряда должно быть включено устройство, прерывающее цепь по мере необходимости. Обычно таким устройством является реле обратного тока. 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Реле  обратного тока

    Назначение  реле — включать цепь заряда, когда  напряжение генератора выше напряжения аккумулятора, т.е. превышает 13 В, и отключать эту цепь в противном случае. Катушка реле подключена одним концом к выходной клемме генератора, а вторым — к массе. Катушка рассчитана таким образом, что при достижении определенного уровня напряжения на выходе генератора она образует магнитное поле, достаточное для притяжения стальной пластинки (якоря) с контактами. Заметьте, что при не работающем двигателе и включенном зажигании сигнальная лампочка будет гореть. При разгоне двигателя до оборотов, при которых напряжение не выходе генератора достигает напряжения аккумулятора, сигнальная лампочка гаснет. Катушка реле обратного тока притягивает якорь и его контакты включают цепь, соединяющую генератор с аккумулятором, и закорачивают сигнальную лампочку.

    При опускании якоря реле замыкаются контакты, соединяющие выход генератора с аккумулятором. При уменьшении оборотов двигателя напряжение на выходе генератора снижается до уровня, когда магнитное поле катушки реле не в состоянии, противостоять усилию возвратной пружины якоря, тогда якорь поднимается и разрывает контакты.

    Реле  обратного тока, катушка которого имеет две обмотки. Основная, параллельная обмотка катушки выполнена из нескольких сотен витком эмалированного медного провода. Эта обмотка создает основное магнитное поле катушки. вторая обмотка содержит несколько витков толстого медного провода и включена последовательно в цепь заряда аккумулятора. Она пропускает через себя весь зарядный ток. При замкнутых контактах большой зарядный ток, протекающий через последовательную обмотку, создает в катушке дополнительное магнитное поле, которое помогает полю, образованному последовательной обмоткой, надежно прижать контакты, пропускающие зарядный ток. Если напряжение генератора опускается ниже напряжения аккумулятора, например, на холостом ходу, ток в последовательной катушке меняет направление, т.е. начинает течь от аккумуляторе к генератору. В этом случае последовательная обмотка создает магнитное поле, противоположное основной катушке, и тем самым помогает возвратной пружине быстро и надежно разомкнуть контакты реле.

    Обратите  внимание на пластинчатую пружину с  винтом регулировки напряжения включения  реле. Обычно эта пружина состоит  из двух склепанных между собой полосок  металла, имеющих различный коэффициент  теплового расширения. При нагревании такая пружина будет изгибаться. По мере роста температуры в моторном отделении сопротивление параллельной обмотки растет и для притяжения якоря потребуется большее напряжение на выходе генератора. Биметаллическая пружина в этом случае играет роль компенсатора: она изгибается и уменьшает свое противодействие притяжению якоря реле. Таким обрезом, замыкание и размыкание контактов происходит практически при неизменном напряжении. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Регулятор напряжения 

    Если  напряжение генератора возрастает до слишком высоко уровня, регулятор включает между выходом генератора и обмоткой возбуждения дополнительное сопротивление. При этом магнитное поле генератора уменьшается и соответственно снижается напряжение не выходе.

    Реферат — «Генератор» — Остальные рефераты

    Министерство образования республики Карелия

    Профессиональное училище № 8

    Реферат на тему

    «Генератор»

    Выполнил:

    учащийся группы № 25

    Ильин Виталий

    Петрозаводск, 2011

    Содержание

    История появления… 3

    Динамо-машина… 4

    Другие электрические генераторы, использующие вращение… 5

    Датчик Холла… 6

    МГД генератор… 7

    Генератор переменного тока… 8

    Генератор постоянного тока… 9

    Виды генераторов… 10

    Автомобильный генератор… 11

    Литература… 15

    Первый генератор был построен в 1832 г. парижскими техниками братьями Пиксии. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикально оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867 гг.) создавались генераторы у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами.

    При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В.1866-1867 гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

    В 1870 г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г. А. Пачинотти.

    В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. Который при езде вырабатовал ток.

    Первая динамо-машина была изобретена А. Йедликом в 1827 году. Он сформулировал концепцию динамо на шесть лет раньше, чем она была озвучена Сименсом, но не запатентовал ее.

    Динамо-машина или динамо — это устаревшее название генератора, служащего для выработки постоянного электрического тока из механической работы. Динамо-машина была первым электрическим генератором, который стал применяться в промышленности. В дальнейшем ее вытеснили генераторы переменного тока, так как переменный ток легче поддается трансформированию.

    Динамо-машина состоит из катушки с проводом, вращающейся в магнитном поле, создаваемом статором. Энергия вращения, согласно закону Фарадея преобразуется в переменный ток, но поскольку первые изобретатели динамо не умели работать с переменным током, то они использовали коммутатор для того, чтобы инвертировать полярность. В результате получался пульсирующий ток постоянной полярности.

    Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.

    Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

    В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

    Коммутатор п редназначен для коммутирования тока в первичной обмотке катушки зажигания в соответствии с управляющими импульсами датчика Холла Д-Р.

    Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление. Достоинства этого переключателя — высокая надежность и долговечность, малые габариты, а недостатки — постоянное потребление энергии

    Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны — постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.

    а — нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания — АВ;

    б — под действием магнитного поля — Н появляется ЭДС Холла — ЕF;

    в — датчик Холла

    Проверку датчика Холла проще всего производить заменой на заведомо исправный, но можно воспользоваться и обыкновенным вольтметром (тестером). У исправного датчика Холла вольтметр, включенный на измерения постоянного напряжения и подключенный к выходу датчика, по мере вращения вала датчика-распределителя должен резко менять показания от примерно 0,4 В до величины, не более чем на 3 В отличающейся от напряжения питания.

    Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом, повысить общий КПД МГТ генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.

    Генератор переменного тока является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

    Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Эдвардом Генри Гордоном в 1882 году.

    Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции.

    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 генераторной установки, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного 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.

    Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. В зависимости от способов соединения обмоток возбуждения с якорем генераторы.

    Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

    В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

    Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт.

    1. Генератор независимого возбуждения. В генераторе с независимым возбуждением ток возбуждения, не зависит от тока якоря, который равен току нагрузки . Обычно ток возбуждения невелик .

    2. Генератор с самовозбуждением. Генератор с самовозбуждением представляет собой резонансный усилитель с цепью обратной связи, по которой часть напряжения выходных колебаний подается обратно ко входу — на управляющую сетку. Принцип самовозбуждения состоит в следующем. Если к лампе усилителя приложить управляющее напряжение, то в анодном контуре возникнут усиленные колебания.

    3. Генераторы последовательного возбуждения. У генераторов последовательного возбуждения ток возбуждения равен току якоря .

    4. Генераторы смешанного возбуждения. В генераторе со смешанным возбуждением имеются две обмотки возбуждения: основная (параллельная) и вспомогательная (последовательная). Наличие двух обмоток при их согласном включении позволяет получать приблизительно постоянное напряжение генератора при изменении нагрузки.

    5. Генератор параллельного возбуждения. У генератора параллельного возбуждения обмотка возбуждения питается от собственного якоря Электродвижущая сила в якоре появляется в результате самовозбуждения машины, происходящего под действием остаточного магнетизма в полюсах и ярме статора. Для того чтобы в машине появился магнитный поток остаточного магнетизма, она хотя бы один раз должна быть намагничена путем пропускания тока через обмотку возбуждения oт постороннего источника. Так как обмотка воз¬буждения подключена к якорю, то ЭДС создает в ней небольшой ток. Этот ток, протекая по обмотке возбуждения, увеличивает магнитный поток полюсов, который в свою очередь увеличивает ЭДС в якоре. Увеличение ЭДС вызывает повышение тока в обмотке возбуждения, который еще сильнее увеличивает магнитный поток полюсов и ЭДС, наводимую в якоре, что вызывает дальнейшее возрастание тока возбуждения.

    Автомобильный генератор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения, двигателя автомобиля в электрическую. Автомобильный генератор используется для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля, а также для питания штатных электропотребителей таких как бортовой компьютер, габаритные огни и другие. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надежности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля.

    В современных автомобилях применяются вентильные генераторы. Это синхронные трехфазные электрические машины переменного тока, которые — как отечественные, так и зарубежные — имеют очень похожие конструкции и отличаются, если оставить в стороне качество изготовления, только габаритами, расположением присоединительных мест и отдельных узлов.

    Статор автомобильного генератора представляет собой кольцо с 18 обмотками: по 6 на каждую фазу. Каждая обмотка имеет 5 витков.

    На валу ротора установлены контактные кольца, на которые с помощью щёток подается напряжение с АКБ. В результате, через обмотку возбуждения ротора начинает протекать ток, который создаёт магнитное поле.

    После запуска двигателя ротор приводится во вращение, и вращающееся магнитное поле ротора начинает пересекать обмотки статора, в результате чего в каждой обмотке возникает электродвижущая сила и переменный ток.

    С помощью выпрямительного блока переменный ток обмоток статора преобразуется в постоянный. Выпрямительный блок состоит из двух алюминиевых пластин, в которые запрессовано по три диода.

    Напряжение, вырабатываемое генератором, в наибольшей степени зависит от частоты вращения ротора и силы тока в обмотках возбуждения.

    Для нормальной работы потребителей напряжение, вырабатываемое генератором, должно быть в пределах 13,7 – 14,5 В.

    При большой частоте вращения коленчатого вала напряжение, вырабатываемое генератором, растёт. Для того чтобы выдаваемое генератором напряжение удерживалось в пределах 13,7 – 14,5 В, используются реле-регуляторы напряжения. Если напряжение превышает допустимые 14,5 В, реле-регулятор прерывает цепь обмотки возбуждения ротора и ток через обмотку возбуждения не идёт. В результате, напряжение, выдаваемое генератором начинает падать, и когда оно вновь попадает в интервал 13,7 – 14,5 В, подача тока в обмотку возбуждения ротора возобновляется.

    Корпус (5) и передняя крышка генератора (2) служат опорами для подшипников (9 и 10), в которых вращается якорь (4). На обмотку возбуждения якоря напряжение от аккумулятора подается через щетки (7) и контактные кольца (11). Якорь приводится в движение посредством клинового ремня через шкив (1). При запуске двигателя, как только якорь начинает вращаться, создаваемое им электромагнитное поле индуцирует переменный электрический ток в обмотке статора (3). В выпрямительном блоке (6) этот ток становится постоянным. Далее ток через совмещенный с выпрямительным блоком регулятор напряжения поступает в электросеть автомобиля для питания системы зажигания, освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов и др. Аккумуляторная батарея подключится к числу этих приборов и начнет подзаряжаться чуть позднее, как только электроэнергии, вырабатываемой генераторной установкой, станет достаточно, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование всех потребителей.

    1. ru.wikipedia.org/wiki

    2. principact.ru/content/view/57/37/

    3. www.vsdi.ru/princip_raboty_generator

    4. www.opel.auto.ru/info/alternators.html

    5. www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html

    6. dic.academic.ru/dic.nsf/stroitel/7625

    7. pda./

    Генератор постоянго тока

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

    Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

    ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
     
     
     
     

    Реферат:

    «Генератор постоянного тока»   

    Тема 3 

     Выполнил    

    Студент группы СТЭ – 07 – 2:                                                       Кормин А.Н. 

    Проверил:                                                                                        Тишинский И.В. 
     
     
     
     

                                                     Оценка:  
     
     
     
     
     
     
     

    Тюмень — 2009

    СОДЕРЖАНИЕ

      Стр.

    Введение…………………………………………………….………………….3

    1. Общие сведения…….…….…….………………………..………………4
    2. Принцип работы генераторов постоянного тока………………………6
    3. Заряд аккомулятора………………………………………………………8
    4. Реле обратного тока………………………………………………………10
    5. регуляторы напряжения………………………………………………….12
    6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…….…….…….…….…….…….…….….…….………..15
    7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…….…….…….…….…….…….…………….17
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

        ВВЕДЕНИЕ

        Генераторы  постоянного тока являются источниками  постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

        В последнее время в связи с  развитием полупроводниковой техники  для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

        Генераторы  постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт.

        Режим работы электрической машины в условиях, для которых она предназначена  заводом-изготовителем, называется номинальным. Величины, соответствующие этому режиму работы (мощность, ток, напряжение, частота вращения и др.), являются номинальными данными машины. Они указываются в каталогах и выбиваются на табличке, прикрепленной к станине машины. 
     
     
     
     
     
     

        Общие сведения 

        Генератор тока — идеализированный источник питания, который создаёт ток I = Ik, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён, а его ЭДС E и внутреннее сопротивление RB равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин E / RB равно конечной величине — Ik.

        

        На  рисунке 1 представлена схема источника  тока с током Ik = E / RB и параллельно  с ним включенным сопротивлением RB (стрелка в кружке указывает  положительное направление тока источника тока).

        Реальные  генераторы тока имеют различные ограничения (например по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий.

        Хотя  в промышленности применяется главным  образом переменный ток, генераторы постоянного тока широко используются в различных промышленных, транспортных и других установках (для питания электроприводов с широким регулированием скорости вращения, в электролизной промышленности, на судах, тепловозах и т. д.). В этих случаях генераторы постоянного тока обычно приводятся во вращение электродвигателями переменного тока, паровыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

        Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения. 

        (Различаются  генераторы независимого возбуждения  и генераторы с самовозбуждением.

        Генераторы  независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением, в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от постороннего источника (аккумуляторная батарея, вспомогательный генератор или возбудитель постоянного тока, выпрямитель переменного тока), и на магнитоэлектрические генераторы с полюсами в виде постоянных магнитов. Генераторы последнего типа изготовляются только на малые мощности. В данной главе рассматриваются генераторы с электромагнитным возбуждением.

        В генераторах с самовозбуждением обмотки возбуждения питаются электрической энергией, вырабатываемой в самом генераторе.

        Во  всех генераторах с электромагнитным возбуждением на возбуждение расходуется 0,3—5% номинальной мощности машины. Первая цифра относится к самым  мощным машинам, а вторая — к машинам мощностью около 1 кет.

        Генераторы  с самовозбуждением в зависимости  от способа включения обмоток  возбуждения делятся на:

        1) генераторы параллельного возбуждения,  или шунтовые;

        2) генераторы последовательного возбуждения,  или сериесные;

        3) генераторы смешанного возбуждения, или компаундные. 
     
     
     
     
     
     
     
     

        Принцип работы генераторов  постоянного тока 

        Машины, преобразующие механическую энергию  в электрическую, называются генераторами.

        Простейший  генератор постоянного тока (рис. 3) представляет собой помещенную между полюсами магнита рамку из проводника, концы которого присоединены к изолированным полукольцам, называемым пластинами коллектора. К полукольцам (коллектору) прижимаются положительная и отрицательная щетки, которые замыкаются внешней цепью через электрическую лампочку. Для работы генератора рамку проводника с коллектором необходимо вращать. В соответствии с правилом правой руки при вращении рамки проводника с коллектором в ней будет индуктироваться электрический ток, изменяющий свое направление через каждые пол-оборота, так как магнитные силовые линии каждой стороной рамки будут пересекаться то о одном, то в другом направлении. Вместе с этим через каждые пол-оборота изменяется контакт концов проводника рамки и полуколец коллектора со щетками генератора. Во внешнюю цепь ток будет идти в одном направлении,

        изменяясь только по величине от 0 до максимума. Таким  образом, коллектор в генераторе служит для выпрямления переменного  тока, вырабатываемого рамкой. Для  того чтобы электрический ток  был постоянным не только по направлению, но и по величине, (по величине — приблизительно постоянным), коллектор делают из многих (36 и более) пластин, а проводник представляет собой много рамок или секций, выполненных в виде обмотки якоря.

          

        Рис. 3. Схема простейшего генератора постоянного тока: 1 — полукольцо или коллекторная пластина; I — рама проводника; 3 — щетка генератора. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

        Заряд аккомулятора 

        В современных системах автономного  электроснабжения применяются в  основном кислотные необслуживаемые аккумуляторы с длительным сроком службы, собранные по технологии AGM. Также применяются гелевые аккумуляторы, но они немного более дороги. Применение аккумуляторов автомобильного типа неоправдано из-за короткого срока службы, сульфатации при недостаточном заряде и расслоении электролита при хроническом недозаряде. Возможно применение автомобильного типа аккумуляторов только совместно с контроллером, который обеспечивает «эквализацию», при избытке солнечных батарей (чтобы обеспечить максимум заряда), при этом надо обратить внимание, на конструкцию аккумуляторов: сплав свинца, олова и кальция должен быть и на положительном и на отрицательном электроде, кроме этого аккумулятор должен быть необслуживаемым и, желательно, герметичным.

        При подключении генератора к аккумулятору следует строго соблюдать полярность. Для повышения зарядного тока напряжение генератора должно быть немного выше напряжения аккумулятора. Такая задача была бы достаточно простой для инженера-электрика, если бы напряжение аккумуляторе оставалось постоянным. В действительности оно может меняться от 12 В при разряженном аккумуляторе до 16 В при полностью заряженном.

        Если  поддерживать на выходе генератора постоянное напряжение, тогда при заряде полностью  разряженного аккумулятора с выхода генератора пойдет слишком большой ток, который сожжет обмотки якоря. Поэтому регулятор напряжения, работающий совместно с генератором, должен включать в себя механизм компенсации, чувствительный к нагрузке, потребляемой аккумулятором и электрооборудованием автомобиля.

        Если  во время работы генератора его напряжение упадет ниже напряжения аккумулятора, то ток из аккумулятора пойдет в  генератор и последний превратится  в электродвигатель. Для того, чтобы  этого не происходило, в цепь заряда должно быть включено устройство, прерывающее цепь по мере необходимости. Обычно таким устройством является реле обратного тока. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

        Реле  обратного тока

        Назначение  реле — включать цепь заряда, когда  напряжение генератора выше напряжения аккумулятора, т.е. превышает 13 В, и отключать эту цепь в противном случае. Катушка реле подключена одним концом к выходной клемме генератора, а вторым — к массе. Катушка рассчитана таким образом, что при достижении определенного уровня напряжения на выходе генератора она образует магнитное поле, достаточное для притяжения стальной пластинки (якоря) с контактами. Заметьте, что при не работающем двигателе и включенном зажигании сигнальная лампочка будет гореть. При разгоне двигателя до оборотов, при которых напряжение не выходе генератора достигает напряжения аккумулятора, сигнальная лампочка гаснет. Катушка реле обратного тока притягивает якорь и его контакты включают цепь, соединяющую генератор с аккумулятором, и закорачивают сигнальную лампочку.

        При опускании якоря реле замыкаются контакты, соединяющие выход генератора с аккумулятором. При уменьшении оборотов двигателя напряжение на выходе генератора снижается до уровня, когда магнитное поле катушки реле не в состоянии, противостоять усилию возвратной пружины якоря, тогда якорь поднимается и разрывает контакты.

        Реле  обратного тока, катушка которого имеет две обмотки. Основная, параллельная обмотка катушки выполнена из нескольких сотен витком эмалированного медного провода. Эта обмотка создает основное магнитное поле катушки. вторая обмотка содержит несколько витков толстого медного провода и включена последовательно в цепь заряда аккумулятора. Она пропускает через себя весь зарядный ток. При замкнутых контактах большой зарядный ток, протекающий через последовательную обмотку, создает в катушке дополнительное магнитное поле, которое помогает полю, образованному последовательной обмоткой, надежно прижать контакты, пропускающие зарядный ток. Если напряжение генератора опускается ниже напряжения аккумулятора, например, на холостом ходу, ток в последовательной катушке меняет направление, т.е. начинает течь от аккумуляторе к генератору. В этом случае последовательная обмотка создает магнитное поле, противоположное основной катушке, и тем самым помогает возвратной пружине быстро и надежно разомкнуть контакты реле.

        Обратите  внимание на пластинчатую пружину с  винтом регулировки напряжения включения  реле. Обычно эта пружина состоит  из двух склепанных между собой полосок  металла, имеющих различный коэффициент  теплового расширения. При нагревании такая пружина будет изгибаться. По мере роста температуры в моторном отделении сопротивление параллельной обмотки растет и для притяжения якоря потребуется большее напряжение на выходе генератора. Биметаллическая пружина в этом случае играет роль компенсатора: она изгибается и уменьшает свое противодействие притяжению якоря реле. Таким обрезом, замыкание и размыкание контактов происходит практически при неизменном напряжении. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

        Регулятор напряжения 

        Если  напряжение генератора возрастает до слишком высоко уровня, регулятор включает между выходом генератора и обмоткой возбуждения дополнительное сопротивление. При этом магнитное поле генератора уменьшается и соответственно снижается напряжение не выходе.

      Генератор постоянного тока

      stify»>    Регулятор с электромагнитным реле, подобным реле обратного тока. Параллельная обмотка катушки реле подключено к выводам й и Е генератора. Контакты репе нормально замкнуты и шунтируют добавочный резистор цепи возбуждения. При опускании якоря контакты размыкаются и добавочный резистор оказывается включенным между выводами генератора й и Р, уменьшен тем самым ток возбуждения. Натяжение возвратной пружины регулируется винтом и зависит от температуры, поскольку пружина также изготовлена из биметалла.

          Этот  регулятор имеет недостаток, состоящий  в том, что при разряженном аккумуляторе большой зарядный ток генератора может сжечь обмотки якоря. Поэтому в схему регулятора напряжения вводятся дополнения, не допускающие большой разницы между напряжением аккумулятора и выходным напряжением генератора.

          Регулятор напряжения с компенсацией по зарядному току.

          Дополнительная  обмотка содержит несколько витков толстого провода и включена последовательно  с нагрузкой генератора. Ток, проходящий по обмотке увеличивает магнитное  поле, создаваемое параллельной обмоткой.

          При большой нагрузке магнитные поля, создаваемые обеими обмотками, складываются и увеличивают тяговое усилие катушки по сравнению с одной параллельной обмоткой. Контакты регулятора размыкаются при меньшем напряжении и, таким образом, напряжение на выходе генератора изменяется в зависимости от зарядного тока.

          Регулятор с компенсацией по нагрузке. 

          Идея  компенсации может быть развита  невинной дополнительный витков последовательной обмотки, через которые проходит ток к потребителям электроэнергии, таким как передние фары. При компенсации только по зарядному току напряжение не клеммах аккумулятора, особенно разряженного, может дополнительно упасть при включении энергоемких потребителей. Если пропустить ток этих потребителей через дополнительную обмотку регулятора, то магнитное поле катушки еще больше возрастет, а напряжение на выходе генератора дополнительно понизится, чем будет достигнута дополнительная защита.

          Число витков компенсирующей и нагрузочной  обмоток подбирается каждый рез  применительно к конкретному  генератору и энергопотребителям. Поэтому при замене регулятора необходимо внимательно следовать рекомендациям изготовителя.

          Регулятор с полной компенсацией

          Ток генератора с вывода А попадает на общую металлическую рамку регулятора напряжения и реле обратного тока. Пройдя через замкнутые контакты реле обратного тока, ток попадает на последовательные обмотки катушек обоих реле и далее — через клеммы А и А1 идет не заряд аккумулятора и на питание потребителей. Цепь замыкается через массу автомобиля.

          Блоки управления такого типа использовались на автомобилях длительное время. Недостатком такой схемы является то, что генератор не все время работает на полную мощность во время заряда аккумулятора. Идеальная схеме управления должна была бы обеспечить максимальный ток заряде, пока аккумулятор не зарядится полностью, чтобы обеспечить минимальное время восстановления заряда, после чего она должна перейти в режим подзаряда. Это требование может быть удовлетворено путем введения одного небольшого усложнения в схему регулятора.

          Регулятор тока и напряжения 

          Регулятор с компенсацией по напряжению начинает заряжать разряженный аккумулятор  большим током, но затем этот ток  быстро падает и устанавливается  на уровне подзаряда. В это время  аккумулятор восстанавливает свой заряд очень медленно. Регулирование по току и напряжению позволяет заряжать аккумулятор большим током более продолжительное время до тех пор, пока напряжение аккумулятора не поднимется настолько, что регулирование по напряжению станет преобладающим.

          Блок  управления, реализующий такой принцип. Блок состоит из трех частей:

          а) Реле обратного тока

          б) Регулятора тока, который позволяет  использовал всю выходную мощность генератора, пока напряжение аккумулятора не достигнет заданного уровня

          в) Регулятора напряжения, который включается в работу на последнем этапе заряде, когда зарядный ток держится на уровне 1 — 2 А.

          Форсирующая обмотка

          В некоторых регуляторах напряжения имеется дополнительная обмотка  из нескольких витков толстого провода, которая призвана помочь параллельной обмотке притянуть якорь регулятора. Назначение этой обмотки состоит в том, чтобы ускорить переброс якоря и таким образом повысить частоту вибрации регулятора. Поэтому иногда эта обмотка называется частотной. 
       
       
       
       
       
       

          ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

          Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т.п. Область применения каждого из перечисленных видов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

          В настоящее время имеется много  типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС (в рассмотренной модели это вращающаяся рамка). Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока Ф=BS через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходиться при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу. В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

          Нигде в природе нет такого сочетания  движущихся частей, которые могли  бы порождать электрическую энергию  столь же непрерывно и экономично. 
       
       
       
       

       
      1. Справочник автомеханика / G. В. Березин. — Ростов н/Д : Феникс, 2008. — 346,12} с. : ил. — (Справочник).
      2. Электротехника и электрооборудование автомобилей: Учеб. пособиеЛО.Т. Чумаченко, А.А. Федорченко. — Ростов н/Д: Феникс, 2005. — 384 с. (НПО).
      3. Андреев И.Н. Электрохимические устройства — ХИТ. — Казань: Изд-во КГТУ, 1999. — 84с.
      4. Воронков Г.Я. Электричество в мире химии. — М.: Знание, 1987. — 144с.
      5. Томилин А.Н. Мир электричества. — М.: Дрофа, 2004. — 304с.
      6. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. — М.: Изумруд, 2003. — 224с.

      Отправить ответ

      avatar
        Подписаться  
      Уведомление о