Меню

Сообщение про генератор переменного тока

Физика

Генератор переменного тока (Реферат)

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. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но неспособны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика.

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.

Генератор переменного тока это машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока. Различают синхронные и асинхронные генераторы переменного тока. Асинхронные генераторы, имевшие ограниченное применение, главным образом в автономных системах электропитания, к 70-м годам 20 века практически полностью заменены синхронными генераторами. Наибольшее применение имеют трехфазные генераторы переменного тока; однофазные генераторы не получили распространения, так как их характеристики и эксплуатационные качества значительно хуже, чем у трехфазных. Мощные генераторы переменного тока устанавливают на электростанциях (турбогенератор, гидрогенератор); генераторы переменного тока относительно небольшой мощности работают в системах автономного энергоснабжения (дизельная электростанция, газотурбинная электростанция) и в преобразователях частоты (двигатель-генераторный агрегат).

Источник

Устройство генератора переменного тока

Время на чтение:

Представить себе жизнь современного человека без электричества крайне сложно. Даже те люди, которые отдалены от цифровых технологий и Интернета, все равно пользуются бытовыми приборами, которые работают на электрической энергии. Часто для ее производства используют генератор переменного тока, ведь именно ток такого поля используется всеми бытовыми установками, подается во все квартиры и частные дома. Упомянутый выше прибор был изобретен уже достаточно давно, но он до сих пор не утратил своей популярности и применяется во многих сферах жизни людей. Про устройство генератора и принцип его работы рассказано в данной статье.

Что такое генератор переменного тока, и кто его изобрел

Генератор переменного тока представляет собой специализированную электрическую установку, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Последняя обладает переменной характеристикой. Само превращение основано на механическом вращении катушки из проволоки внутри магнитного поля.

Демонстрация рассматриваемого прибора в разрезе

К сведению! Практически все современные генераторы используют для получения электроэнергии вращающееся магнитное поле, а не катушку.

Как уже было сказано, электрический ток вырабатывается не только при механическом движении катушки в поле магнита, но и тогда, когда силовые линии магнита, находящегося во вращательном движении, пересекают витки катушки. Таким образом появляющиеся электроны начинают свое движение к положительному полюсу магнита, а сам электроток протекает от плюсового полюса к минусовому.

Ток индуцируется в проводнике (катушке). Его течение отталкивает магнит, когда рамка катушки подходит к нему, и отталкивает его, когда рамка удаляется. Его говорить проще, то ток каждый раз меняет свою ориентацию относительно полюсов магнита. Это и вызывает такое явление, как переменный электрический ток.

Демонстрация прибора с помощью простого магнита и контура

Данное приспособление появилось еще в 1832 г. благодаря стараниям Н. Тесла. Именно тогда был создал самый первый однофазный синхронный генератор переменного электрического тока. Самые первые установки производили только постоянный ток, а рассматриваемый генератор переменной характеристики некоторое время не мог найти своего практического применения. Это длилось не долго, так как люди быстро поняли, что переменный ток использовать гораздо практичнее, чем постоянный.

Обратите внимание! Преимущество новой технологии заключалось в том, что такой электроток было легче выработать, а на обслуживание приборов уходило в разы меньше времени и ресурсов, чем на аналоги, работающие на постоянном токе.

Именно благодаря переменному току и его генератору смогли появиться на свет такие электроприборы, как радиоприемник, магнитофон и другие более поздние автоматические и электротехнические установки, без которых представить жизнь современного человека нельзя.

Использование графика для демонстрации переменного и постоянного электротоков

Характеристики генератора переменного тока

Основные технические характеристики генератора переменного тока: внешняя, скоростная регулировочная и токоскоростная. Внешняя характеристика определяется, как зависимость напряженности прибора от генерируемого им тока. Она является константой и может быть определена в процессе самостоятельного и независимого возбуждения.

Скоростная регулировочная характеристика чаще всего высчитывается исходя из нескольких величин электротока нагрузки. Самое маленькое значение возбуждения находится при нагрузочном токе, равном нулю (частота вращений при этом максимальная).

Последняя токоскоростная характеристика определяется как одна из самых важных при выборе или создании генератора. Практически все новые генераторы могут самостоятельно ограничивать свой максимальный ток.

Обратите внимание! Делается это для того, чтобы частота вращения роторов не увеличивалось до частоты индуцированного стартера.

Простой индукционный генератор для использования дома и на предприятии

Принцип работы генератора

Пришло время рассмотреть устройство генератора перемененного тока и принцип его действия. Он заключается в том, что в электроустановке используют специальную систему, которая при функционировании производит магнитный поток большой мощности.

За основу взято два сердечника, изготовленных из электротехнической стали. Пазы одного сердечника предполагают размещение обмотки, которая отвечает за генерацию потока магнитных волн. Второй же используется для индукции электродвижущей силы.

Обычно сердечник, который расположен внутри, находится в горизонтальном или вертикальном положении и вращается по соответствующим орбитам. Его называют ротором. Второй же сердечник, называемый статором, как понятно из его названия, остается в неподвижном состоянии. Чем меньшее расстояние будет между этими элементами, тем больше вырастет индуктивность магнитного потока. Далее рассмотрены назначение устройства и работа генератора переменного тока.

Рассмотрение строения электрогенератора на практике

Назначение генератора переменного тока

Переменные генераторы тока применяют уже достаточно давно. За последние годы сфера применения стала еще более обширной. Используются такие приборы не только в промышленных, но и в бытовых целях. Производственные электроустановки представляют собой самый выгодный вариант для генерации электроэнергии, используемой на заводах и предприятиях, учебных учреждениях, торговых центрах и т. д. Также такие генераторы позволяют значительно ускорить строительство того или иного сооружения в тех местах, где нет возможности провести линию электропередачи.

В быту такие устройства также применяются. Они обладают более компактными размерными характеристиками и универсальностью. Часто их используют для питания частных домов, дачных участков или коттеджей.

Обратите внимание! Бытовые и производственные генераторы перемененного тока пользуются популярностью практически во всех сфера жизни человека. Особенно они полезны там, где постоянно возникают перебои с подачей электроэнергии или ее нет вообще.

Возбуждение генератора переменного тока

Как устроен генератор переменного тока

Устройство генератора крайне простое. Он состоит из двух основных частей: подвижной (ротор или индуктор) и неподвижной (статор или якорь). В ГПТ ротором выступает электрический магнит, создающий магнитное поле, которое и принимает статор. Поверхность якоря обладает впадинами, которые называются пазами. В них виднеется обмотка катушки, выступающей в роли проводника.

Обратите внимание! Обычно якорь изготавливают их спрессованных листов стали толщиной не более 0,3 мм. Их изоляционный слой представляет собой простое лаковое покрытие.

Читайте также:  Электронные приборы для измерения тока

Ротор устанавливают внутри статора. Его вращение осуществляется с помощью двигателя, мощность которого передается через обычный вал и некоторые опорные элементы. На валу также имеется возбудитель с постоянным значением электротока, питающий им обмотки катушки. Также среди компонентов имеется аккумуляторная батарея, которая инициализирует запуск стартера и может подавать электричество, если его не хватает для запуска двигателя, его работы.

Важно! Основное различие между однофазным и трехфазным генераторами электрического тока заключается в том, какое максимальное напряжение выдается прибором. В первом случае это 220 В, а во втором — и 220, и 380 В.

Виды генераторов переменного тока

Есть несколько типов классификации генераторов. Наиболее распространенный — по мощности. Они бывают маломощными и высокомощными. Для решения бытовых задач применяются компактная и маломощная электроустановки, которые обычно используется в качестве резервного источника питания.

В последнее время популярность обрели сварочные генераторы. С бензиновыми моделями следует быть осторожным, так как они должны использоваться только по своему прямому назначению. В противном случае их срок эксплуатации истечет намного раньше положенного. Диагностика и ремонт таких приборов — достаточно дорогостоящие, и чаще проще купить новый аппарат.

Еще одно разделение — асинхронные и синхронные генераторы. Они отличаются конструкцией ротора. В синхронном приборе катушка находится на роторе, а в асинхронном на валу есть специальные углубления, которые предназначены для вставки обмотки. Подробнее о них далее.

Маломощный генератор

Асинхронные генераторы

Асинхронные двигатели — это приборы, которые работают в тормозящем режиме. В данной ситуации ротор выполняет вращения только в одном направлении, совпадающем с движением магнитного поля, но немного опережает его.

Обратите внимание! Такие установки практически не подвержены коротким замыканиям и обладают повышенной защитой от воздействия внешних факторов.

Синхронные генераторы

Синхронный двигатель — это электромеханизм, который работает в режиме генерации электрической энергии. Его особенность в том, что частота вращения стартера, а точнее его магнитного поля, равна частоте вращения ротора.

К сведению! Синхронные обладают роторами, которые выполнены в виде постоянных или электрических магнитах. Полюсов у них может быть и 2, и 4, и 6. Главное, чтобы это число было кратным двум.

Какой ток вырабатывает генератор

Характеристика тока, который вырабатывается генератором, зависит от его конструкции. Как уже стало понятно, и переменный генератор, и постоянный генератор содержат в своей конструкции электрический или постоянный магнит, создающий поток магнитного поля. В обоих случаях можно найти обмотку из медного проводника. Она вращается и, занимая различные положения в поле магнита, создает наведенную ЭДС.

Если представить, что обмотка разделена на две одинаковые части, то они поочередно будут занимать то горизонтальное, то вертикальное положение. ЭДС будет сначала максимальной, а затем нулевой. Это и будет генерация переменного тока.

Обратите внимание! Если в процессе полуоборота каким-либо образом переключить потребитель энергии, то он будет получать уже постоянный, но пульсирующий ток. В этом и отличие.

Характеристика переменного и постоянного электрических токов

Схема генератора переменного тока

Принципы работы генератора переменного и постоянного токов уже понятны, как и его основные конструкционные элементы. Необходимо рассмотреть пару схем для обобщения материала и понимания процесса генерации электротока.

Схема обычного устройства генерации электротока

Таким образом, были рассмотрены генератор переменного тока, устройство и принцип его действия.

Принципиальная схема электрического генерирующего устройства

Строение этого аппарата практически не поменялось с момента его создания еще в 1800-х гг. Данное электрооборудование служит для выработки тока, который применяется для бытовых или производственных целей.

Источник

Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

Люди пользуются энергией электрического тока практически во всех сферах своей деятельности. Сейчас нелегко представить жизнь без электричества, которое с помощью специального оборудования преобразуется из механической энергии. Рассмотрим подробнее, как происходит этот процесс, и как устроены современные генераторы.

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

Превращение механической энергии в электрическую

Любой генератор работает по принципу магнитной индукции. Самый простой генератор переменного тока можно представить, как катушку, которая вращается в магнитном поле. Также есть вариант, при котором катушка остается неподвижной, но магнитное поле только её пересекает. Именно во время этого движения и вырабатывается переменный ток. По такому принципу функционирует огромное количество генераторов во всем мире, объединенных в систему электроснабжения.

Устройство и конструкция генератора переменного тока

Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

  • Раму, к которой закреплен статор с электромагнитными полюсами. Изготовлена она из металла и должна выполнять защитную функцию всех элементов механизма.
  • Статор, к которому крепится обмотка. Изготавливается он из ферромагнитной стали.
  • Ротор – подвижный элемент, на сердечнике которого располагается обмотка, образующая электрический ток.
  • Узел коммутации, который отводит электричество с ротора. Представляет собой систему подвижных токопроводящих колец.

В зависимости от назначения, генератор имеет определенные особенности конструкции, но существуют два компонента, которыми обладает любое устройство, конвертирующее механическую энергию в электричество:

  1. Ротор – подвижная цельная деталь из железа;
  2. Статор – неподвижный элемент, который изготовлен из железных листов. Внутри него есть пазы, внутри которых располагается проволочная обмотка.

Для получения большей магнитной индукции, между этими элементами должно быть небольшое расстояние. По своей конструкции генераторы бывают:

  • С подвижным якорем и статическим магнитным полем.
  • С неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

В настоящее время более распространено оборудование с вращающимися магнитными полями, т.к. значительно удобнее снимать электрический ток со статора, чем с ротора. Устройство генератора имеет немало сходств с конструкцией электродвигателя.

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

Схема генератора переменного тока

Принцип работы электрогенератора: в тот момент, когда половина обмотки находится на одном из полюсов, а другая на противоположном, ток движется по цепи от минимального до максимального значения и обратно.

Классификация и виды агрегатов

Все электрогенераторы можно распределить по критерию работы и по типу топлива, из которого и образуется электроэнергия. Все генераторы делятся на однофазные (выход напряжения 220 Вольт, частота 50 Гц) и трехфазные (380 Вольт с частотой 50 Гц), а также по принципу работы и типу топлива, которое конвертируется в электричество. Ещё генераторы могут использоваться в разных сферах, что определяет их технические характеристики.

По принципу работы

Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.

Асинхронный

У асинхронных электрогенераторов нет точной зависимости ЭДС от частоты вращения ротора, но здесь работает такой термин, как «скольжение S». Оно определяет эту разницу. Величина скольжения вычисляется, поэтому некоторое влияние элементов генератора в электромеханическом процессе асинхронного двигателя все же есть.

Синхронный

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

Такой генератор обладает физической зависимостью от вращательного движения ротора к генерируемой частоте электроэнергии. В таком устройстве ротор является электромагнитом, состоящим из сердечников, обмоток и полюсов. Статором являются катушки, которые соединены по принципу звезды, и имеющими общую точку – ноль. Именно в них вырабатывается электрический ток.
Ротор приводит в движение посторонняя сила подвижных элементов (турбин), которые двигаются синхронно. Возбуждение такого генератора переменного тока может быть, как контактным, так и бесконтактным.

Читайте также:  Как наматывать трансформатор тока

По типу топлива двигателя

Удаленность от электросети с появлением генераторов больше не становится препятствием для пользования электроприборами.

Газовый генератор

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

В качестве топлива здесь используется газ, во время сгорания которого и вырабатывается механическая энергия, которая затем заменяется электрическим током. Преимущества использования газогенератора:

  • Безопасность для окружающей среды, ведь газ при сгорании не выделяет вредных элементов, копоти и токсичных продуктов распада;
  • Экономически это очень выгодно – сжигать дешевый газ. В сравнении с бензином, это обойдется значительно дешевле;
  • Подача топлива осуществляется автоматически. Бензин и дизельное топливо требуется по мере необходимости подливать, а газовый генератор обычно подключают к системе газоснабжения;
  • Благодаря автоматике, аппарат приходит в действие самостоятельно, но для этого он должен располагаться в теплом помещении.

Дизельный генератор

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

Эту категорию составляют преимущественно однофазные агрегаты мощностью 5 кВт. 220 Вольт и частота 50 Гц являются стандартными для бытовой техники, поэтому дизельный аппарат неплохо справляется со стандартной нагрузкой. Как можно догадаться, для его работы требуется дизельное топливо. Почему стоит выбрать именно дизельный электрогенератор:

  • Относительная дешевизна топлива;
  • Автоматика, позволяющая автоматически запускать генератор при прекращении подачи электрического тока;
  • Высокий уровень противопожарной безопасности;
  • В течении длительного периода времени агрегат на дизеле способен проработать без сбоев;
  • Внушительная долговечность – некоторые модели способны работать в общей сумме 4 года непрерывной эксплуатации.

Бензогенератор

Как устроен генератор переменного тока - назначение и принцип действия

Такие аппараты довольно востребованы как бытовое оборудование. Несмотря на то, что бензин дороже газа и дизеля, такие генераторы имеют немало сильных сторон:

  • Малые габариты при высокой мощности;
  • Просты в эксплуатации: большинство моделей можно запустить вручную, а более мощные генераторы оснащены стартером. Регулируется напряжение под определенную нагрузку при помощи специального винта;
  • В случае перегрузки генератора автоматически срабатывает защита;
  • Просты в обслуживании и ремонте;
  • Во время работы не издают много шума;
  • Можно применять и в помещении, и на улице, но следует защищать от попадания влаги.

Источник



Генератор переменного тока

Устройство и принцип действия генератора переменного тока. Основные составные части синхронной машины. Области применения применение синхронных генераторов. Принцип действия генератора трехфазного тока и их соединение с приемниками электрической энергии.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 12.03.2015
Размер файла 99,9 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ижевский Политехнический колледж

По электрооборудованию

ТЕМА: Генератор переменного тока

группы ТОРА 134Д

1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

2. СИНХРОННАЯ МАШИНА

3. СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преоб- разующих 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. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но неспособны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика. 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. Генератор переменного тока — это машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока. Различают синхронные и асинхронные генераторы переменного тока. Асинхронные ге- нераторы, имевшие ограниченное применение, главным образом в автономных системах электропитания, к 70-м годам 20 века практически полностью заменены синхронными генераторами. Наибольшее применение имеют трехфазные генераторы переменного тока; однофазные генераторы не получили распространения, так как их характеристики и эксплуатационные качества значительно хуже, чем у трехфазных. Мощные генераторы переменного тока устанавливают на электростанциях (турбогенератор, гидрогенератор); генераторы переменного тока относительно небольшой мощности работают в системах автономного энергоснабжения (дизельная электростанция, газотурбинная электростанция) и в преобразователях частоты (двигатель-генераторный агрегат).

1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электро- магнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная э. д. с.. Так как э. д. с., наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда э. д. с. индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока через каждый виток: Ф=B?S 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 э. д. с., — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей об- моткой 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 яв- ляется ротором, в то время как обмотки, в которых наводится э. д. с., 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 э. д. с. в неподвижных об- мотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора. Возбудитель электрических машин — это генератор постоянного или переменного тока для питания индуктора электрической машины, создающего в ней рабочий магнитный поток. В основном получили развитие возбудитель электрических машин в синхронных машинах, поскольку постоянный ток, не- обходимый для питания индуктора, самой машиной не вырабатывается. В качестве возбудителя обычно применяется коллекторный генератор постоянного тока с шунтовым или независимым возбуждением от подвозбудителя. В связи с ростом мощностей и повышением быстродействия системы управления син- хронных машин, а также в специальных машинах начиная с 50-х годов 20 века применяются возбудители электрических машин, в которых переменное напряжение от основной машины (непосредственно или через трансформатор — самовозбуждение) или от вспомогательной синхронной машины (независимое возбуждение) подаётся на ионный или полупроводниковый выпрямитель, пи- тающий индуктор основной машины. Регулирование осуществляется в силовой цепи возбуждения или воздействием на цепь возбуждения возбудителя. В другом типе возбудителя электрических машин переменное напряжение от вспомогательного генератора, якорь которого расположен на общем валу с индикатором синхронной машины, подаётся на выпрямитель, смонтированный на том же валу. Выпрямленное напряжение поступает непосредственно в обмотку индуктора. Основные достоинства таких возбудителей — отсутствие скользящих контактов, повышенная надёжность и высокое быстродействие.

Читайте также:  Привод переменного тока vacon

Современный генератор электрического тока — это внушительное соору- жение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструк- ций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

2. СИНХРОННАЯ МАШИНА

Синхронная машина переменного тока — это машина (обычно трёхфазная), частота вращения которой n жестко связана с частотой сети f соотношением p f n = где р — число пар полюсов машины. В зависимости от режима работы синхронной машины различают синхронные генераторы (генераторы активной мощности), синхронные электродвигатели (двигатели с постоянной частотой вращения), а также компенсаторы синхронные (генераторы реактивной мощности). Любая синхронная машина может работать во всех трёх режимах, но практически в конструкциях современных синхронных генераторов, двигателей и компенсаторов имеются определённые различия, обусловленные особенностями каждого из режимов. Основные составные части синхронной машины — статор, несущий рабочую обмотку переменного тока, и явно- или неявнополюсный ротор, на котором размещается обмотка возбуждения, всегда питаемая постоянным током (через контактные кольца). Иногда в синхронной машине небольшой мощности (до 20 квт) обмотку переменного тока размещают на роторе, а обмотку возбуждения — на статоре. Конструкцию таких машин называют обращенной. На статоре 2 (рис. 2.1) синхронной машины расположена трехфазная об- мотка 1, на роторе 4 — электромагниты (полюса), питаемые постоянным током через контактные кольца 3 и щетки. Обмотка 5 электромагнитов, создающая магнитный поток возбуждения машины, называется обмоткой возбуждения. Статор имеет три (в двухполюсной машине), шесть (в четырехполюсной) или большее количество катушек, сдвинутых одна относительно другой на со- ответствующие углы.

Рис. 2.1. Синхронная машина

3. СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

генератор переменный ток синхронный

Синхронный генератор — синхронная машина, работающая в генератор- ном режиме. Синхронные генераторы используют обычно в качестве источников переменного тока постоянной частоты и устанавливают на электростанциях, в электрических установках, на транспорте и т. д. Применение синхронных генераторов началось в 70-х годах 19 века в связи с изобретением свечи П. Н. Яблочкова. Наибольшее распространение имеют синхронные генераторы. для получения тока промышленной частоты, роторы которых приводятся во вращение паровыми (турбогенератор) или водяными (гидрогенератор) турбинами. Синхронные генераторы строят также с приводом от газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, ветро или электродвигателей. Обмотки ротора синхронного генератора питаются постоянным током от отдельного генератора — возбудителя, размещаемого обычно на общем валу с синхронным генератором и приводимого совместно с ним во вращение, или от выпрямительного устройства. При вращении ротора его магнитное поле наводит в трёхфазной обмотке статора переменную э. д. с., частота которой f = p? n , где р и n — соответственно число пар полюсов и частота вращения ротора. Быстроходные синхронные генераторы (турбогенераторы) имеют малое число пар полюсов (р = 1, 2), а в тихоходных (гидрогенераторах) р достигает нескольких десятков. Величина э. д. с. регулируется изменением тока в обмотке ротора. В синхронных генераторах малой мощности иногда применяют конст- рукции, в которых обмотка переменного тока расположена на роторе, а обмотка возбуждения — на статоре. Особый класс составляют синхронные генераторы с увеличенным числом пар полюсов — для получения тока повышенной частоты (генераторы повышенной частоты).

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение во всем мире, так как она обеспечивает наиболее выгодную передачу энергии и позволяет использовать надежные в работе и простые по устройству асинхронные электродвигатели. В настоящее время на всех электрических станциях России электрическая энергия вырабатывается генераторами трехфазного переменного тока. Простейший генератор трехфазного тока (рис. 1) отличается от генератора одно- фазного тока тем, что на статоре его расположены три отдельные обмотки (фазные обмотки), оси которых сдвинуты одна относительно другой на угол 120°. Каждую из обмоток трехфазного генератора вместе с присоединенной к ней внешней цепью принято называть фазой. Согласно ГОСТу фазы обозначаются буквами А, В и С.

Ротор генератора представляет собой постоянный магнит или электро- магнит, который вращается каким-либо двигателем. При вращении ротора в трех фазных обмотках статора индуктируются синусоидальные э. д. с. еА , еВ и еС одной и той же частоты и имеющие одинаковые амплитуды. Но так как магнитное поле вращающегося ротора пересекает эти обмотки не одновременно, то э. д. с. еА , еВ и еС будут сдвинуты по фазе по отношению друг к другу на 1 /3 пе- риода (рис. 2, а), чему соответствует угол 120°. Следовательно, мгновенные значения э. д. с., индуктируемые в трех обмотках генератора: tsinEe mA щ= ( )o mB tsinEe ?щ= 120 ( )o tsinEe ?щ= 240 mC Такая система трехфазных э. д. с. называется симметричной. Особенно- стью ее является то, что сумма э. д. с. всех трех фаз в любой момент времени равна нулю: [ ( 120 ) ( )] =?щ+?щ+щ=++ 0240 o o tsintsinEeee tsin mCBB Векторное изображение системы трехфазных э. д. с. показано на рис. 2, б. Любая из фазных обмоток генератора трехфазного тока является само- стоятельным источником электрической энергии и к ней может быть подключен свой приемник. Таким образом, получается несвязанная трехфазная система, имеющая для передачи электрической энергии шесть проводов. На практике такие системы не применяют. Обычно фазные обмотки трехфазного генератора и приемники электрической энергии соединяют по схеме «звезда» или «треугольник».

Рис. 4.1. Асинхронный генератор

Асинхронный генератор — асинхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме. Ротор в асинхронном генераторе вращается приводным двигателем в том же направлении, что и магнитное поле, но с большей скоростью. При этом скольжение ротора становится отрицательным, на валу машины возникает тормозящий момент и она работает генератором, отдавая энергию в сеть. А. г. потребляет намагничивающий ток значительной силы и требует наличия в сети генераторов реактивной мощности в виде синхронных машин. Несмотря на простоту обслуживания, асинхронные генераторы применяют сравнительно редко, в основном как вспомогательные источники небольшой мощности и как тормозные устройства.

1. Вольдек А. И., Электрические машины, 2 изд., Л., 1974.

2. Зорохович А. В., Калинин В. К. Электротехника с основами промышленной электроники, М., 1975.

3. Костенко М. П.. Пиотровский Л. М., Электрические машины, 3 изд., ч. 2, Л., 1973.

4. Петров Г. Н., Электрические машины, ч. 2, М.-Л., 1963.

Источник