Кпд генератора постоянного тока: Энергетические соотношения и КПД машин постоянного тока

Содержание

Энергетические соотношения и КПД машин постоянного тока

Мощность и потери. Характер подводимой к машине мощности зависит от ее режима работы: у генераторов это механическая мощность P1 = k1Mn, у двигателей – электрическая мощность P1 =UI. Характер снимаемой с машины полезной мощности – противоположный: у генератора это электрическая мощность P2 = UI, у двигателя – механическая P2=k2Mn. В машине всегда есть мощность потерь ∆Р, которая складывается из мощности электрических потерь (потери в меди) ∆Рэл = RI2, идущих на нагрев обмоток, мощности магнитных потерь (потери в стали) ∆Рмаг, мощности механических потерь (потери на трение) ∆Рмех и мощности добавочных потерь  ∆Рдоб ≈ 0,01 Рном, где Рном – номинальная мощность. Таким образом, ∆Р = ∆Рмех + ∆Рмаг + ∆Рэл +∆Рдоб и 

Р1 = Р2 + ∆Р.

КПД машины. КПД машины можно рассчитать по формуле η = P 2 / P1. При экспериментальном определении КПД проще и, главное, точнее измерять не механическую мощность, а электрическую, и рассчитывать потери. Поэтому для определения КПД генератора пользуются формулой

η = P2 / (P2 + ∆Р)

и КПД двигателя

η = (P1 —  ∆Р) / Р1.

КПД машин постоянного тока растет с увеличением мощности машин. Так, у микромашин мощностью до 0,1 кВт он составляет всего 30 – 40 %, у машин мощностью 10 кВт – 83 % и у машин 1000 кВт  —  96 %.

КПД меняется также в зависимости от нагрузки (рис. 1.15). Из графика следует, что при малых нагрузках КПД резко падает, поэтому недогруженную машину невыгодно эксплуатировать.

КПД мехатронной системы генерирования электрической энергии постоянного тока Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.314:621.382:621.314.572

КПД МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С.А. Харитонов, А.Г. Гарганеев*

Новосибирский государственный технический университет *Томский политехнический университет E-mail: [email protected]; [email protected]

Приведены результаты расчета КПД системы генерирования постоянного тока на базе магнитоэлектрического синхронного генератора и полупроводникового преобразователя (выпрямителя). Пример расчета приведен для системы генерирования электрической энергии мощностью 250 кВт, разработанной для ветроэнергетической установки с переменной частотой вращения вала ветровой турбины.

Ключевые слова:

КПД, мехатронная система, синхронный генератор с постоянными магнитами, полупроводниковый преобразователь, переменная частота вращения вала, ветроэнергетическая установка.

Key words:

Efficiency, mechatronic system, the synchronous generator with permanent magnets, the semiconductor converter, variable frequency of rotation of a shaft, wind power installation.

Как показано в [1], расчет активных потерь в элементах систем генерирования электрической энергии (СГЭЭ) и КПД системы в целом является актуальной задачей, так как такие системы находят широкое применение в возобновляемой энергетике, а также в системах электроснабжения автономных объектов, в частности, летательных аппаратов (ЛА).

В данной статье приводится пример расчета активных потерь и КПД в СГЭЭ постоянного тока с использованием методики, предложенной в [1]. Предполагается, что СГЭЭ является частью ветроэнергетической установки (ВЭУ) с переменной частотой вращения п вала ветровой турбины.

При расчете КПД основное внимание уделяется анализу активных потерь, прежде всего в синхронном генераторе (СГ), при этом учитывается несинусоидальный характер тока и напряжения, обусловленный работой генератора на полупроводниковый преобразователь - ПП (в данной статье это управляемый выпрямитель), подключенный к противоЭДС.

В примере используются данные одного канала СГЭЭ в составе ВЭУ «Радуга- 1А» [2], в которой применен модульный принцип построения системы генерирования, в каждом из каналов используется СГ с постоянными магнитами типа ГСВ-260, номинальная мощность генератора составляет 260 кВт (разработка ОАО НПО «ЭЛСИБ»).

На рис. 1 по результатам расчета приведены потери в СГ в составе системы «СГ (МЭГ) - трехфазный мостовой выпрямитель - противоЭДС». и аналогичных потерь под нагрузкой дР*СГ.

Расчеты показывают, что учет высокочастотных составляющих в потоке зазора при а=0 вносит изменения в уровень потерь в стали не более, чем на 2...3 %.

На малых частотах вращения в связи с незначительным уровнем генерируемой мощности определяющими являются потери в стали, причем их величина, очевидно, приближается к стальным потерям в режиме холостого хода. Эта тенденция отчетливо проявляется с увеличением угла регулирования (рис. 1, д, е).

С ростом величины q происходит увеличение относительного значения генерируемой мощности (т. к. уменьшается базовая величина 36), при этом возрастают потери в стали СГ, приближаясь по величине к дР,*1СГхх. При q>7 для оценки дР‘аСГ можно пользоваться значением относительных потерь в стали в режиме холостого хода. Изменение q от 0 до 7 в рассматриваемом примере приводит к уменьшению КПД с 0,94 до 0,92, т. е. темп увели-

1 В качестве относительных единиц используются величины, предложенные в [1], д=1429 об/мин.

Рис. 1.

сг

1

0.94

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

5Р*

д = 0, а = О

5 р* СГстхх /Х

у / У / У ЬР\ /

_ — -" 8Р* - СГмех . СГст

1

1

0.94

0.6

0.5

Лег

3.5

ЛІ/1

іЖ/

1.5 2 2.5 3

Потери в синхронном генераторе системы «МЭГ - трехфазный мостовой выпрямитель», при номинальных оборотах п’ном=3,5 и различных значениях параметра д и угла регулирования а

чения генерируемой мощности с ростом д (рис. 2) значительно выше, нежели рост относительных потерь в стали. При этом данная тенденция сохраняется до д, равного 2...3. Относительные потери в меди в данной конструкции СГ не являются определяющими; в режимах, близких к номинальному, они примерно равны потерям в стали и имеют тенденцию снижения с уменьшением и*.

Работа генератора на высоких частотах приводит к тому, что становятся весьма значимыми механические потери, которые быстро растут с оборотами и становятся практически определяющими.

На рис. 2 в качестве примера представлены расчетные энергетические характеристики МЭГ (его добротности соответствуют генератору ГСВ-260) в составе системы генерирования постоянного тока, работающей на противоЭДС. Первичным источником энергии является ветровая турбина. По-

лупроводниковый преобразователь выполнен по трехфазной мостовой схеме с д, равным 1. Расчетная частота вращения вала СГ ир=5000 об/мин, Ищ1п=2500 об/мин и рабочая точка выбрана таким образом, что ир*=3,5.Dp + 3b4(n*minDp Л -

SP‘ • =

Ppmin

AP'

= a(ntJDp)Yc(nJDp)i +b( n'/ Dp)Yc( «‘/A)-

p p

= [1 + a(np/Dp)Yc(np/Dp)i + b(np‘/Dp)Yc( np‘/Dp)

-л-1

Данный вывод весьма важен при построении СгЭэ для ВЭУ, где £=3 и $р=2...4. В системах этого типа по указанной причине предпочтительнее применение модульного принципа построения СГЭЭ с разбиением рабочего диапазона на поддиапазоны в соответствии с мощностью одного модуля. При такой структуре системы с ростом частоты вращения происходит наращивание генерируемой мощности за счет увеличения числа параллельно включенных модулей., то, полагая все модули одинаковыми, получим следующее выражение для расчетного диапазона одного модуля:

D1p = Dp

_N_

N

Отсюда следует, что с увеличением рабочего диапазона происходит значительный рост механических и добавочных потерь в генераторе, их роль становится преобладающей.

Полученные соотношения полезны при анализе зависимости потерь и КПД от рабочего диапазона Бр конкретной системы, а также при параметрической оптимизации на стадии проектирования. В частности, функциональную связь между параметрами системы, обеспечивающую максимальное значение КПД в расчетной точке при заданном диапазоне и минимальной частоте вращения, позволяет определить соотношение

[1,5а1( ирт;п £р)0’5 + 2а2 ир*т;п £>р]7с( «*тт £>р)" +

Под расчетным диапазоном Б1р понимается величина, удовлетворяющая соотношению

Р* = («* • £1

Р мр \пршт1р / *

На рис."зад (Птах )•

Данное условие обеспечивает также максимальное значение коэффициента мощности СГ в начале и конце рабочего диапазона.

Выводы

Приведены результаты расчета КПД системы генерирования постоянного тока на базе магнитоэлектрического синхронного генератора и полупроводникового преобразователя (выпрямителя). Показано, что:

Г 0.96 0.94 0.92 0.88 Рис. 3 N,=1,0 сршіп Р “2 г 0.96 0.94 0.92 0.88 0.86 т. ... сршіп

К,

V и.64 “ 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 2 4 6 8 Зависимости КПД СГЭЭ для ВЭУ на минимальных частотах вращения вала ветровой турбины отдиапазона работы одного модуля (при Ыз=1, йр=2) и количества модулей

1. На величину и соотношение потерь в генераторе существенное влияние оказывают тип полупроводникового преобразователя и режимы его работы. Применение нулевых схем преобразователей приводит к повышенным потерям в меди. Режим прерывистого тока в фазах генератора обусловлен увеличением удельных потерь в стали, к росту которых также приводит увеличение угла регулирования (или уменьшение глубины модуляции в случае циклоконвертора).

2. Расширение рабочего диапазона частот вращения приводит к значительному росту активных потерь и изменению их соотношения. В системе генерирования для ветроэнергетических

установок они изменяются пропорционально пятой степени диапазона частот вращения, а в системах для летательных аппаратов пропорционально третьей.

3. Проблема повышения КПД при увеличении диапазона частот вращения для ветроэнергетических установок может быть решена за счет применения модульного принципа построения системы генерирования.

Работа выполнена по государственному контракту №13.036.31.0010 от 22.10.2010г. на тему: «Исследование, разработка и организация промышленного производства меха-нотронных систем для энергосберегающих технологий двойного назначения».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Харитонов С.А., Гарганеев А.Г Методика расчета коэффициента полезного действия мехатронной системы генерирования электрической энергии постоянного тока // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - Т 319. - № 4. - С. 135-138.

2. Харитонов С.А., Грабовецкий Г.В., Лучкин В.Ф. Система генерирования типа «синхронный генератор с РЗМ - преобразова-

тель частоты» для ВЭУ мощностью 1000 кВт «Радуга-1» // Актуальные проблемы электронного приборостроения: Труды III Междунар. научно-техн. конф. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1996. - Т. 8. - С. 29-33.

Поступила 02.04.2011 г.

Коэффициент полезного действия генераторов - Энциклопедия по машиностроению XXL

Коэффициент полезного действия генератора  [c.461]

Коэффициент полезного действия генератора при os [c.239]

Температура конденсата после последнего подогрева, °С Коэффициент полезного действия генератор при os = 0.8......................  [c.233]

Мощность на зажимах генератора, Мет Коэффициент полезного действия генератора, % Расход пара через стопорный клапан, т/ч Температура питательной воды, "С Удельный расход пара, кг/квт-ч Удельный расход тепла, ккал/квт-ч  [c.33]


При цене на электроэнергию 5э коп. за 1 кет ч и коэффициенте полезного действия генератора по стоянного тока или выпрямителя, равном 0,9,  [c.170]

Определить удельный эффективный расход топлива и эффективный к. п. д. двигателя по результатам испытания, если известно, что сила тока и напряжение трехфазного электрического генератора, непосредственно соединенного с двигателем, соответственно равны 170 А и 330 В при os

Часовой расход топлива двигателем 21,3 кг. Низшая теплота сгорания топлива 42 300 кДж/кг.  [c.187]

Чем ниже os ф в сети, тем большая мощность должна быть на электростанции, так как коэффициент полезного действия генераторов и трансформаторов с уменьшением os ф понижается.  [c.36]

Коэффициент полезного действия щ генераторов мощностью 100—1000 кет с числом оборотов 187—1000 в минуту при номинальной нагрузке (95—100%) и расчетном коэффициенте мощности лежит в пределах 0,87—0,93, (последняя величина относится к мощным и быстроходным генераторам). При снижении нагрузки и уменьшении os [c.107]

Для получения наиболее правильных результатов определения эффективной мощности двигателя необходимо коэффициент полезного действия генератора брать но данным (кривая для различных нагрузок) завода-изготовителя или же по результатам испытания генератора.  [c.107]

F — поверхность детали в см , подлежащая одновременной закалке, или часть поверхности детали, примерно равная проекции индуктора на деталь при непрерывно-последовательном способе тг) — коэффициент полезного действия генератора токов высокой частоты, примерно равный 0,8.  [c.177]

Коэффициент полезного действия генератора устанавливается на основании предварительных испытаний или принимается в соответствии с заводскими данными испытаний.  [c.226]

Фиг. 28. Коэффициент полезного действия генератора по данным завода. Электросила.

Потребляемая ультразвуковым генератором мощность от сети определяется коэффициентом полезного действия последнего. Коэффициент полезного действия генераторов зависит от мощности, схемного решения, типа электронных ламп или полупроводниковых приборов и составляет примерно 30—45% Для генераторов в диапазоне мощностей 400 вт — 1,5 кет.  [c.118]

Пример 5-1. Дизель с генератором постоянного тока за 40 мин израсходовал 2,3 л солярового масла с теплотой сгорания 40 ООО кДж/кг (9 5И ккал/кг) и плотностью р=930 кг/м . Показания электрических приборов амперметра г=85 А, вольтметра и=120 В. Коэффициент полезного действия генератора т]г=0,9 механический к. п. д. двигателя iim=0,85. Определить экономические показатели установки.  [c.111]

Коэффициент полезного действия генератора может быть выше 640/,,, если рабочая точка на характеристике смещена влево, т. е. если анодный ток появляется не при нулевом, а при каком-то положительном напряжении на сетке.  [c.190]

Коэффициент полезного действия генератора, % 97,3 98,2 98,25  [c.224]

Среди показателей качества зарядных процессов наибольший интерес представляют быстродействие и коэффициент полезного действия (КПД). Рост этих показателей увеличивает степень использования генератора и максимальную среднюю мощность, генерируемую в емкостный накопитель. Это приводит к улучшению массовых и габаритных характеристик зарядной системы, что особенно важно для передвижных установок. Одновременно появляется возможность увеличения частоты следования разрядных импульсов.  [c.220]

В данной главе мы изложили физические принципы, положенные в основу устройства оптических квантовых генераторов, разобрали некоторые их общие свойства и описали три типа лазеров — рубиновый, гелий-неоновый и лазер на красителях. Помимо указанных, существует большое число других лазеров, отличающихся по тем или иным свойствам, а именно способами возбуждения активной среды, спектральной областью, в которой находится излучение, мощностью, коэффициентом полезного действия, временными характеристиками и т. д. и т. п.  [c.819]

В импульсных лазерах широко применяют стекло, активированное ионами Nd +. Преимушество стекол заключается в простоте изготовления образцов больших размеров и любой формы, что позволяет получить очень большие энергии выходного импульса. Кроме того, они обладают высокой оптической однородностью, в результате чего коэффициент полезного действия стеклянных генераторов выше, чем у генераторов на кристаллах. В то же время сравнительно низкая теплопроводность стекла ограничивает возможности его применения в лазерах непрерывного действия.  [c.288]

Коэффициент полезного действия электрического генератора в зависимости от мощности составляет 0,97—0,995. Относительный электрический к.п.д. турбогенератора будет равен  [c.366]

Сдерживающим фактором для внедрения постоянного тока долгое время было и то, что процесс превращения переменного тока в постоянный осуществлялся нерациональным способом по схеме двигатель переменного тока вращал генератор постоянного тока, который питал все устройства, потребляющие постоянный ток. Коэффициент полезного действия такой схемы крайне низок, учитывая электрические потери в электродвига-  [c.239]

Созданные за прошедшие два столетия машины имеют низкий коэффициент полезного действия, например у паровоза он равен 10—15. А это значит, что 85—90/о энергии, заключающейся в топливе, теряется бесполезно. Велики непроизводительные затраты и потери энергии и на тепловых электростанциях в процессе преобразования ее на путях от котлов к турбинам и генераторам.  [c.261]


Коэффициент Полезного действия электрического генератора равен отношению электрической мощности No, измеренной на зажимах генератора, к эффективной мощности тур бины Noe-  [c.52]

Коэффициент полезного действия ГЭС может быть выражен как произведение к. п. д. водоподводящих сооружений, турбины и генератора. К. п. д. водоподводящих сооружений и турбины могут быть выражены через коэффициенты использования расхода и напора.  [c.156]

Коэффициент полезного действия термоэлектрического генератора повышается с увеличением температурного перепада между горячим и холодным спаем, т. е. с увеличением АТ — Т -- Га, и зависит от внутреннего сопротивления цепи г, а также от характеристики материалов термоэлементов — фактора 2. Значение фак-  [c.281]

Коэффициент полезного действия рубиновых квантовых генераторов составляет 0,1%. Несмотря на низкий к. п. д., оптические квантовые генераторы в настоящее время находят практическое применение при сварке.  [c.232]

Нагрузка в пет Коэффициент полезного действия генератора при os Общие расход пара (без регенерации) в mlua Темпер ту- ра подогрева питательной воды в С  [c.239]

Тип турбины Мощность на зажимах генератора, кет Коэффициент полезного действия генератора, % Количество отбираемого пара, т/ч Температура питательной воды, С Удельный расход пара, кг1квт-ч  [c.73]

Коэффициент полезного действия генератора несколько падает как с уменьшением коэффициента мощности, так и с падением нагрузки. Последняя зависимогть примерно пзобра ена на фиг 2-3. Здесь кривые I п II относятся к генераторам мощностью в десятки мегаватт, III — в тысячи и сотни киловатт, IV — в десятки киловатт.  [c.20]

Для иллюстрации возможностей высокочастотных генераторов и усилителей на рис. 36 приведены граничные кривые трех основных приборов, которые применяются для питания линейных ускорителей. Интересно отметить, что если раньше с уменьшением длины волны коэффициент полезного действия генераторов и усилителей тоже уменьшался, то в настоящее время для диапазонов длин волн 3, 10 и 30 см лучшие образцы ламп дают примерно одинаковое значение коэффициента полезного действия. Если же сравнивать к. п. д. ламп разных типов, то, оказывается, магнетроны имеют больший коэффициент полезного действия, чем клистроны. В последнее время разработаны новые усилители высокочастотной мощности — амплитро-ны, которые имеют еше более высокий к. п. д. Очевидно, что амплит-  [c.110]

Рассмотрим, что влияет на к. п. д. солнечного гермоэлектрогенератора и как применением покрытий можно интенсифицировать протекающие в нем процессьь Коэффициент полезного действия солнечных термоэлектрических генераторов определяется из следующего соотношения [126]  [c.193]

Турбоэнергетические системы. Использование солнечной радиации находит применение и в традиционной двухступенчатой схеме преобразования энергии тепловая— -механическая— -электрическая. В частности, NASA разрабатывает солнечные турбоэлектрические генераторы, известные под названием Санфлауэр (подсолнечник) [169]. Одной из наиболее сложных проблем является создание системы охлаждения. Применение покрытий позволяет поддерживать оптимальные температурные параметры цикла, уменьшать площадь и массу радиатора. На рис. 8-24 представлена схема солнечной энергетической системы с турбогенератором [170]. Теплота, полученная от выхлопных газов, и скрытая теплота конденсации излучаются с поверхности радиатора. Коэффициент полезного действия установки зависит от температуры котла, которая ограничивается жаропрочностью материалов, и от температуры радиатора. Без 204  [c.204]

В первых работах Джордмейна и Миллера был применен кристалл LiNbOg (ниобат лития), перестройка частоты осуществлялась путем изменения температуры кристалла . В качестве волны накачки была использовапа та же длниа волны = 5300 А и наблюдалась генерация па длине — 2Х = 10 бОО А. Перестройка частоты осуществилась в диапазоне 6840—23550 А. Коэффициент полезного действия был того же порядка, что у генератора Ахма-нова и Хохлова. Выходная мощность составила сотни киловатт.  [c.410]

В настоящее время созданы параметрические генераторы, работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В качестве источников накачки служат ОКГ на стекле, рубине, аргоне при этом используются их излучения как на первой, так и на второй гармониках. В качестве кристаллов применяются ниобат лития, титанат бария, натрий и др. На ниобате лития при использовании в качестве источника ОКГ на алюмонттриевом гранате созданы параметрические генераторы с плавной перестройкой частоты в диапазоне 1,98—2,33 мкм. При накачке второй гармоникой от ОКГ на гранате оказалось возможным осуществить перестройку в пределах от 0,55 до 3,65 мкм. Коэффициент полезного действия этих генераторов rj = WJW — мощность накачка, а — мощность возбужденных колебаний) достигает нескольких процентов.  [c.78]

Коэффициенты полезного действия турбины, генератора и афегата очень важны для суждения о качествах этих машин. Эксплуатациоимик гидростанции должен, однако, считаться и с потерями энергии в устройствах, подводящих воду к турбине. У низконапорных гидростанций эти потери сосредоточиваются в приводной камере турбины (от забрала и бычков до спиральной камеры) и невелики (от десятых долей до 2%), у средне- и высоконапорных они из-за потерь в трубопроводах больше (например, 3 10%). Уместно эти потери относить к напору установки или станционного узла, т. е. к разности от-  [c.22]

Если на машине установлено нескольких рабочих органов или исполнительных механизмов и все они приводятся в движение от одного двигателя, то привод называют одномоторным или групповым. В случае нескольких двигателей привод называют многомоторным.. При этом от одного двигателя может приводиться либо один, либо несколько рабочих органов (исполнительных механизмов). При индивидуальном приводе трансмиссионные двигатели могут питаться энергией либо от одного генератора (насоса), либо индивидуально - каждый двигатель от своего генератора (индивидуальный привод), либо по смешанной схеме. В случае индивидуального электрического привода каждый электродвигатель, приводящий в движение соответствующий рабочий орган или исполнительный механизм, может питаться непосредственно от электросети. В последнее время на машинах с несколькими рабочими органами или исполнительными механизмами используют преимущественно индивидуальный привод, обладающий более высоким коэффициентом полезного действия (КПД) по сравнению с групповым приводом, простотой и агрегатностью конструкции, лучшей приспособленностью к автоматизации управления, лучшими условиями для эксплуатации и ремонта.  [c.24]



Пьезоэлектрический генератор постоянного тока - Энергетика и промышленность России - № 15-16 (155-156) август 2010 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 15-16 (155-156) август 2010 года

Оно может быть использовано в любой области техники в качестве маломощного источника тока.

Сущность изобретения: генератор содержит ротор, который приводится в движение от механической энергии, и статор, на котором закреплены один или несколько дисковых биморфных пьезоэлементов. С помощью закрепленных на роторе роликов осуществляется круговая деформация пьезоэлемента. В результате вследствие прямого пьезоэффекта на электродах пьезоэлемента генерируется постоянное напряжение.

Недостатки электромагнитных преобразователей, которые являются базой большинства ныне используемых устройств, известны: это относительно большая масса, применение дорогих дефицитных материалов, сложность устройства, содержащего катушку, магнит или обмотку возбуждения, зависимость генерируемого напряжения от скорости вращения ротора, наводки от искрения, электромагнитных полей и т. д.

Практика проектирования преобразователей показывает, что в настоящее время многие электромагнитные механизмы могут быть заменены твердотельными, пьезокерамическими, при этом удается существенно улучшить многие качественные показатели. Так, достигаются большая надежность, снижение массогабаритных показателей, технологичность и на базе этого более низкая стоимость, высокий КПД преобразования.

Одним из таких устройств является пьезокерамический генератор постоянного тока, выбранный авторами в качестве прототипа. Этот генератор имеет цилиндрический тонкостенный пьезоэлемент, два деформирующих ролика и два токосъемника.

При деформации роликами поляризованного в радиальном направлении пьезоэлемента на электродах, которыми являются металлизированные поверхности, возникают вследствие прямого пьезоэффекта заряды, которые передаются в виде напряжения потребителю через токосъемные ролики.

Для повышения надежности и уменьшения износа деформация пьезоэлемента нажимными роликами производится через гибкую прокладку, закрепленную по краю биморфного диска.

В многоэлементном пьезоэлектрическом генераторе могут быть получены различные уровни напряжений путем соединения электродов пьезоэлементов в электрическую цепь последовательно и параллельно.

Генератор включает в себя ротор с деформирующими роликами и биморфный дисковый пьезоэлемент, закрепленный с помощью полого штыря на статоре. В креплении пьезоэлемента имеются изолирующие шайбы, по краю диска пьезоэлемента закреплена гибкая изолирующая прокладка, которая, как уже было сказано выше, может быть выполнена в виде герметизирующей мембраны. В многоэлементном варианте генератора пьезоэлементы закреплены на штыре и отделены друг от друга изолирующими шайбами, по краю каждого элемента закреплены гибкие прокладки.

Генератор работает следующим образом. При вращении ротора от внешнего источника механической энергии ролики, которые установлены относительно дисковых пьезоэлементов таким образом, что обеспечивается их деформация, прокатываются по прокладке. При деформации пьезоэлемента на электродах вследствие прямого пьезоэффекта возникают заряды, при этом на внешних электродах пьезоэлемента – заряды противоположного знака, которые составляют разности потенциалов.

При вращении ротора и круговой деформации пьезоэлемента на электродах возникает постоянная разность потенциалов, соответствующая величине деформации. Ролики прокатываются по поверхности гибкой прокладки.

В одноэлементном генераторе и в многоэлементном прокладка первого элемента имеет функции защиты электрода пьезоэлемента от воздействия со стороны деформирующих роликов, изоляции электрода от замыкания через ролики и, благодаря гибкости, уменьшения потерь энергии на деформацию.
Электроды разных пьезоэлементов можно соединять в электрическую цепь последовательно и параллельно, получая различные уровни генерируемого напряжения. Благодаря закреплению пьезоэлементов с возможностью поворота – в значительной степени компенсируется синфазная составляющая генерируемого напряжения.

Практически осуществимо изготовление дисковых пьезоэлементов для изготовления генератора большой мощности. Авторами, например, были проведены работы по созданию многоэлементного генератора для ветроэнергетической силовой установки.

Как в цепях постоянного тока регулировать напряжение

Как в цепях постоянного тока регулировать напряжение

Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. Направлением электрического тока условились считать направление движения положительных зарядов.

Сегодня, как в промышленности, так и в гражданской сфере, есть немало установок, электроприводов, технологий, где для питания требуется не переменное, а постоянное напряжение. К таким установкам относятся различные промышленные станки, строительное оборудование, двигатели электротранспорта (метро, троллейбус, погрузчик, электрокар), и другие установки постоянного тока разного рода.

Напряжение питания для некоторых из этих устройств должно быть изменяемым, чтобы например изменяющийся ток питания электродвигателя приводил бы к соответствующему изменению скорости вращения его ротора.

Один из первых способов регулировки постоянного напряжения — регулирование при помощи реостата. Затем можно вспомнить схему двигатель — генератор — двигатель, где опять же регулированием тока в обмотке возбуждения генератора достигалось изменение рабочих параметров конечного двигателя.

Но эти системы не экономичны, они считаются устаревшими, и гораздо более современными являются схемы регулирования на базе тиристоров. Тиристорное регулирование более экономично, более гибко, и не приводит к увеличению массо-габаритных параметров установки целиком. Однако, обо всем по порядку.

Реостатное регулирование (регулирование при помощи добавочных резисторов)

Регулирование при помощи цепи последовательно соединенных резисторов позволяет изменять ток и напряжение питания электродвигателя путем ограничения тока в его якорной цепи. Схематически это выглядит как цепочка добавочных резисторов, присоединенных последовательно к обмотке двигателя, и включенных между ней и плюсовой клеммой источника питания.

Часть резисторов может быть по мере надобности шунтирована контакторами, чтобы соответствующим образом изменился ток через обмотку двигателя. Раньше в тяговых электроприводах такой метод регулирования был распространен весьма широко, и за неимением альтернатив приходилось мириться с очень низким КПД в силу значительных тепловых потерь на резисторах. Очевидно, это наименее эффективный метод — лишняя мощность просто рассеивается в виде ненужного тепла.

Регулирование по системе двигатель — генератор — двигатель

Здесь напряжение для питания мотора постоянного тока получается на месте, при помощи генератора постоянного тока. Приводной мотор вращает генератор постоянного тока, который и питает в свою очередь мотор исполнительного механизма.

Регулирование рабочих параметров двигателя исполнительного механизма достигается путем изменения тока обмотки возбуждения генератора. Больше ток обмотки возбуждения генератора — большее напряжение подается на конечный двигатель, меньше ток обмотки возбуждения генератора — меньшее напряжение, соответственно, подается на конечный двигатель.

Данная система, на первый взгляд, более эффективна, чем просто рассеивание энергии в виде тепла на резисторах, однако и она отличается своими недостатками. Во-первых, система содержит две дополнительные, довольно габаритные, электрические машины, которые необходимо время от времени обслуживать. Во-вторых, система инерционна — соединенные три машины не в состоянии резко изменить свой ход. В результате снова КПД получается низким. Однако, на протяжении некоторого времени такие системы использовались на заводах в 20 веке.

Метод тиристорного регулирования

С появлением во второй половине 20 века полупроводниковых приборов, появилась возможность создания малогабаритных тиристорных регуляторов для двигателей постоянного тока. Двигатель постоянного тока теперь просто подключался к сети переменного тока через тиристор, и, варьируя фазу открывания тиристора, стало возможным получить плавное регулирование скорости вращения ротора двигателя. Этот метод позволил совершить рывок в подъеме КПД и быстродействия преобразователей для питания моторов постоянного тока.

Метод тиристорного регулирования и сейчас используется, в частности, для управления скоростью вращения барабана в автоматических стиральных машинах, где в качестве привода служит коллекторный высокооборотный мотор. Справедливости ради отметим, что аналогичный метод регулирования работает и в тиристорных диммерах, способных управлять яркостью свечения ламп накаливания.

Регулировка на базе ШИМ со звеном переменного напряжения

Постоянный ток при помощи инвертора преобразуется в переменный ток, который затем при помощи трансформатора повышается или понижается, после чего выпрямляется. Выпрямленное напряжение подается на обмотки электродвигателя постоянного тока. Возможно дополнительное импульсное регулирование посредством ШИМ-модуляции, тогда достигаемый эффект на выходе несколько похож на тиристорное регулирование.

Наличие трансформатора и инвертора в принципе приводит к удорожанию системы в целом, однако современная полупроводниковая база позволяет строить конверторы в виде готовых малогабаритных устройств с питанием от сети переменного тока, где трансформатор стоит высокочастотный импульсный, и в итоге габариты получаются небольшими, а КПД уже достигает 90%.

Импульсное управление

Система импульсного управления моторами постоянного тока похожа по своему устройству на импульсный DC-DC преобразователь. Этот метод является одним из наиболее современных, и именно его используют сегодня в электрокарах и внедряют в метро. Звено понижающего преобразователя (диод и дроссель) объединено в последовательную цепь с обмоткой мотора, и регулируя ширину подаваемых на звено импульсов, добиваются требуемого среднего тока через обмотку мотора.

Такие импульсные системы управления, по сути — импульсные преобразователи, отличаются более высоким КПД — более 90%, и обладают отличным быстродействием. Здесь открываются широкие возможности для рекуперации электроэнергии, что весьма актуально для станков с большой инерционностью и для электрокаров.

Ранее ЭлектроВести писали, что существующие электронные устройства, представленные на рынке, состоят из неорганических, неодушевленных материалов. Однако в лабораториях готовятся «микробы-киборги», которые скоро начнут производить электричество.

По материалам: electrik.info.

Промышленные электрогенераторы и газогенераторы

Обозначение модели:

250 – расчетная мощность, кВт
G – среда: (G = природный газ, М = метан, N = азот, S = пар, A = воздух)
400 – макс давление на входе (psig). 1 psig = 0.07 бар. 400 psig = 28 бар.
F – тип экспандера: (F = бесмасляный)
1 – соединение с генератором (01 = ремень/шкив, 02 = муфта, 03 = универсальное соединение)
S – тип генератора (I = асинхронный электрический, S = синхронный электрический)
S – другое: (М = мобильный, S = стационарный)

Спецификации детандера с винтовым компрессором сухого сжатия
Количество: 1
Макс давление на входе: 28 бар изб (400 psig)
Макс диапазон расхода: 365 нм3/мин (12,950 стандартных кубических футов в минуту)
Трубопровод на входе: Ду 125 (5 дюймов) Трубопровод на выходе: Ду200 (8 дюймов)
Уплотнение валов: механическое
Материалы:
Роторы: углеродистая сталь
Литье: углеродистая сталь
Подшипники: радиально-упорные подшипники на входной стороне; роликовые подшипники на напорной стороне, кольца, элементы качения и кожухи из легированной стали.

Установка имеет так называемые «сухие» винты, имеющие зазор менее 0.06 мм, позволяющие работать без впрыска масла. Работа винтов зависит от синхронизирующих шестерен, необходимых для поддержания сепарации.

Типичная спецификация:

Генератор будет соответствовать всем требованиям NEMA MG-1, части 16 и 22 по проектированию, исполнению и методикам заводских испытаний. Генератор и регулятор будут выполнены в соответствии с требованиями перечисленными в C.S.A. (Canadian Standards Association - Канадская ассоциация стандартов). Испытания регулятора с заводской кабельной обмоткой, проходят с генератором.

Конструкция и подшипники

Установка полностью выполнена с защитой уровня не менее NEMA MG-1-1.25.4. При необходимости может опционально установить брызгозащитный кожух для соответствия IP-22 и IP-23 на готовую установку. Другие значения являются специальными расчетными, и выдаются по запросу с завода.

В подшипниковом узле используется чугунный подшипниковый щит и рама из свариваемой стали. Подшипники, заправленные смазкой перед установкой с двумя защитными шайбами, шарикового типа, однорядный радиальный шариковый подшипник без канавки для ввода шариков, С3 с запасом для добавления и/или сменной смазки. Опционально есть возможность смазки через расширенную подачу и предохранительную выпускную трубу. Минимальный срок службы подшипников В-10 будет 40,000 часов для одноподшипниковых блоков.

Смазочный материал Polyrex EM или эквивалент.

Система возбуждения

Генератор будет оснащен поддерживающей системой возбуждения генератора на постоянном магните 300/250 Гц. Генератор на постоянном магните и вращающийся бесщёточный возбудитель монтируются снаружи подшипника. Система будет подавать ток короткого замыкания 300% от номинальной (250% для работы 50 Гц) на 10 секунд. Вращающийся возбудитель будет работать на трехфазном полнопериодном выпрямителе с герметически уплотненными силиконовыми диодами, защищенными от анормальных переходных состояний многодисковым устройством защиты от перенапряжений из селена. Диоды сконструированы для коэффициента безопасности 5 для напряжения и 3 для тока.

Система изоляции

Система изоляции распознается системой, которая отвечает требованиям конструкции UL1446 и подходит для предъявления как компонент для сертификации UL2200. Система изоляции ротора и статора из материалов класса Н Nema или выше, синтетические, не водопоглощающие. Обмотка статора имеет лаковое покрытие в несколько слоев, нанесенное погружением и запеканием, плюс поверхностное покрытие эпоксидальной смолы для особо влажных и абразивных сред.

Основной ротор

Основное вращающееся поле конструкции, состоящее из 1 шт, 4 полюсного листового пакета (многослойного материала). Детали в соединении "ласточкин хвост", болты с перекосом и другой полюс к средствам соединения с валом неприемлемы. К тому же, опоры обмотки демпфера и катушка полюса возбуждения полностью из литья под давлением вместе с роторными пластинами для образования роторного сердечника в комплекте. Смонтированные и сварные или паяные опоры обмотки демпфера и катушки неприемлемы. Сердечник ротора усаживается и закрепляется клиньями к валу.

Вращающийся узел проходит динамическую балансировку менее чем на 2 мил размаха колебаний, будет иметь стойкость к повышенной скорости 125% от номинальной скорости на 15 минут при работе при расчетной рабочей температуре.

Обмотка статора

Обмотка статора будет 2/3 конструктивного шага для исключения третьей гармоники и будет включена в один скошенный паз для уменьшения гармоник паза. Обмотки – беспорядочная намотка, соединенные в лобовой части – это все для обеспечения наилучшей механической прочности.

Повышение температуры

Повышение температуры ротора, и статора измеряются методом сопротивления согласно соответствующему разделу NEMA MG-1, части 16 и 22, BS-5000 или C.S.A. C22.2 для типа заданного сервиса (функции).

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения – цифровой, с микропроцессором с повышенным напряжением в твердой фазе. Ни реле повышенного напряжения, ни другие реле неприемлемы. Установка герметичная (устанавливается в капсулу) для защиты от влаги и истирания. Регулятор выполняет 1/4 % регулирования, правильное функционирование отношения вольт - герц с регулируемым входом, выход из строя обнаружения выключения неразрывности цепи, выключение перевозбуждения, трехфазное обнаружение среднеквадратичного значения, защиту от перенапряжения и оснащение для параллельного функционирования.

Исполнение

Регулировка напряжения составляет ¼% от состояния без нагрузки и 5% от вариатора частоты. Смещение регулятора будет макс ½% при изменении температуры окружающей среды на 40°C от рабочей. Регулятор напряжения статичного типа с не подвергающимися старению силиконовыми управляемыми выпрямителями, с электромагнитной защитой от помех по MIL-STD-461 C, часть 9, если установлен в распределительную коробку генератора.

Волнообразное нелинейное (гармоничное) искажение не превышает 5% от общего среднеквадратичного значения, измеренного между фазами полной номинальной нагрузки. Фактор TIF не превышает 50.

Вентиляция

Генератор самовентилирующийся с цельным непрямым внутренним вентилятором из литейного алюминиевого сплава для большого потока и обеспечения подачи воздуха с малым уровнем шума. Воздушный поток идет с противоположной стороны от одного конца привода через генератор к другому концу. Возбудитель (задающий генератор) находится в потоке воздуха.

Распределительная коробка

Распределительная коробка из толстой листовой стали, которая может выдержать вес до 110 кг вспомогательного регулирующего оборудования. Распределительная коробка состоит из двух отсеков; в одном находится вращающийся очиститель (ректификатор) и генератор на постоянных магнитах; в другом отсеке находится место присоединения и регулятор. Это для разделения вращающихся элементов от соединения с нагрузкой и настройки регулятора напряжения. Регулятор монтирован на внутренней панели распределительной коробки, чтобы разрешить доступ для настройки регулятора через колеблющуюся пылезащитную крышку с внешней стороны распределительной коробки, таким образом избегая зажимов генератора с более высоким напряжением на внутренней стороне распределительной коробки. Соединения с нагрузкой выполнены в распределительной коробке, монтированной на передней части. Конструкция генератора позволяет осуществлять подключение нагрузочного кабеля сверху, снизу или с любой стороны распределительной коробки.

Контроль исполнения

Все данные сертифицированного исполнения и испытания на нагрев, предоставленные производителем генератора, являются результатами настоящих испытаний этих же или аналогичных генераторов. Данные повышения температуры – это результат испытания на нагрев номинального коэффициента мощности при номинальном напряжении и частоте. Все эксплуатационные испытания в соответствии с MIL-STD-705 и/или IEEE стандарт -115.

Спецификации системы контроля

Общий вид

Система контроля генератора, выполненная в компактном исполнении, служит для обеспечения функциональной безопасности, надежного сбора данных и дистанционного мониторинга. Для выполнения этих требований система контроля собрана из готовых компонентов с целью обеспечения гарантии качества и легкой замены частей. Система использует типичный аналоговый и цифровой ВВОД/ВЫВОД, а также передачу данных таким образом, чтобы гарантировать гибкость, возможность расширения и модификацию в соответствии с требованиями заказчика на месте.

Эксплуатационная безопасность

Контроллер спроектирован для отслеживания характеристик поступающего и выходящего газа, а также эксплуатационных условий (среды) с целью увеличения гарантии продолжительной безопасной эксплуатации. Датчики температуры и давления, расположенные внутри и вокруг газовой системы, как и приборы обнаружения газа, предусматривают продолжительный мониторинг (контроль), усиленный с помощью аварийных сигналов, что позволяет генерирующей системе работать автоматически, без вмешательства человека. Отклонения, обнаруженные системой, обрабатываются по степени значимости: от предупреждений до контролируемых выключений, и наконец, немедленных выключений.

В дополнение к системе механического мониторинга и системе защиты контроллер обрабатывает множество электрических параметров для контролируемой и безопасной эксплуатации. В систему входит универсальный электрический реле для обеспечения мгновенного уведомления об ошибках и перебоях энергии, а электрический датчик обеспечивает резервную защиту, как и очень точное измерение. Эти системы позволяют оборудованию отслеживать менее значимые параметры, такие как ток обратной последовательности или ток нулевой последовательности, без специально обученного электротехнике и производстве энергии оператора.

Сбор данных

Контроллер поддерживает графики ряда параметров в режиме реального времени, а также энергонезависимый архив эксплуатационной статистики. Можно сделать конфигурацию графика направлений для определения долговременных направлений или небольших изменений; оба можно использовать для выявления неисправностей основных отклонений без отдельного внешнего прибора обнаружения. Эксплуатационная статистика поддерживают точные записи о ежемесячном эксплуатационном времени, обработке топлива, произведенной мощности (кВт) и переданного тепла (если оснащено). Эксплуатационная статистика является важной частью определения эксплуатационной наработки, а также служит для точных измерений, необходимых для расчетных действий.

Дистанционный контроль

Одна из главных особенностей системы – это дистанционный контроль с возможносттью управления. Система позволяет профессионально управлять и эксплуатировать систему, освободив пользователя от сложностей при использовании системы, требующей специфических знаний, далеких от используемых в обычных операциях. Даже в этом случае пользователь (заказчик) получит обучение об основной эксплуатации оборудования, а также удаленный доступ к системе контроля и прямой доступ через сенсорный экран интерфейса.

Система работает как оригинальный прибор TCP/IP и не требует шлюзов для использования соединения с интернетом. В систему могут войти одновременно несколько пользователей и следить за оборудованием с различных уровней привилегий. Далее, система предоставляет пользователю Modbus TCP/IP так, что существующая система контроля завода может получать данные о статусе эксплуатации, актуальную выходную мощность и другие важные параметры.

Спецификации системы контроля

Система контроля генератора имеет микропроцессор для компьютерного контроля и управления работой оборудования. У каждого прибора есть сенсорный экран для старта/остановки и получения базовой информации о работе оборудования. ПО на основе Windows обеспечивает полный контроль и возможности программирования. Одновременный доступ в систему нескольких пользователей возможен благодаря безопасному соединению с интернетом (если имеется). Безопасность контролируется паролем, предоставляя права на основе профиля пользователя, созданного и наделенного правами по желанию заказчика.

КИП включает в себя и замеряет следующие параметры:

Условия безопасности

Система постоянно контролирует критичные действия оборудования. Для случая, когда достигаются предварительно заданные минимальные или максимальные значения или КИП выходит из строя, имеются запрограммированные эксплуатационные параметры, которые позволяют системе контроля отобразить предупреждения или выключить оборудование. Эксплуатационные параметры, используемые для контроля, многочисленны, и ограничиваются только теми КИП, которые спроектированы в генераторе.

Данные

Система контроля собирает данные по потоку, электрической мощности, термическим условиям и значениям давления, как на входе, так и на выходе на любом желаемом интервале. Данные загружаются в сервера ежедневно для исторической ссылки (в случае если имеется соединение с интернетом). К тому же многочисленные пункты постоянно отражаются на графике последовательности выполнения для информации о работе и выключениях. Протоколы с критичными значениями компонентов составляются ежемесячно и сохраняются в системе.

Синхронизация

Любой генератор полного цикла можно запускать, синхронизировать и нагружать независимо от другой установки. Для поддержания надлежащего качества функционирования оборудования и устройств, каждая установка синхронизируется с системой энергопитания устройств перед закрытием распорки (промежуточной горизонтальной связи) выключателя и присоединения к электрической системе. Как только генерирующая установка набирает скорость синхронизации, ПО входит в режим Sync. Режим Sync означает три проверки перед закрытием выключателя. Проверки следующие:

  1. Номинальная трехфазная мощность представлена на обеих сторонах выключателя.
  2. Обе системы вращаются в одном направлении.
  3. Обе системы синхронизируются по напряжению, частоте и фазовому углу.

Системы синхронизируются через выключатель, они закрываются примерно в течение 25 миллисекунд после получения сигнала. Спецификации можно модифицировать, пример настроек указан в таблице ниже:

Система защиты

Все модели имеют ряд механических и электрических мер безопасности. Эти меры безопасности могут запускать аварийные сигналы, отключения ПО или немедленные выключения установки автоматически. Некоторые выключения усилены аппаратным обеспечением с жестко смонтированной схемой «dead-man», которое прекращает работу системы, даже если контроль ПО становится безответным (не дающим ответа).

Электрическая защита

Общепризнанная электрическая защита обеспечивается реле Beckwith 3410A. Это реле используется и принято для распределённых источников генерирования электрической энергии большинством заводов Соединенных Штатов. Активные элементы: 27, 47, 59 и 81 o/u. Настройки для этих элементов представлены в таблице ниже.

ПО системы контроля постоянно контролирует все электрические параметры: напряжение (вольтаж), амперы, кВт, коэффициент мощности. Эти параметры контролируют значения одиночной фазы и трехфазные значения. Базовая защита ANSI элементов 27, 59, 50, 32, 47 и 81 o/u. Эти точки можно настроить как параметры, которые заводят аварийную систему перед универсальным реле.

Большое число всех систем контроля отображаются для выбора, и они все сконструированы для обеспечения контролируемого надежного доступа к установке, использующие удобный для пользователя графический интерфейс для отображения информации в режиме реального времени. Полная документация по ПО предоставляется по запросу и включается в объем поставки со всем нашим оборудованием.

Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения

Возбуждение электрических машин постоянного тока, с использованием постоянных магнитов, создающих магнитный поток, который вращаясь в магнитном поле, способствует наведению ЭДС (электродвижущей силы), классифицирует магнитоэлектрические МПТ на два основных типа: независимого возбуждения и самовозбуждения.  Действие происходит в якоре устройства и определяется как возбуждение.

Недостатком применения постоянных магнитов является:

  1. Небольшая величина индукции.

  2. Отсутствие регулирования параметров магнитного потока.

Магнитоэлектрические генераторы относятся к машинам малой мощности. Для изготовления постоянных магнитов используется высококачественный магнитный сплав, это может быть: альни (АН), альниси (АНК) или магнико, альнико (АНКО). Благодаря использованию этих металлов для изготовления постоянных магнитов происходит сохранение первоначальных характеристик в течение длительного временного периода. Для магнитоэлектрических генераторов характерен небольшой расход меди, невысокие потери, малый вес и размеры, небольшие потери мощности, отсутствие потерь на возбуждение, высокий КПД. Главный недостаток машин магнитоэлектрического типа – сложность регулирования.

Использование электромагнитного способа возбуждения характеризуется  прохождением постоянного тока по возбуждающей обмотке, состоящей из полюсов, соединенных последовательно. Рабочие параметры МПТ характеризуются методом возбуждения относительно к цепи якоря оборудования.

Главная квалификация МПТ различных типов подразделяемых на двигатели и машины генераторного вида, подразделяется по принципу возбуждения:

  1. Машина, питаемая от стороннего источника, будет считаться устройством независимого возбуждения.

  2. МПТ шунтовая, использующая для выполнения возбуждения параллельно соединенные обмотки.

  3. МПТ сериесная, возбуждение происходит за счет использования обмотки соединенной последовательно.

  4. МПТ компаудного или смешанного типа, сочетающая для выполнения возбуждения оба типа соединения машинных обмоток.

Машина, получающая питание от сети или другого постороннего источника

В случае если обмотка или как еще говорят, цепь возбуждения машины запитана от электросети,  от  аккумулятора или стороннего генератора, то она будет принадлежать к классу машин  с возбуждением независимого типа.

Рис №1. Присоединение машины с независимым возбуждением.

В устройстве генератора, в схеме, в обязательном порядке присутствует, регулирующий Iвозб – реостат, и нагрузочное сопротивление (R). К главным параметрам, по которым можно судить о качествах машины относятся несколько видов характеристик это: внешняя, регулировочная и параметр характеризующий работу генератора во время холостого хода.

Характеристика х. х. выражена через влияние Iвозб. на ЭДС электрической  машины, количество оборотов остается неизменным. Она показывает величину напряжения на клеммах,  U должно быть равным величине ЭДС якоря при отключенной цепи и свидетельствует о магнитной насыщенности, явлении гистерезиса на элементах устройства.

Внешняя характеристика определяется зависимостью величины U замеренного на контактах МПТ от Iнагр в то время как скорость и Rцепи возбужд. останутся неизменными.

Демонстрация регулировочной характеристикой в результате изменения Iвозб, показывает влияние на него Iраб.

Характеристика нагрузки демонстрирует влияние на U замеренного  на клеммах машины Iвозб, она идентична с  характеристикой х. х. с ее помощью определяется воздействие на магнитное поле якорного тока.

Характеристика генератора от Iк.з прослеживается по замкнутой цепи по данным амперметра, подключенного к якорной цепи, подвержена влиянию Iк.з. и тока находящегося в шунтовой обмотке.

Для оборудования такого типа представляет  опасность возникновение короткого замыкания якорной обмотки, вследствие того, что Iк.з. намного больше значения Iном.

Использование генераторного оборудования независимого возбуждения желательно применять в случаях с важностью регулирования величины напряжения в самых широких границах, например, для питания электролитических ванн.

МПТ с самовозбуждением

В том случае если энергия нужная для возбуждения машины берется из якоря самого устройства, то эта МПТ будет машиной с самовозбуждением.

Рис №2. Схемы МПТ с самовозбуждением магнитного потока: а – параллельное, в – последовательное, с – смешанное возбуждение.

Обмотки возбуждения и якоря для любых самовозбуждающихся машин подразделяются на три типа и классифицируются по соединению, это:

  1. Шунтовые – параллельное соединение обмоток.

  2. Сериесные – последовательное соединение.

  3. Компаудные – со смешанным соединением.

Некоторые типы современных двигателей, при разных типах присоединений в сеть обмоток, подразумевают прямое подключение возбуждающей обмотки в электрическую сеть.

Генераторы шунтового типа  параллельного возбуждения

Главное условие самовозбуждения, заключается в появлении тока на полюсах и ярме генератора при использовании остаточного Φ (магнитного потока).

Вследствие данного явления происходит якорь совершает вращательное действие и приводит к появлению ЭДС, вызывающей Iвозб, способствует прекращению действия Ф. Возбуждение такого типа требует выполнение условий присутствия согласного действия остаточного Ф и потока приращения – это служит вторым условием самовозбуждения.

 

Рис №3. Схема подключения шунтового генератора.

Падение напряжения характеризуется 3 главными условиями, это:

  1. Повышение Iя повышает IаRа, и снижает U.

  2. Появление реакции якоря приводит к понижению величин ЭДС и U.

  3. Понижение значения U приводит у снижению Iа и ЭДС.

 

Генератор сериесного типа с обмотками соединенными последовательно

В сериесных МПТ, характеристика х. х. снимается после поступления на обмотку напряжения от другого источника.

Внешняя характеристика показывает, как происходит повышение якорного тока и Iвозб. с повышением значения U, вследствие влияния на нее увеличения нагрузки. Насыщение электротехнической стали в магнитопроводе препятствует повышению Ф. После появления реакции якоря и явления падения напряжения происходит уменьшение напряжения. Использование таких машин происходит крайне редко в экстраординарных случаях.

Рис № 4. Подключение сериесной машины.

Компаундная машина с возбуждением соединяющим оба типа возбуждения

В конструкции оборудования присутствует две обмотки: одна со свойствами от параллельного генератора, выполняющая базовую функцию, и обмотка со свойствами последовательного генератора, используемая в виде дополнительной обмотки возбуждения. Обе обмотки сообщают машине свойства обоих типов машин. Кроме того, в конструкции кроме основного комплекта щеток имеется вспомогательным щеточным механизмом, сдвинутым на угол 90о.

Последовательно соединенные обмотки сериесной машины дает ей возможность увеличить значение Ф сообразно величине I, следующему по этой обмотке.

Характеристика х.х. этой машины похожа на характеристику шунтовой обмотке, Ф соответствует Uном во время холостого тока.

Согласное присоединение обмоток, суммирующее  магнитодвижущие силы, если используется встречное (дифференциальное), подключение, способствует созданию эффекта резкого падения напряжения, этот действие видно из внешней характеристики.

 

Рис №5. Присоединение генератора компаундного типа.

Присоединение согласным способом подразумевает, что базовая функция отводится обмотке, присоединенной в параллель, компенсирующая роль выполняется обмоткой с качествами характерными для сериесной машины, это способствует размагничиванию реакции якоря и предотвращает процесс падения U. Таким образом, происходит регулировка U в заданных нагрузочных границах, автоматически.

Встречное присоединение используется при достижении крутопадающей характеристики в моделях генераторов, используемых для сварки.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил.
Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Всего доброго.

 

  • Twitter
  • Google
  • Печать
  • Reddit
  • Facebook
  • LinkedIn
  • по электронной почте

Генераторы постоянного тока: Генераторы постоянного тока: Генераторы, которые очень надежны с рейтингом эффективности 85-95%

Как работают генераторы постоянного тока?
Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Этот генератор работает по принципу наведенной ЭДС (электродвижущей силы) движением проводника в магнитном поле. Это означает, что две основные части генератора постоянного тока - это магнитное поле и проводники, которые могут двигаться в этом поле.

Существуют различные типы генераторов постоянного тока - генераторы постоянного тока с постоянным магнитом, генераторы с раздельным возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом используют постоянный магнит для выработки электроэнергии, но это небольшие двигатели, такие как динамо-машины, которые не производят большого количества энергии. Генераторы

с раздельным возбуждением используют внешний источник тока от источника, такого как батарея, для генерации ЭДС, необходимой для обеспечения напряжения. Самовозбуждающиеся генераторы

генерируют ЭДС из энергии, генерируемой ими через их магниты.

Характеристики генераторов постоянного тока

  • Генераторы постоянного тока способны производить большой выходной диапазон.
  • Они просты по конструкции и легки в сборке.
  • Генераторы постоянного тока
  • очень надежны и имеют КПД 85-95%.
  • Они компактны и легки.
  • Они обеспечивают стабильную и постоянную производительность.
  • Могут использоваться для обеспечения переменной выходной мощности.
  • У них высокая терминальная нагрузка.

Применение генераторов постоянного тока
  • Эти генераторы используются для зарядки аккумуляторов, освещения и возбуждения генераторов переменного тока.
  • Они используются для обеспечения тока возбуждения для рекуперативного торможения в локомотивах постоянного тока.
  • Они используются в двигателях постоянного тока, где необходимо регулирование скорости.
  • Используются в качестве переносных генераторов там, где требуется низкое энергопотребление.
  • Они используются в мотоциклах в качестве динамо-машин, в игрушках, таких как автомобили с дистанционным управлением, и в таких приборах, как электробритвы.
  • Эти генераторы находят применение при дуговой сварке, при которой требуется большое падение напряжения и постоянный ток.

Свяжитесь с ближайшими к вам ближайшими к вам ближайшими дилерами генераторов и получите бесплатные расценки
(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и анализ по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

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

КПД двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока

В этом руководстве рассматриваются КПД и потери машин постоянного тока (электродвигатель и генератор), включая медные, сердечниковые, щеточные, механические (трение и ветер) и рассеянные потери.

Потери в машинах постоянного тока (двигатель и генератор) включают трение, сопротивление воздуха и электрические потери. Трение присутствует во всех вращающихся механизмах. Ветровая нагрузка возникает из-за сопротивления воздуха вращающимся компонентам, а также в вентиляторах, добавленных для обеспечения принудительной циркуляции воздуха в целях охлаждения.

В электрических машинах термин «прочие потери» включает потери в меди, потери в стали, магнитные утечки и другие меньшие факторы. В совокупности потери представляют собой потерянную энергию, которую следует максимально снизить, часто с помощью простого хорошего обслуживания.

Потери в машинах постоянного тока

Потери

Потери мощности в меди обусловлены сопротивлением электрических обмоток, а потери мощности в железе связаны с гистерезисом и вихревыми токами в железном сердечнике якоря. В то время как потери в стали практически постоянны от холостого хода до полной нагрузки, потери в меди значительно варьируются из-за тока нагрузки.

Эти два являются основными электрическими потерями в двигателе и суммируются для получения общих потерь электроэнергии.Потери мощности в медных проводниках зависят от квадрата протекающего тока ( P = I 2 R ).

При малых нагрузках небольшой ток означает, что потери в меди минимальны. Если ток якоря удвоить, потери в меди увеличиваются в четыре раза и выделяется в четыре раза больше тепла; это тепло необходимо отводить, обычно за счет циркуляции воздуха, что приводит к дополнительным потерям в системе.

КПД генератора постоянного тока

В целях анализа обычно предполагается, что все сопротивление якоря сосредоточено в одном компоненте, а не распределяется по обмоткам. На рисунке 1 показан генератор с параллельным подключением постоянного тока , разделенный на его различные воображаемые составные части, а пунктирными линиями показаны фактические компоненты.

Рисунок 1 Эквивалентная схема шунтирующего генератора

Если расчетное генерируемое напряжение генератора в Рисунок 1 составляет 200 В, а якорь имеет сопротивление 0,5 Ом, то на каждый ампер ток, подаваемый через якорь, имеет внутреннее падение напряжения равное 0.5 В из-за сопротивления якоря.

На каждые 2 А тока нагрузки 1 В будет теряться внутри, и если на клеммах генератора требуется 200 В, то генераторная секция должна будет генерировать более высокое напряжение в обмотках. То есть для нагрузки 10 А генерируемое напряжение должно быть 205 В, чтобы получить напряжение на клеммах 200 В между точками A и B.

Ток якоря I a также будет включать ток возбуждения I. f , а также ток нагрузки I нагрузка , то есть:

Падение напряжения из-за внутреннего сопротивления равно I a R a ( V = IR ), а генерируемое напряжение В g равно напряжению на клеммах В плюс I a R a падению напряжения.То есть для генератора постоянного тока:

При последовательной обмотке возбуждения сопротивление поля должно быть добавлено к сопротивлению якоря.

Пример расчета ЭДС генератора постоянного тока 1

Найдите значение ЭДС, генерируемой в генераторе постоянного тока, если напряжение на клеммах 204 В, сопротивление якоря 0,3 Ом и ток якоря 12 А.

Пример расчета напряжения на клеммах генератора постоянного тока 2

Найдите напряжение на клеммах составного генератора постоянного тока с учетом следующих фактов:

Из схемы, показанной на Рисунок 3 :

Рисунок 3 Схема для примера 2

Общее сопротивление цепи якоря равно:

Общий КПД генератора постоянного тока можно определить, сложив все потери с выходной мощностью и сравнив ее с входной мощностью. На рисунке 2 показаны потери, обычно встречающиеся в машине. Несмотря на то, что их довольно много, некоторые из них являются относительно небольшими, а эффективность 80% или выше является довольно распространенным явлением.

Рисунок 2 Потери в генераторе постоянного тока

Пример расчета КПД генератора постоянного тока 3

Найдите входную мощность и КПД генератора постоянного тока, питающего нагрузку 35 А при выходном напряжении 200 В.

Потери следующие: трение 250 Вт, железо 125 Вт, поле 200 Вт, потери в меди якоря 490 Вт, прочие паразитные потери 85 Вт.

КПД двигателя постоянного тока

Теоретический подход к КПД двигателя постоянного тока аналогичен методу генератора постоянного тока. Сопротивление якоря считается одним элементом, а обмотка - другим. Это показано на рис. 4 , и легко увидеть сходство с рис. 1 .

Рисунок 4 Эквивалентная схема шунтирующего двигателя постоянного тока

Генерируемая обратная ЭДС подвержена падению напряжения якоря ( I a R a ) и равна разнице между напряжение питания и I a R a падение напряжения.То есть для двигателя постоянного тока:

Единственным отклонением от формулы для генераторов постоянного тока является полярность падения напряжения якоря ( I a R a ). Это проиллюстрировано на рис. 4 со стрелками, указывающими направления приложенного и генерируемого напряжений и показывающими, что они противоположны друг другу. В результате эффективное напряжение, вызывающее протекание тока через цепь якоря, меньше приложенного напряжения.То есть:

Общий КПД двигателя постоянного тока можно определить аналогично КПД генератора постоянного тока,

, то есть: потребляемая мощность = выходная мощность + потери .

В то время как входом в генератор была механическая мощность и выходная электрическая мощность, входом в двигатель была электрическая мощность и выходная механическая мощность. Потери показаны на Рисунок 5 .

Рисунок 5 Потери в двигателе постоянного тока

Пример расчета обратной ЭДС двигателя постоянного тока 4

Двигатель постоянного тока с параллельным подключением потребляет 25 А при питании 200 В постоянного тока.Если в поле двигателя ток 1 А, а сопротивление якоря 0,25 Ом, найдите значение обратной ЭДС. Схема показана на рисунке Рисунок 6 .

Рисунок 6 Схема для примера 4

Пример расчета КПД двигателя постоянного тока 5

A 250 В постоянного тока с длинным шунтом, составной двигатель потребляет ток 82 А при полной нагрузке.

Рассчитайте выходную мощность и КПД, учитывая следующие данные:

  • Сопротивление якоря = 0.09 Ом
  • сопротивление поля шунта = 125 Ом
  • сопротивление последовательного поля = 0,04 Ом
  • сумма всех остальных потерь = 750 Вт

Схема показана на Рисунок 7 .

Рисунок 7 Цепь для примера 5

потерь:

Генератор постоянного тока

Генератор с постоянными магнитами - это основа успешной и экономичной трансмиссии генератора постоянного тока.Генератор постоянного тока с постоянными магнитами имеет множество преимуществ перед традиционным индукционным генератором переменного тока. Прежде всего, расход топлива намного ниже, а техническое обслуживание значительно разнесено. Отличительными чертами для сравнения являются длина, высокая эффективность и простая интеграция операций. Новая технология в целом превосходит старую механику традиционного генератора переменного тока.

Генератор постоянного тока: КПД

Генератор постоянного тока (DC-PMG) снижает эксплуатационные расходы за счет снижения расхода топлива.Запатентованная конструкция была спроектирована и сконструирована, что снижает электрическую пульсацию и поддерживает эффективность в диапазоне оборотов в минуту. Пиковая эффективность составляет более 93%. Генератор соединен с интеллектуальным контроллером постоянного тока, который подает мощность на аккумуляторную батарею или непосредственно на нагрузку постоянного тока.

Генератор постоянного тока: не требует обслуживания

Блок DC-PMG без подшипников снижает износ и не требует постоянного обслуживания. Конструкция машины допускает соединение с корпусом любой компоновки и позволяет использовать карданный вал любого производителя.Генератор с постоянными магнитами не имеет подшипников, контактных колец, щеток, возбудителей или прикрепленных диодов. Это исключает участки, подверженные поломке, и увеличивает срок службы изделия. После того, как он установлен, нет необходимости в плановом техническом обслуживании генератора. Благодаря функции регулирования скорости двигатель всегда работает на идеальной рабочей скорости, которая обеспечивает оптимальный крутящий момент и низкую вибрацию двигателя. Среднее время безотказной работы: более 80000 часов

Генератор постоянного тока: компактный

Благодаря уменьшенной длине и диаметру блоки DC-PMG на 30% меньше по размеру, чем традиционные альтернативы.Агрегаты соревнуются в самых высоких во всем мире соотношениях мощности к размеру и мощности к весу.

Модели генераторов постоянного тока и индивидуальные опции

На заказ

  • до 80 кВт
  • от 12 В до 1200 В
  • об / мин соответствует
  • Двигатель Соответствие SAE
  • Мощность стартера

EM624 / 19

  • 6 кВт
  • 48 В постоянного тока
  • 2400 об / мин
  • SAE 5 Корпус
  • Мощность стартера

EM1223 / 19

  • 12 кВт
  • 48 В постоянного тока или 72 В постоянного тока
  • 2300 об / мин
  • SAE 5 Корпус
  • Мощность стартера

EM1623 / 19

  • 16 кВт
  • 48 В постоянного тока или 72 В постоянного тока
  • 2300 об / мин
  • SAE 5 Корпус
  • Мощность стартера

EM2228 / 19

  • 22 кВт
  • 48 В постоянного тока или выше
  • 2800 об / мин
  • SAE 5 или больше
  • Мощность стартера

Руководство для генератора постоянного тока

Проектирование всей системы - это первая отправная точка при выборе компонентов для генераторов постоянного тока.Вопросы, которые следует задать с точки зрения проектирования системы:

Для чего нужна сила? Зарядка аккумулятора или постоянное питание?

Используется ли первичный двигатель в серийной гибридной модели или он имеет двойную / параллельную функцию?

Определение требований к мощности генератора постоянного тока

Допустим, вы хотите иметь возможность заряжать аккумуляторную батарею на 48 В постоянного тока со скоростью 50 А. Возьмите оптимальное напряжение зарядки аккумуляторной батареи (например, 56 В постоянного тока) и умножьте его на желаемый зарядный ток (55 В постоянного тока x 50 А = 2750 Вт).

Мощность: Потребляемая мощность в ваттах

Выбор первичного двигателя генератора постоянного тока

В данном руководстве мы сфокусированы на двигателях и турбинах как первичных двигателях. Вам нужно работать в обратном направлении от количества энергии, которое вы хотите произвести / или количества заряда, которое вы хотите для своей аккумуляторной батареи. Здесь вам нужно знать эффективность других компонентов в вашей системе (генератор постоянного тока, выпрямитель / контроллер заряда). Предположим, что все электрические / электронные компоненты имеют КПД 90%.Тогда вам понадобится механический эквивалент 3056 Вт (2750 / 0,9 = 3055,55). 3056 Вт равняется 4,1 лошадиным силам. Затем посмотрите на кривую крутящего момента / КПД / оборотов в минуту вашего первичного двигателя. Если вы используете первичный двигатель исключительно для генератора постоянного тока, то где первичный двигатель наиболее экономичен для достижения желаемой выходной мощности? Если вы используете первичный двигатель для зарядки и параллельно с механической функцией, то будет ли у вас достаточно механической мощности для обоих при рабочих оборотах? Будут ли они работать одновременно?

Выход: Целевое число оборотов в минуту для условий максимальной нагрузки; Диапазон оборотов, которые генератор будет заряжать

КПД генератора постоянного тока

Когда Innotec обсуждает головки генератора постоянного тока, мы на самом деле говорим о трехфазном генераторе с постоянными магнитами, соединенном либо с внутренним, либо с внешним выпрямителем / контроллером заряда.Это наиболее эффективный и надежный способ получения электроэнергии постоянного тока. Очень важно анализировать различия в товарах на рынке с потенциальными поставщиками и производителями. Производители предлагают широкий диапазон значений эффективности. Чтобы добиться действительно эффективной работы, лучше всего получить индивидуальный блок, соответствующий вашим рабочим оборотам и требованиям к мощности / напряжению. Кривые КПД генераторов переменного тока будут иметь 2 основные переменные: число оборотов в минуту и ​​условия нагрузки. Согласование КПД генератора с конкретными оборотами в минуту / нагрузкой, при которых вы хотите работать, будет ключом к достижению максимально возможного КПД.

Мощность: КПД при желаемых оборотах и ​​выходной мощности; Механические размеры генератора постоянного тока

Сравнение пассивного и активного выпрямления и контроля заряда

Управление выходным напряжением будет иметь решающее значение для зарядных устройств. Это продлит срок службы батарей системы и обеспечит наиболее эффективную работу. Два способа управления зарядным напряжением:

(1) Используйте пассивный выпрямитель, контролируя скорость первичного двигателя, чтобы отрегулировать напряжение.

(2) Используйте активное выпрямление, увеличивая диапазон входного напряжения для получения необходимого выходного напряжения

Подведение итогов

Это некоторые из первых соображений при продвижении проекта генератора постоянного тока.

  1. Какая потребляемая мощность генератора?
  2. Будет ли первичный двигатель использоваться только в качестве генератора или параллельно с другими механическими функциями?
  3. Какой первичный двигатель подходит для этого требования?
  4. Какая оптимальная скорость работы генератора? Увеличивает ли это эффективность?
  5. Какая система будет работать лучше: активная или пассивная?

Подробнее о головках генератора постоянного тока

Генераторы постоянного тока: Генераторы постоянного тока: Генераторы, которые очень надежны с рейтингом эффективности 85-95%

Как работают генераторы постоянного тока?
Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую.Этот генератор работает по принципу наведенной ЭДС (электродвижущей силы) движением проводника в магнитном поле. Это означает, что две основные части генератора постоянного тока - это магнитное поле и проводники, которые могут двигаться в этом поле.

Существуют различные типы генераторов постоянного тока - генераторы постоянного тока с постоянным магнитом, генераторы с раздельным возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом используют постоянный магнит для выработки электроэнергии, но это небольшие двигатели, такие как динамо-машины, которые не производят большого количества энергии.Генераторы

с раздельным возбуждением используют внешний источник тока от источника, такого как батарея, для генерации ЭДС, необходимой для обеспечения напряжения. Самовозбуждающиеся генераторы

генерируют ЭДС из энергии, генерируемой ими через их магниты.

Характеристики генераторов постоянного тока

  • Генераторы постоянного тока способны производить большой выходной диапазон.
  • Они просты по конструкции и легки в сборке.
  • Генераторы постоянного тока
  • очень надежны и имеют КПД 85-95%.
  • Они компактны и легки.
  • Они обеспечивают стабильную и постоянную производительность.
  • Могут использоваться для обеспечения переменной выходной мощности.
  • У них высокая терминальная нагрузка.

Применение генераторов постоянного тока
  • Эти генераторы используются для зарядки аккумуляторов, освещения и возбуждения генераторов переменного тока.
  • Они используются для обеспечения тока возбуждения для рекуперативного торможения в локомотивах постоянного тока.
  • Они используются в двигателях постоянного тока, где необходимо регулирование скорости.
  • Используются в качестве переносных генераторов там, где требуется низкое энергопотребление.
  • Они используются в мотоциклах в качестве динамо-машин, в игрушках, таких как автомобили с дистанционным управлением, и в таких приборах, как электробритвы.
  • Эти генераторы находят применение при дуговой сварке, при которой требуется большое падение напряжения и постоянный ток.

Свяжитесь с ближайшими к вам ближайшими к вам ближайшими дилерами генераторов и получите бесплатные расценки
(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и аналитические материалы по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

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

переменного тока против постоянного тока - Polar Power

Легко спорить с цифрами, но трудно понять все это. Это особенно верно, если ведущий рассуждает «яблоки с апельсинами». В отчетах Caterpillar и Cummins White Paper приводятся аргументы в пользу генераторов переменного тока, но примеры, использованные при сравнении технологии генераторов постоянного тока, оставляют технологию Polar вне поля зрения. Есть много типов генераторов переменного и постоянного тока; в технических документах Caterpillar и Cummins подразумевается, что все генераторы постоянного тока используют одну и ту же технологию и имеют одинаковую эффективность.Это не тот случай.

Компания Polar ввела термин «генератор постоянного тока» для бесщеточного генератора с постоянными магнитами; наша электрическая мощность - это высокочастотный (от 400 до 800 Гц) выход с низким напряжением, оптимизированный для преобразования в постоянный ток без использования импульсного источника питания, как показано Caterpillar и Cummins. Высокочастотный переменный ток проходит через простую схему диодного моста, затем подключается к батарее и заряжает ее напрямую, не требуя никакой другой электроники.

В Telecom термин «выпрямитель» относится к зарядному устройству / источнику питания.В других областях техники под выпрямителем понимается диод. Здесь возникает некоторая путаница: генератор постоянного тока Polar использует простой диодный мост, а некоторые другие системы генераторов постоянного тока используют схему переключения для регулирования напряжения и тока.

Наилучшие данные испытаний топливной экономичности получены в ходе полевых, а не лабораторных испытаний. Обычно лабораторные испытания не могут смоделировать реальное использование генераторов в их приложениях. При моделировании реального мира необходимо учитывать слишком много переменных, и в то же время инженеры лаборатории всегда стараются упростить параметры испытаний.Кроме того, неразумно сравнивать характеристики оборудования двух производителей, используя паспорта продукции. Для точного сравнения в обоих тестах должны использоваться одни и те же специалисты-испытатели, топлива, погодные условия, нагрузки, испытательное оборудование и работать в реальных полевых условиях.

Цель этого отчета - визуально изучить различия в технологиях Polar и Cummins и Generac компании Caterpillar. Для тех, кто разбирается в механике и электричестве, здравый смысл докажет это.

Для электродвигателей и генераторов переменного тока с высоким КПД большинство инженеров стремятся к тому, чтобы их проектный КПД находился в пределах от 90 до 96%. Конструкторы электромагнитных механизмов и источников питания очень редко включают паразитные потери, а маркетинг никогда не упоминает о них.

Генератор постоянного тока

: больше энергии, меньше топлива - Solarcraft News

Автор Роберт Коллинз, ведущий инженер Solarcraft

Когда мы думаем о генераторе, мы думаем о чем-то, что сжигает топливо для создания нашего стандартного переменного напряжения 60 Гц.Для приложений удаленного питания это может быть не самый эффективный выбор. Это особенно верно, когда оборудование, которое мы пытаемся запитать, требует питания постоянного тока низкого напряжения.

Старый стандарт для генераторов переменного тока - это двигатель, работающий с фиксированной частотой вращения (оборотов) для создания фиксированной частоты переменного тока 60 Гц. Если требуемая резервная мощность мала по сравнению с мощностью генератора, расходуется избыточное топливо… из-за фиксированных оборотов двигателя. Эти типы генераторов достигают максимальной эффективности при питании большой постоянной нагрузки переменного тока.

AC и DC

Набирает популярность новый тип генератора переменного тока - «инверторный». В этом типе собственный выход переменного тока генератора сначала преобразуется (выпрямляется) в постоянный ток, а затем обратно в переменный ток снова электронным способом с помощью инвертора. Поскольку инвертор создает фиксированную частоту 60 Гц электронным способом, двигателю больше не нужно работать с фиксированной частотой вращения. Это позволяет двигателю работать на более низких оборотах при небольших нагрузках, что способствует экономии топлива и износу. В настоящее время эта технология ограничена генераторами мощностью 10 кВт и менее.Тем не менее, эти генераторы «инверторного» типа позволяют значительно снизить расход топлива.

Вот в чем проблема. Во многих удаленных приложениях нагрузки строго не требуют питания переменного тока. Фактически, если не задействованы двигатели или освещение, выход переменного тока инвертора должен быть преобразован обратно в постоянный ток, опять же, для питания нагрузок. Генератор постоянного тока решает эту проблему.

Больше эффективности

Генератор постоянного тока по сути такой же, как и тип инвертора, за исключением инвертора.Он также работает с разной скоростью в зависимости от нагрузки, обеспечивая такое же снижение расхода топлива. Генератор постоянного тока обеспечивает дополнительное повышение эффективности, поскольку исключаются потери в инверторе.

генераторы постоянного тока на самом деле обычное дело; один под капотом твоей машины. И, как и в случае с вашим автомобилем, настоящая магия генератора постоянного тока заключается в том, что он может заряжать батареи напрямую, без лишних затрат энергии и дополнительной сложности зарядного устройства переменного тока в постоянный. Добавление батарей к системе генератора постоянного тока обеспечивает самое резкое повышение эффективности; возможность отключения генератора.

Рассмотрим систему с нагрузкой 300 Вт, 24 В постоянного тока:

Батареи могут быть подключены к генератору постоянного тока мощностью 3000 Вт, так что мощность 24 В постоянного тока может подаваться непрерывно. Генератор запускается только тогда, когда батареи разряжены, и будет работать только до тех пор, пока батареи не будут заряжены. Если на данный момент не учитывать эффективность батареи, эти 3000 Вт будут работать только 10% времени для питания нагрузки 300 Вт… Теперь мы говорим!

Более тонкие преимущества

Поскольку генератор постоянного тока предназначен для зарядки аккумуляторов, его можно запрограммировать на работу с максимальной эффективностью… в оптимальном режиме.Поскольку другие альтернативные источники энергии хранят свою энергию в батареях, генератор постоянного тока также может быть добавлен непосредственно к этим технологиям с минимальной сложностью. Генератор постоянного тока может дополнить или полностью заменить альтернативный источник энергии. Если солнечная или ветровая энергия нецелесообразна или невозможна, это может быть единственным вариантом.

Узнайте больше о нашем генераторе постоянного тока Solarcraft.

Или СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ напрямую, чтобы мы могли ответить на любые ваши вопросы.

Внутренние потери, снижающие эффективность генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока

Имеются четыре внутренних потери, которые способствуют снижению эффективности генератора постоянного тока .

Потери в меди

Потери в меди - это мощность, теряемая в виде тепла в обмотках; это вызвано протеканием тока через катушки якоря постоянного тока или поля постоянного тока. Эти потери напрямую зависят от квадрата тока в якоре или поле и сопротивления якоря или катушек возбуждения.

9638

Когда якорь вращается в поле, он разрезает линии магнитного потока, в то время как медные катушки с проволокой, намотанные на якорь, разрезают линии магнитного потока.Поскольку якорь сделан из железа, в железе индуцируется ЭДС, которая вызывает протекание тока. Эти циркулирующие токи в железном сердечнике называются вихревыми токами.

Для уменьшения вихревых токов якорь и сердечники возбуждения изготовлены из ламинированных (многослойных) стальных листов. Ламинированные листы изолированы друг от друга, поэтому ток не может течь от одного листа к другому.

Потери на гистерезис

Потери на гистерезис возникают, когда якорь вращается в магнитном поле.Магнитные домены якоря удерживаются выровненными с полем в различных количествах, в зависимости от напряженности поля. Магнитные домены вращаются по отношению к частицам, не удерживаемым в выравнивании, на один полный оборот за каждый оборот якоря. Это вращение магнитных доменов в железе вызывает трение и нагрев.

Тепло, выделяемое этим трением, называется потерями на магнитный гистерезис.

Гистерезис

Чтобы уменьшить гистерезисные потери, большинство якорей постоянного тока изготовлено из термообработанной кремнистой стали, которая по своей сути имеет низкие гистерезисные потери.После того, как термически обработанной кремнистой стали придана желаемая форма, пластинки нагревают до тускло-красного цвета, а затем дают остыть.

Этот процесс, известный как отжиг, снижает гистерезисные потери до очень низкого значения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Якорь: I a 2 R a
Поле: I f 2 R f