Типы генераторов постоянного тока: Типы генераторов постоянного тока

Типы генераторов постоянного тока

В зависимости от способа создания магнитного поля генераторы постоянного тока делятся на три группы: 1) генераторы с постоянными магнитами, или магнитоэлектрические; 2) генераторы с независимым возбуждением; 3) генераторы с самовозбуждением.

Магнитоэлектрические генераторы состоят из одного или нескольких подковообразных постоянных магнитов, в поле которых вращается якорь с обмоткой. Ввиду малой вырабатываемой мощности генераторы этого типа для промышленных целей употребляются в малой степени.

У генераторов с независимым возбуждением обмотка полюсов питается от постороннего, не связанного с генератором, источника постоянного напряжения (аккумуляторы, выпрямители и др.)

Питание обмотки возбуждения полюсов генератора с самовозбуждением осуществляется со щеток якоря самой машины. Принцип самовозбуждения заключается в следующем. При отсутствии тока в обмотке возбуждения якорь генератора вращается в слабом магнитном поле остаточного магнетизма полюсов. Незначительная эдс, индуктируемая в обмотке якоря в этот момент, посылает слабый ток в обмотку возбуждения. Магнитное поле полюсов увеличивается, отчего эдс в проводниках якоря также увеличивается, что, в свою очередь, вызывает увеличение тока возбуждения. Так будет продолжаться до тех пор, пока в обмотке возбуждения не установится ток, соответствующий величине сопротивления цепи возбуждения. Самовозбуждение машины может произойти лишь в том случае, если ток, протекающий по обмотке полюсов, будет создавать магнитное поле, усиливающее поле остаточного магнетизма, и если, кроме того, сопротивление в цепи возбуждения не превышает некоторой определенной величины.

Генераторы с самовозбуждением, в зависимости от способа соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря, делятся на три типа:

1. Генераторы с параллельным возбуждением, у которого обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.

2. Генератор с последовательным возбуждением, у которого обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря.

3. Генератор со смешанным возбуждением, у которого на полюсах имеются две обмотки: одна, включенная параллельно обмотке якоря, и другая, включенная последовательно с обмоткой якоря.

В зависимости от способа соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генератор обладает своими особенностями, своими присущими только ему свойствами.

4. Генератор с независимым возбуждением

Схема генератора этого типа дана на рис. а. Ток возбуждения, подаваемый от постороннего источника напряжения, не зависит от условий работы самого генератора. Реостат в цепи возбуждения позволяет менять величину тока возбуждения, что приводит к изменению магнитного потока машины, а это, в свою очередь, ведет к изменению эдс или напряжения генератора.

а б

Рис.122

Обмотка возбуждения состоит из большого числа витков медной изолированной проволоки. При постоянном числе оборотов якоря и отсутствии нагрузки генератора ( холостом ходе) эдс машины зависит только от тока возбуждения. Изменяя сопротивление цепи возбуждения, замечая показания амперметра в цепи возбуждения и вольтметра, подключенного к щеткам генератора, можно установить зависимость между эдс генератора и током возбуждения при холостом ходе (рис.122).

При первом намагничивании генератора и при отсутствии тока возбуждения (i_B=0) вольтметр машины покажет нуль при любом числе оборотов якоря. Увеличение тока возбуждения будет сопровождаться вначале пропорциональным увеличением эдс генератора. Соответствующая часть характеристики холостого хода будет прямолинейна. Но дальнейшее увеличение тока возбуждения вызовет магнитное насыщение машины, отчего кривая приобретает изгиб. Если теперь уменьшать ток возбуждения, то можно заметить, что при тех же самых значениях тока возбуждения эдс генератора будет иметь большие значения, чем при намагничивании, и кривая размагничивания пройдет несколько выше, чем кривая намагничивания. Это объясняется явлением гистерезиса. При уменьшении тока возбуждения до нуля генератор за счет остаточного магнетизма будет иметь некоторую эдс.

Большое практическое значение имеет внешняя характеристика при неизменных nиI_в, т.е.

Рис.123

Снятие внешней характеристики имеет целью определить изменения напряжения, происходящие в генераторе в результате изменения нагрузки.

Уменьшение напряжения на зажимах генератора с увеличением нагрузки вызывается увеличением реакции якоря и увеличением падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря, так как

(10-1)

Напряжение на зажимах генератора можно поддерживать постоянным при изменении нагрузки путем регулирования тока возбуждения при помощи регулировочного реостата.

Типы генераторов постоянного тока — Страница 56

Страница 56 из 106

§ 34. Типы генераторов и их характеристики
Для создания в генераторах магнитного поля служат электромагниты, которые возбуждаются током постороннего источника или током той же машины. В первом случае машину называют генератором с независимым возбуждением, а во втором — с самовозбуждением.
В зависимости от способа включения обмотки возбуждения генераторы с самовозбуждением делят на генераторы параллельного и смешанного возбуждения.
Генератор независимого возбуждения (рис. 149). Обмотка возбуждения ОВ, регулировочный реостат R и амперметр РА подключают к аккумуляторной батарее GB или другому внешнему источнику постоянного тока. К обмотке якоря Я подсоединены приемник энергии г, а также амперметр РА1 и вольтметр PV, контролирующие ток и напряжение в цепи.

Рис 149. Схема генератора независимого возбуждения
Перед пуском генератора отключают приемники электроэнергии и полностью включают сопротивление регулировочного реостата R. Включив первичный двигатель, устанавливают номинальную частоту его вращения и медленно уменьшают сопротивление регулировочного реостата R до тех пор, пока вольтметр PV не покажет номинального напряжения. После этого постепенно включают нагрузку, одновременно уменьшая сопротивление регулировочного реостата R, чтобы сохранить номинальное напряжение, так как по мере загрузки генератора оно несколько уменьшается Во время работы генератора следует следить за тем, чтобы ток нагрузки не превышал номинального значения. Генератор выключают в последовательности, обратной его запуску.
При эксплуатации необходимо знать основные характеристики генератора.

Рис. 150. Характеристики генератора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода (рис. 150, а) выражает зависимость э. д. с. генератора Е от тока в обмотке возбуждения при постоянной частоте вращения генератора и выключенной нагрузке, т. е. Е f  при п const.
При разомкнутой цепи возбуждения в обмотке якоря индуцируется небольшая э. д. с. Еост порядка 10—15 В, обусловленная остаточным магнетизмом сердечников полюсов машины. С возрастанием тока возбуждения будут увеличиваться магнитное поле и э. д. с. генератора, пока не произойдет насыщения сердечников полюсов машины. При уменьшении тока возбуждения магнитное поле и э. д.с. генератора будут уменьшаться по кривой, лежащей несколько выше восходящей, за счет гистерезиса. Таким образом, характеристика холостого хода зависит от магнитных качеств машины. Обычно точка А, соответствующая номинальной э. д. с. Ен находится на перегибе кривой. Если бы она была на прямолинейном участке характеристики, напряжение генератора сильно изменялось бы с изменением нагрузки, а работа в области насыщения полюсов, где э. д. с мало зависит от тока возбуждения, ограничивала бы возможность регулирования напряжения.
Внешняя характеристика (рис. 150, б) выражает зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки при постоянной частоте вращения якоря и неизменном сопротивлении цепи возбуждения, т. е. U (1) при п const и rH const. Для снятия внешней характеристики следует установить номинальную частоту вращения первичного двигателя и номинальное напряжение при номинальном токе в цени якоря. После этого уменьшают ток нагрузки до нуля, оставляя постоянными частоту вращения и сопротивление цени возбуждения. По внешней характеристике определяют напряжение генератора при различных нагрузках.
Регулировочную характеристику const и U  const (рис. 150, в) снимают так же, как и внешнюю, но при этом напряжение генератора поддерживают постоянным. Для этого следует уменьшать ток возбуждения  при уменьшении нагрузки и увеличивать его с увеличением последней. Регулировочная характеристика показывает, каким должен быть ток возбуждения при различных нагрузках генератора, чтобы его напряжение осталось неизменным.

Генератор параллельного возбуждения (рис. 151).

Схема генератора параллельного возбуждения отличается от схемы генератора независимого возбуждения тем, что цепь возбуждения подключена не к батарее аккумуляторов, а к зажимам якоря. В обмотку возбуждения ОВ, имеющую значительное сопротивление, ответвляется небольшая часть общего тока (1—3% номинального значения). При пуске генератора без нагрузки витки обмотки якоря сначала пересекают силовые линии остаточного магнитного поля полюсов машины. Вследствие этого в обмотке якоря возбуждается небольшая э. д. с. (10—15 В), образующая слабый ток в обмотке возбуждения. Этот ток усиливает магнитное поле полюсов, т. е. число пересекаемых силовых линий. Таким образом, до определенного значения увеличивается сначала э. д. с. машины, а затем и ток возбуждения.

Самовозбуждение машины может происходить в случае, если магнитный поток, созданный током возбуждения, совпадает с потоком остаточного магнетизма. Если генератор не самовозбуждается, следует остановить первичный двигатель и, переключив выводы обмотки возбуждения генератора, изменить направление тока возбуждения. При потере остаточного магнетизма обмотку возбуждения следует кратковременно подключить к постороннему источнику постоянного тока.

Рис. 151. Схема генератора параллельного возбуждения

Рис. 152. Внешние характеристики генератора параллельного 1 и независимого 2 возбуждения
Характеристики генератора параллельного возбуждения снимают так же, как и генератора независимого возбуждения (рис. 152). С увеличением тока нагрузки I напряжение U генератора параллельного возбуждения снижается больше, чем генератора независимого возбуждения.

Рис. 153. Схема генератора смешанного возбуждения (а) и его внешняя
характеристика (б)
Это объясняется тем, что ток возбуждения генератора параллельного возбуждения  уменьшается при увеличении нагрузки пропорционально напряжению U, тогда как у генератора независимого возбуждения const.
Если увеличивать нагрузку на генератор независимого возбуждения, то его ток будет непрерывно расти и при коротком замыкании  достигнет очень большого значения.
В генераторе параллельного возбуждения ток нагрузки  будет увеличиваться только до критического значения. Когда машина выйдет из режима магнитного насыщения, ее напряжение U будет снижаться быстрее, чем сопротивление нагрузки  и ток  начнет уменьшаться.
При коротком замыкании напряжение U и ток возбуждения U/rв будут равны нулю. Поэтому в обмотке якоря наведется незначительная э. д. с. Генераторы параллельного возбуждения получили широкое распространение, так как они не требуют специального источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения.

Генератор смешанного возбуждения (рис. 153, а).

Для правильной работы генератора токи в главной параллельной ОВШ и дополнительной последовательной ОВС обмотках возбуждения должны иметь одинаковое направление. Чтобы снизить потерю напряжения в последовательной обмотке возбуждения, ее изготовляют из небольшого числа витков провода с большим поперечным сечением. В отличие от других генераторов постоянного тока напряжение генератора смешанного возбуждения при изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения остается почти без изменения (рис. 153, б). Это объясняется тем, что с увеличением нагрузки увеличиваются ток якоря, магнитный поток последовательной обмотки возбуждения и э. д. с. генератора Е=СФп. В результате автоматически будет скомпенсировано влияние внутреннего падения напряжения на значение внешнего напряжения генератора.

Виды генераторов электрического тока

Другие направления деятельности ООО «Кронвус-Юг»

www.4akb.ru

Оборудование для
обслуживания аккумуляторов

ural-k-s.ru

Промышленное и
автосервисное оборудование

www.metallmeb.ru

Производство мебели
специального назначения

verstaki.com

Слесарные верстаки и
производственная мебель

Генераторы представляют собой устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Как правило, они производят электрический ток двух видов – постоянный и переменный.

Генераторы постоянного и переменного тока

Если рассматривать генератор постоянного тока, то в его состав его конструкции входит неподвижный статор с вращающимся ротором и дополнительной обмоткой. За счет движения ротора вырабатывается электрический ток. Генераторы постоянного тока в основном используются в металлургической промышленности, морских судах и общественном транспорте.

Генераторы переменного тока вырабатывают энергию за счет вращения ротора в магнитном поле. Путем вращения прямоугольного контура вокруг неподвижного магнитного поля, механическая энергия преобразуется в электрический ток. Данный вид генератора имеет преимущество в том, что ротор (основной движущий элемент) вращается быстрее, чем в генераторах переменного тока.

Синхронные и асинхронные генераторы

Генераторы, вырабатывающие переменный ток бывают синхронными и асинхронными. Они отличаются друг от друга своими возможностями. Мы не будем подробно рассматривать их принцип работы, а остановимся лишь на некоторых особенностях.

Синхронный генератор конструктивно сложнее асинхронного, вырабатывает более чистый ток и при этом легко переносит пусковые перегрузки. Синхронные агрегаты отлично используются для подключения техники, которая чувствительно реагирует на перепады напряжения (компьютеры, телевизоры и различные электронные устройства). Также, отлично справляются с питанием электродвигателей и электроинструментов.

Асинхронные генераторы, благодаря простоте конструкции достаточно стойки к короткому замыканию. По этой причине они используются для питания сварочной техники и электроинструментов. К данным агрегатам ни в коем случае нельзя подключать высокоточную технику.

Однофазные и трехфазные генераторы

Необходимо учитывать характеристику, связанную с типом вырабатываемого тока. Однофазные модели выдают 220 В, трехфазные — 380 В. Это очень важные технические параметры, которые необходимо знать каждому покупателю.

Однофазные модели считаются самыми распространенными, поскольку часто используются для бытовых нужд. Трехфазные позволяют напрямую снабжать электроэнергией крупные промышленные объекты, здания и целые поселки.

Перед покупкой генератора, необходимо владеть определенной технической информацией, понимать, чем они отличаются, поскольку это поможет Вам выбрать достойную модель, конкретно для ваших нужд, а также избавиться от лишних хлопот и сэкономить средства.

Компания «ООО «Кронвус-Юг»» реализует и изготавливает бензиновые, дизельные, и газовые электростанции, которые вы можете купить по выгодной цене.

Автомобильный генератор. Виды и устройство. Работа и особенности

Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.

Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и аккумуляторная батарея, которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.

Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.

Виды автогенераторов

Автомобильный генератор существует двух видов:

1. Генератор постоянного тока на современных автомобилях не используется. Для его работы не требуется выпрямление тока. Ранее применялся на автомобилях Победа, ГАЗ-51 и некоторых других марках, выпущенных до 1960 года.
2. Генератор переменного тока широко применяется на автомобилях в настоящее время. Первые такие генераторы были разработаны в Америке в 1946 году. Это более надежная и современная конструкция. На выходе генератора встроен полупроводниковый выпрямитель.

Устройство и работа

Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.

Автомобильный генератор постоянного тока

 

Такой автомобильный генератор имеет много недостатков:

• Малая эффективность работы.
• Недостаточная мощность.
• Несовершенная схема подключения.
• Необходим постоянный контроль.
• Частое техническое обслуживание.
• Малый срок службы.

Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.

Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие магнитное поле электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.

Автомобильный генератор переменного тока

Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.

Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.

На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.

Статор автогенератора состоит:

Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.

Ротор генератора состоит:

Автомобильный генератор имеет особенный вид системы полюсов ротора, состоящей из двух половин, имеющих выступы в виде клюва. На каждой половине имеется шесть полюсов, которые изготавливаются методом штамповки. Полюсные половины напрессовываются на вал. Между ними устанавливается втулка, на которой расположена обмотка возбуждения.Вал ротора обычно изготавливается из автоматной стали низкой твердости. Но при использовании роликового подшипника, который работает на конце вала со стороны задней крышки, вал изготавливают из твердой легированной стали, при этом цапфу вала подвергают закалке. Конец вала имеет резьбу, шпоночный паз для фиксации шкива.

В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.

Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.

Автомобильный генератор может оснащаться двумя типами щеток:

1. Меднографитовые.
2. Электрографитовые.

Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.

Узел выпрямления используется двух типов:

1. Теплоотводящие пластины, в которые запрессованы силовые диоды выпрямителя.
2. Конструкция с большими ребрами охлаждения, на которые припаиваются таблеточные диоды.

Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.

Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.

В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.

Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.

На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.

Регулятор напряжения

Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.

Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.

Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.

Работа генератора

При запуске двигателя автомобиля главным потребителем электричества является стартер. При этом сила тока может достичь нескольких сотен ампер. В таком режиме электрооборудование работает только от аккумулятора, который подвержен сильному разряду. После запуска мотора автомобильный генератор является основным источником питания.

Во время работы двигателя происходит непрерывная дозарядка аккумулятора и обеспечивается работа электрических потребителей, подключенных к бортовой сети автомобиля. Если генератор выйдет из строя, то аккумуляторная батарея быстро разрядится. После зарядки напряжение аккумулятора и генератора отличается незначительно, поэтому зарядный ток уменьшается.

При работе мощных электроприборов автомобиля и низких оборотах двигателя, общий ток потребления становится выше способности генератора, поэтому реле напряжения переключает питание на аккумулятор.

Крепление и привод

Генератор приводится в действие с помощью шкива двигателя через ременную передачу. Обороты вращения генератора зависят от диаметра шкива генератора и шкива коленвала двигателя.

Современные автомобили оснащены поликлиновым ремнем, так как он обладает большей гибкостью и может приводить в действие шкивы небольшого диаметра. Это позволяет получить большие обороты генератора. Ремень может натягиваться разными способами, в зависимости от марки автомобиля и конструкции натяжителя. Чаще всего в качестве натяжителя используют специальные ролики.

Неисправности

Автогенераторы представляют собой надежное устройство, однако у них также случаются некоторые неисправности, которые делятся на два вида:

1. Механические неисправности чаще всего возникают вследствие износа деталей: шкива, приводного ремня, подшипников качения, меднографитных щеток. Такие неисправности легко обнаруживаются, так как возникают посторонние шумы, стуки со стороны генератора. Эти поломки устраняют путем замены изношенных деталей, так как восстановлению они не подлежат.
2. Электрические неисправности возникают гораздо чаще. Они могут выражаться в замыкании обмоток статора или ротора, поломке регулятора напряжения, пробое выпрямителя и т.д. До выявления неисправностей такие поломки могут отрицательно повлиять на аккумуляторную батарею. Например, пробитый регулятор напряжения будет постоянно перезаряжать батарею. При этом нет особых внешних признаков. Это выявляется только с помощью замеров напряжения выхода генератора.

Электрические неисправности также устраняются путем замены неисправных деталей новыми. Замыкание в обмотках требует их перемотки, что значительно повышает стоимость ремонта. В торговой сети можно найти запчасти к генераторам, в том числе и корпус статора с обмотками.

Похожие темы:

Генератор постоянного тока формулы

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e₁ = Blvsinw t; e₂ = -Blvsinw t; , где B – магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t – время, w t – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinw t, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

• с независимым возбуждением обмоток;
• с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

• устройства с параллельным возбуждением;
• альтернаторы с последовательным возбуждением;
• устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

• зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
• характеристики внешних параметров;
• регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5). Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6). Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Отдаваемая в цепь полезная мощность P₁ = UI.

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом η_e. Тогда: η_e=P₁/P.

На холостом ходе η_e = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

УРАВНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Основные соотношения, характеризующие работу машины в качестве генератора, можно представить в виде приведенных ниже уравнений. Эти уравнения справедливы для всех генераторов независимо от способа их возбуждения.

Уравнение равновесия напряжения. Напряжение на выводах генератора U всегда меньше наводимой в обмотке якоря ЭДС Е на значение падения напряжения, т. е.

U = E — I_aΣr_a — ΔU_щ.

Падение напряжения в цепи якоря состоит из двух составляющих: I_aΣr_a — падение напряжения в обмотках и ΔU_щ. — падение напряжения в щеточном контакте. Сопротивление Σr_a включает в себя сопротивления обмотки якоря и всех последовательно соединенных с ней обмоток. В общем случае

Σr_a = r_a + r_д.+ r_с + r_к,

где r_a, r_д, r_с, r_к— сопротивления обмоток: якоря, дополнительных полюсов, последовательной и компенсационной.

В зависимости от конкретной схемы генератора часть сопротивлений в (2) будет отсутствовать.

Для приближенных расчетов уравнение (1) можно упростить:

U = E — I_a R_a,

(3)

где R_a=Σr_a+r_щ. Переходное сопротивление щеточного контакта r_щприближенно принимается постоянным и равным

r_щ = ΔU_щ/ I_{a, ном}.

Ток якоря генератора I_a обусловлен ЭДС E и всегда имеет с ней одинаковое направление:

I_a = (E — U)/R_a.

(4)

Уравнение баланса мощностей. Это уравнение получим, если правую и левую части (1) умножим на ток I_a:

Произведение E I_a=P_эмназывается электромагнитной мощностью и представляет собой суммарную электрическую мощность, которая получается в результате преобразования механической мощности. Часть этой мощности расходуется в цепи якоря на электрические потери в обмотках (I 2 _aΣr_a= P_э,а) и в переходном сопротивлении щеточного контакта (ΔU_щI_a= P_э,щ).

Остальная часть мощности, равная произведению UI_a, является отдаваемой мощностью генератора. В генераторах независимого возбуждения эта мощность поступает во внешнюю сеть и представляет собой полезную мощность генератора P₂:

(5)

В генераторах параллельного и смешанного возбуждения полезная мощность P₂, отдаваемая в сеть, меньше на значение мощности, затрачиваемой на возбуждение:

P₂ = UI_a — P_в.

К генератору от двигателя, приводящего во вращение его якорь ,подводится механическая мощность P₁. Большая часть этой мощности преобразуется в электромагнитную P_эм, а другая ее часть расходуется в генераторе на покрытие механических потерь P_мх(трение в подшипниках, вентиляцию), магнитных потерь в стали якоря P_ми добавочных потерь P_д:

P₁ = P_эм + P_мх.+ P_м+ P_д.

Для генераторов независимого возбуждения мощность, затрачиваемая на возбуждение, поступает от постороннего источника, поэтому в левой части (7) следует принимать

P₁ = P_эм + P_мх.+ P_м+ P_д + P_в.

Отношение P₂/P₁=η представляет собой КПД генератора.

Рассмотренное преобразование мощности в генераторах постоянного тока для наглядности можно представить в виде энергетической диаграммы (рис. 2). Эта диаграмма построена для генератора параллельного возбуждения.

Уравнение равновесия моментов. Поделив правую и левую части уравнения (7) на угловую скорость якоря Ω=2πn/60, получим уравнение момента:

P₁/Ω = P_эм/Ω + (P_мх.+ P_м+ P_д)/Ω,

М₁ = М + (P_мх.+ P_м+ P_д)/Ω.

Электромагнитный момент М в генераторе направлен против вращения и равен М=c_MI_aФ. При увеличении тока I_a возрастает электромагнитный момент и, следовательно, момент и мощность, поступаемая от приводного двигателя.

Когда-то генераторы постоянного тока, преобразующие механическую энергию в электрическую, были единственными источниками электроэнергии. На сегодня чаще всего используются надежные трехфазные преобразователи переменного тока. Но в некоторых отраслях постоянный ток был регулярно востребован, поэтому устройства для выработки последнего неизменно совершенствовались.

Как работает

Функционирование генератора основывается на свойствах, которые следуют из известного закона электромагнитной индукции. Когда замкнутый контур разместить между полюсами магнита (постоянного), то в условиях вращения он будет проходить через магнитный поток. Во время перехода вырабатывается электродвижущая сила, возрастающая при приближении к полюсу. В случае, если присоединить нагрузку, то образуется поток тока. Когда витки рамки будут выходить из области воздействия магнита, то ЭДС будет уменьшаться и достигнет нуля при горизонтальном положении рамки. При дальнейшем вращении противолежащие контурные части изменят магнитную полярность.

Значения ЭДС в активных обмотках контура вычисляются по формулах: е1= В I v sin wt, е2= — В I v sin wt, где I — длинна одной стороны рамки, В — магнитная индукция, v — скорость вращения (линейная) контура, t — время, wt — угол пересечения магнитного потока рамкой.

Направление тока меняется в период смены полюсов. Поскольку вращение коллектора происходит одновременно с рамой, то электроток на нагрузке имеет одинаковое направление. Такая схема лежит в основе выработки постоянного электричества. Суммарная ЭДС будет иметь следующий вид: е= 2В I v sin wt.

Такой ток почти непригоден для применения, поскольку присутствуют пульсации ЭДС. Последние надо уменьшать к допустимому уровню. Для этой цели применяют много магнитных полюсов, рамки заменяют якорями, у которых намного больше обмоток и коллекторов. К тому же, соединение обмоток выполняется разными методами.

Ротор производится из стали. В пазы на сердечниках укладываются витки провода, которые составляют рабочую обмотку якоря. Проводники соединяют последовательно. Они образуют секции, создающие замкнутую цепь.

Интересно! Для процесса генерации неважно: вращаются обмотки контура или магнит. По этой причине роторы для маломощных альтернаторов изготавливают из постоянных магнитов, а переменный ток выпрямляют при помощи диодных мостов или иными схемами.

Узнать, из чего состоит генератор постоянного тока, поможет картинка 4.

Установка состоит из главных узлов:

• неподвижная часть — главные и дополнительные полюса, станина;
• вращающаяся часть (якорь) — стальной сердечник, коллектор.

В процессе работы установки ток проводится сквозь обмотку и образуется магнитный поток полюсов. Специальные неподвижные щетки (из сплава графита) способствуют объединению обеих частей генератора в единую цепь.

Устройство и принцип действия генератора постоянного тока за долгий период применения остались прежними, несмотря на некоторые совершенствования.

Классификация

Существуют генераторы постоянного тока с независимым возбуждением обмоток, с самовозбуждением. Последние модели используют электричество, которое ими же вырабатывается. По способу объединения обмоток якорей альтернаторы делят на устройства с возбуждением следующих типов:

Схема генератора постоянного тока представлена на картинке 5.

С параллельным возбуждением

Чтобы электроприборы работали в нормальном режиме, необходимо стабильное напряжение, которое не зависит от изменений в общей нагрузке. Эта проблема решается методом настройки параметров возбуждения. В таких генераторах катушка подключена (через реостат) параллельно обмотке якоря. Реостат может замыкают обмотку. В противном случае при разъединении цепи возбуждения внезапно повысится ЭДС самоиндукции, что может повредить изоляционный материал. В состоянии непродолжительного замыкания энергия превращается в тепловую, чем предотвращается разрушение устройства.

Электромашины с возбуждением такого вида не требуют внешнего источника питания. Самовозбуждение обмоток происходит под действием остаточного магнетизма в сердечнике магнита. Последние, для улучшения описанного процесса, производят из стали. Самовозбуждение длится до тех пор, пока ток не станет максимальным, а электродвижущая сила не покажет номинальное значение.

Преимущество вышеописанных электрогенераторов в том, что на них почти не влияют электротоки при коротком замыкании.

С независимым возбуждением

Источниками питания для обмоток нередко стают аккумуляторы или же иные устройства. В машинах с малой мощностью применяются постоянные магниты, обеспечивающие присутствие главного магнитного потока. На валу альтернатора располагают микрогенератор (возбудитель), который вырабатывает электроток для возбуждения якорных обмоток. Для этой цели необходимо от 1 до 3 % номинального тока якоря. Изменение электродвижущей силы выполняется регулирующим реостатом.

Достоинство: на возбуждающий ток не имеет воздействия напряжение на зажимах.

С последовательным возбуждением

Последовательными обмотками вырабатывается ток, который равняется электротоку альтернатора. В случае холостого хода отсутствует нагрузка, поэтому возбуждение нулевое. Это обозначает, что регулировочные свойства не существуют.

В агрегате с последовательным возбуждением почти нет тока, если ротор вращается на холостых оборотах. Чтобы запустить возбуждение, требуется подключение нагрузки к зажимам устройства. Явная связанность напряжения с нагрузкой считается огромным минусом последовательных обмоток. Подобные агрегаты используются лишь для питания электрических приборов, у которых нагрузка постоянная.

Со смешанным возбуждением

Самые лучшие свойства собраны в конструкции агрегатов со смешанным возбуждением. Особенность устройств в том, что они состоят из двух катушек:

• основная — подключена параллельным способом к обмоткам якоря;
• вспомогательная — подключена последовательным способом.

В цепи основной присутствует реостат, который регулирует ток возбуждения. Процедура самовозбуждения генератора со смешанным типом такая же, как у агрегата с параллельными обмотками (в самовозбуждении не принимает участия последовательная обмотка, так как отсутствует исходный ток). А свойства холостого хода идентичны характеристикам генератору с параллельной обмоткой. Такие особенности разрешают настраивать напряжение на зажимах устройства.

Технические параметры

Работа генератора определяется зависимостью между основными величинами, которые являются его главными характеристиками:

• отношения между величинами на холостом ходу;
• внешние параметры;
• регулировочные значения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока крайне важна, так как раскрывает взаимосвязь напряжения и нагрузки. Она отображена на графике. Согласно последнего наблюдается незначительное уменьшение напряжения, но оно почти не зависит от нагрузочного тока (если сохраняется скорость оборотов двигателя).

В устройствах с параллельным возбуждением больше выражено влияние нагрузки на напряжение. Это объясняется уменьшением тока в обмотках. Чем выше ток нагрузки, тем быстрее будет уменьшаться напряжение на зажимах агрегата.

Если увеличить величину тока при последовательном возбуждении, то вырастет ЭДС. Но напряжение не достигнет высокого значения электродвижущей силы, так как часть энергии уйдет на потери от вихревых токов.

При достижении напряжением максимального значения и одновременным увеличением нагрузки, первое начинает стремительно снижаться в то время, как кривая электродвижущей силы продолжает подниматься. Это считается большим недостатком, ограничивающим использование генератора такого типа.

В устройствах со смешанным возбуждением предвиденные встречные подключения обеих катушек. Конечная сила при однонаправленном подключении равняется сумме векторов намагничивающих сил, при встречном — их разнице.

При равномерном увеличении нагрузки напряжение на зажимах почти не меняется. Оно будет расти лишь тогда, если число проводов последовательной обмотки превышает число витков, которое соответствует номинальному возбуждению якоря.

Генераторы со встречным включением применяются в том случае, если нужно ограничить токи короткого замыкания. К примеру, при подсоединении аппаратов для сварки.

Важной характеристикой генератора считается его КПД — соотношение полезной и полной мощности: η = P 2 / P1. При холостом ходе такое отношение равно нулю (η=0). При номинальных нагрузках КПД достигнет максимального значения. Мощные агрегаты имеют коэффициент полезного действия около 90 %.

Электродвижущая сила (ее значение) пропорциональна магнитному потоку, числу проводников (активных) в обмотках, частоте вращения якоря. Если менять последние параметры, то можно легко управлять значением ЭДС. Последнее относится и к напряжению. Нужный результат достигается методом изменения частоты вращения якоря.

Мощность

Выделяют полезную и полную мощности устройства. При постоянной электродвижущей силе полная мощность находится в прямо пропорциональной зависимости от тока: P=EIa. Полезная, которая отдается в цепь, Р1=UI.

Реакция якоря

Если к альтернатору подключить внешнюю нагрузку, то электротоки его обмотки создадут магнитное поле. Тогда возникнет сопротивление полей якоря и статора. Поле будет самым сильным в тех местах, где ротор приближается к магнитным полюсам, очень слабым — в точках максимального удаления. Ротор чувствует магнитное насыщение стальных катушечных сердечников. Сила реакции напрямую зависит от насыщенности в проводах. В результате на пластинках коллекторов будет происходить искрение щеток.

Уменьшение реакции достигается при использовании восполняющих магнитных полюсов или передвижением щеток с линии оси.

Где используются

Еще совсем недавно генераторы постоянного тока устанавливались на транспорте для железных дорог. Но сейчас их вытесняют синхронные трехфазные устройства. Переменный ток синхронных агрегатов выпрямляют полупроводниковыми установками. Некоторые новые локомотивы используют асинхронные двигатели, которые работают на переменном токе.

Такие же обстоятельства и с автогенераторами, которые постепенно замещают асинхронными устройствами с дальнейшим выпрямлением.

Стоит заметить, что передвижное оборудование для сварки (имеющие автономное питание) обычно находится в паре с таким генератором. Отдельные отрасли промышленности продолжают применять мощные агрегаты описанного типа.

Генератор — постоянный ток — тип

Генератор — постоянный ток — тип

Cтраница 2

Вместо преобразователя может быть также использован двигатель-генератор, состоящий из генератора постоянного тока типа ПН-68 мощностью 5 кВт и напряжением 115 В и асинхронного электродвигателя единой серии, типа А52 / 4 мощностью 7 кВт и напряжением 220 / 380 В.  [17]

Агрегаты низкого напряжения АНГ-5000 / 2500 и АНД-10000 / 5000 состоят из многоамперных генераторов постоянного тока типа НГ и НД и трехфазных асинхронных электродвигателей, смонтированных на общей плите и соединенных при помощи эластичной муфты.  [19]

В качестве головки для наплавки и пульта управления используют полуавтоматы типа ПШ-5; ПДШМ-500; ПШ-54 и источник сварочного тока — генератор постоянного тока типа ПС-300 или ПС-500. Стандартные сварочные полуавтоматы типа ПШ-5 и ПДШМ-500 для данной цели несколько конструктивно изменяют.  [20]

Схема установки для аргонодуговой сварки титановых труб: / — отрезки свариваемых труб из ВТ1 — 1, 2 — головка сварочной горелки, 3 — сварной шов ( встык), 4 — баллоны с аргоном, 5 — редукторы, 6 — генератор постоянного тока типа ПС-300, А — амперметр.  [21]

Генераторы бывают постоянного и переменного тока. На цельнометаллических вагонах более ранней постройки установлены генераторы постоянного тока типа РД ( РД-2Б, РД-2В, РД-2Г, РД-2Д), которые в настоящее время сняты с производства, но в эксплуатации имеются.  [23]

Двигатель МП 11000 — 65 с двухходовой обмоткой якоря изготовлен заводом Электросила. Для питания прокатных двигателей блюминга 1300 ЧМЗ завод Электросила изготовил генераторы постоянного тока типа ГП8500 — 375, 7200 кет, 375 об / мин. Два генератора собраны в преобразовательный агрегат с синхронным двигателем мощностью 20000 ква.  [24]

На цельнометаллических вагонах без кондиционирования воздуха постройки зарубежных заводов установлены генераторы постоянного тока типов 23 / 07 ( 23 / 07 — 11, 23 / 07 — 14, 23 / 07 — 17, 23 / 07 — 19, 23 / 07 — 21) и PW — 114a, а на вагонах с кондиционированием воздуха — генераторы постоянного тока типов 25 / 01 — 03 и ДИСС-28В.  [25]

Для привода лебедки скипового подъемника применяются последовательно включенные два двигателя переменного тока типа МП 735 — 750 по 540 кет, 330 в, 750 / 1 500 об / мин. Питание этих двигателей осуществляется по системе Г — Д от преобразовательного агрегата, состоящего из генератора постоянного тока типа ГП-1000-1000, 1 000 кет, 750 в, 1 000 об / мин, синхронного двигателя типа ДС 3 — 1708 — 6, 1 220 кет, 1 600 ква, 3 или 6 кв и возбудителя типа ВС-29, 5 / 14 24 кет.  [26]

Грузоподъемный электромагнит типа М41 питается от двигатель-генераторной установки, которая расположена на балансире, связывающем левые опоры крана. Эта установка состоит из трехфазного электродвигателя М7 переменного тока типа АО-63-4 мощностью 14 кВт и генератора постоянного тока G типа П62 мощностью 11 5 кВт, напряжением 220 В.  [27]

В систему электрооборудования автопогрузчиков входят источники электрической энергии с реле-регулятором, система зажигания, система запуска двигателя, звуковая и световая сигнализация, осветительная аппаратура и электрические приборы. Электрооборудование погрузчиков работает на напряжении 12 В от двух последовательно соединенных 6-вольтовых кислотных аккумуляторных батарей стартерного типа 3 — СТ-70-ПД ( 3 — СТ-ЭМ) и от генератора постоянного тока типа Г-21. Взаимодействие последнего с аккумуляторной батареей и предохранение ее от перегрузок обеспечиваются реле-регулятором типа РР-24, включающим смонтированные на одной панели реле обратного тока, регулятор напряжения и регулятор силы зарядного тока.  [28]

На цельнометаллических вагонах без кондиционирования воздуха постройки зарубежных заводов установлены генераторы постоянного тока типов 23 / 07 ( 23 / 07 — 11, 23 / 07 — 14, 23 / 07 — 17, 23 / 07 — 19, 23 / 07 — 21) и PW — 114a, а на вагонах с кондиционированием воздуха — генераторы постоянного тока типов 25 / 01 — 03 и ДИСС-28В.  [29]

Резервный возбудитель генераторов паровой и газовой турбин при пуске установки используется как генератор постоянного тока для разгонного электродвигателя газовой турбины. Нормально разгонный двигатель газовой турбины работает как основной возбудитель генератора. Трехмашинный агрегат состоит из генератора постоянного тока компаундного типа, питающего цепь напряжения 220 0, и электродвигателя переменного тока напряжением 0 380 кв, который приводит во вращение генератор постоянного тока. На этом же валу установлен электродвигатель постоянного тока НО в, питающийся от стационарной аккумуляторной батареи. В случае исчезновения напряжения 0 380 кв автоматически включается двигатель постоянного тока 110 в, благодаря чему питание цепей постоянного тока 220 в не прекращается.  [30]

Страницы:      1    2    3

из чего состоит, типы, схема и назначение

На чтение 5 мин Просмотров 477 Опубликовано 31.07.2019 Обновлено 08.07.2019

Генератор постоянного тока – это электротехническое оборудование, которое продуцирует напряжение постоянной величины. Устройство имеет довольно сложное техническое строение, которое можно назвать совершенством технической мысли.

Принцип действия

Генератор постоянного тока

Каждый проводник оснащен магнитом, к концам которого подключена нагрузка. При ее подключении по ним непрерывно протекает переменный ток. Природа его происхождения объясняется тем, что во время работы полюса магнита непрерывно меняются местами. На этом принципе основывается работа генератора переменного тока.

Чтобы ток не изменял своего направления, требуется успевать соединять точки коммутации нагрузки со скоростью аналогичной скорости вращения магнита. Справиться с поставленной задачей может только контроллер – небольшое электротехническое устройство, которое состоит из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно фиксируется на якоре устройства и вращается с ним синхронно.

Электрическая энергия с якоря удаляется с помощью щеток. Используются чаще всего кусочки графита, обладающие высокой электропроводностью и низким коэффициентом трения.

Все эти процессы способствуют образованию на выходе электротехнической установки пульсирующего напряжения одной величины. Для сглаживания этой пульсации применяется несколько якорных обмоток. Чем их больше установлено, тем меньше будут броски напряжения на выходе.

Характеристики и строение

Как и абсолютное большинство других электрических агрегатов, генератор постоянного тока в свой состав включает статор и якорь.

Якорь изготавливают из стальных пластин с небольшими углублениями, в них помещаются обмотки. Их концы обязательно коммутируют с коллектором, который изготовлен из медных пластин, разделенных диэлектриками. По окончании сборки вал, якорь с обмотками и коллектор становятся одним целым.

Статор выполняет не только свою непосредственную функцию, но и является корпусом, к внутренней поверхности которого крепятся электрические магниты и постоянные. Предпочтительнее первый вариант, их сердечники могут быть набраны из металлических пластин или отлиты вместе с корпусом. Еще на корпусе предусмотрены специальные отверстия для крепления токосъемных щеток.

Количество графитов будет изменяться в зависимости от количества полюсов магнитов, которыми оснащен статор. Количество щеток равно количеству пар полюсов.

Электродвижущая сила

Электродвижущая сила генератора постоянного тока или ЭДС представляет собой величину, которая прямо пропорциональна потоку магнитов, количеству активных проводников и частоте вращения якоря. При уменьшении или увеличении этих показателей удается управлять величиной электродвижущей силы и напряжением. Установить требуемые параметры можно с помощью регулировки частоты вращения якоря.

Мощность оборудования и КПД

Мощность генератора постоянного тока встречается как полная, так и полезная. При постоянной электродвижущей силе генератора полная мощность пропорциональна силе тока.

Еще одной важной технической характеристикой альтернатора является его коэффициент полезного действия. Это понятие представляет собой отношение полезной мощности к полной.

На холостом ходе КПД равно нулю, максимальные показатели достигаются при номинальных нагрузках. В мощных инновационных моделях генераторов постоянного тока коэффициент полезного действия приближается к 90%.

Разновидности по способу возбуждения

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на два вида:

• с самовозбуждением;
• с независимым возбуждением обмоток.

Для самовозбуждения оборудования обязательно требуется электричество, которое им же и вырабатывается. По принципу коммутации обмоток самовозбуждающиеся якоря альтернаторов делятся на следующие разновидности:

• оборудование с параллельным возбуждением;
• устройства с последовательным возбуждением;
• генераторы смешанного типа, которые получили название – компудные.

Каждая разновидность имеет свои конструктивные особенности, преимущества и недостатки.

Для обеспечения оптимальных условий для работы оборудования требуется наличие стабильного напряжения на зажимах. Особенность устройства заключается в параллельном возбуждении выводов катушки, которые подсоединены через регулировочный реостат, расположенный параллельно обмотке якоря.

Для оборудования с независимым возбуждением источником питания выступают внешние устройства или аккумуляторные батареи. В маломощных модификациях устанавливаются постоянные магниты, обеспечивающие создание основного магнитного потока. Основное достоинство заключается в том, что на напряжение на зажимах не влияет возбуждающий ток.

Устройства со смешанным возбуждением сочетают положительные качества вышеописанных разновидностей. Конструктивные особенности – две катушки индуктивности, основная и вспомогательная. Цепь параллельной обмотки включает в себя реостат, который используется для регуляции силы тока возбуждения.

Область применения

Система постоянного тока в самолете

Генераторы постоянного тока имеют довольно обширный список применения. Его активно используют практически во всех отраслях промышленности, особенно в автомобилестроении и при сооружении российских локомотивов нового поколения, которые оснащают асинхронные двигатели, характеризующиеся работой на переменном токе.

Также электротехническое оборудование может использовать в быту для портативных сварочных аппаратов с автономной системой питания и для бытовой техники, оснащенной мощными пусковыми двигателями.

Перед покупкой следует проанализировать, с какими целями электротехническое оборудование должно будет справляться. Исходя из этого подбирается наиболее подходящая модификация генераторов постоянного тока.

Приобрести оборудование можно в специализированных магазинах или на интернет-площадках. При покупке важно проверить наличие всей необходимой сопроводительной документации и гарантийного талона. Предварительно также осматривается целостность корпуса и наличие повреждений: если таковые имеются, лучше воздержаться от покупки. При покупке через интернет стоит внимательно ознакомиться с отзывами о магазине на различных форумах.

Типы генераторов постоянного тока: схема (шунтирующие, последовательные и составные)

Типы генераторов постоянного тока — Генераторы постоянного тока представляют собой электрические устройства для преобразования механической энергии в электрическую. Резка магнитного потока арматурой создает ЭДС на основе закона Фарадея и электроиндукцию. ЭДС является причиной протекания тока в цепи.

Типы генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока подразделяются на три основных типа в зависимости от методов возбуждения поля: генераторы постоянного магнита, с раздельным возбуждением и самовозбужденные генераторы постоянного тока.Первый тип возбуждает катушки возбуждения с помощью постоянных магнитов, в то время как отдельно возбуждаемые катушки включают внешнюю силу для возбуждения. Генератор постоянного тока с самовозбуждением включает в себя другой генератор и возбуждаемые им катушки возбуждения. Схема для типов генераторов постоянного тока приведена ниже, и поле постоянного магнита не включено, поскольку оно не широко используется в промышленности.

рисунок1. Типы генераторов постоянного тока (ссылка: electricacademia.com )

Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами

Этот тип генератора, использующий постоянные магниты для создания потока в магнитной цепи, известен как генераторы постоянного тока с постоянными магнитами и является самым основным. тип генератора.Якорь и один или несколько постоянных магнитов размещены вокруг якоря. Этот тип не может обеспечивать большую мощность из-за конструкции генератора и не используется в промышленности. Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами обычно используются в небольших приложениях, таких же как динамо-машины в мотоциклах.

На рисунке 2 показана основная форма генераторов постоянного тока с постоянными магнитами, и, как мы знаем, напряжение создается, когда провод разрезает поле, и его величина зависит от петель проводов и скорости вращения поля.Кроме того, величина напряжения является функцией угла между магнитным потоком и движущейся поверхностью. При вращении каждого контура напряжение изменяется от 0 до максимального значения в зависимости от угла и составляет абсолютную величину синусоидального напряжения. Увеличение количества витков под разными углами делает напряжение постоянным на максимальном значении.

Рисунок 2. Генераторы постоянного магнита постоянного тока (ссылка: electricacademia.com )

индуцированное напряжение рассчитывается как:

V_ {ind} = Blv

где:

V _ind = индуцированное напряжение, в В

B = плотность потока, перпендикулярная движению, Вт / м2

l = длина проводника, м

v = скорость проводника, м / с

Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением

Внешний источник постоянного тока (например,g., аккумулятор) используется в этой системе для питания полевых магнитов. По мере увеличения скорости вращения он может обеспечивать более высокую ЭДС и напряжение на выходе. Принципиальная схема для отдельно возбуждаемых генераторов постоянного тока показана на рисунке 3, а символы следующие:

• I _L = ток нагрузки
• I _a = ток якоря
• E _g = генерируемая ЭДС (Электромагнитная сила)
• В = Напряжение на клеммах

Рисунок 3.Принципиальная схема генераторов постоянного тока с независимым возбуждением (ссылка: lectric4u.com )

Генерируемая мощность и передаваемая мощность внешней силе могут быть рассчитаны как:

I_a = I_l = I

V = IR_ {a }

P_g = E_g \ times I

P_l = VI

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением имеют магниты возбуждения, которые возбуждаются их собственным током, и катушки возбуждения подключены к арматура внутри.В полюсах всегда присутствует некоторый поток из-за остаточного магнетизма. При вращении якоря вырабатывается некоторый ток, и этот небольшой ток течет через катушки возбуждения с нагрузкой, усиливая полюсный поток. При увеличении полюсного потока увеличиваются ЭДС и ток, и процесс накопления продолжается до тех пор, пока возбуждение не станет необходимым. Генераторы постоянного тока с самовозбуждением классифицируются на основе катушек возбуждения и их положения следующим образом:

1. Генераторы с шунтирующей обмоткой
2. Генераторы с комбинированной обмоткой
Генераторы с обмоткой серии

Генераторы постоянного тока с параллельной обмоткой

Обмотки возбуждения являются соединены с проводниками якоря параллельно для возбуждения генератора.Обмотки возбуждения представляют собой изолированные катушки с током, которые создают необходимое магнитное поле для возбуждения генератора. Шунтирующий генератор возбуждается за счет остаточного магнетизма в полюсах, и обмотки возбуждения имеют то же напряжение, что и клеммы в шунтирующем генераторе, в то время как фактическое значение этого напряжения зависит от нагрузки и ее скорости. Принципиальная схема этого типа приведена ниже:

Рисунок 4. Принципиальная схема генераторов постоянного тока с шунтирующей обмоткой (ссылка: lectric4u.com )

где:

• В = напряжение на клеммах
• E _g = генерируемая ЭДС
• I _sh = ток, протекающий через шунтирующее поле
• I _a = ток якоря
• I _L = ток нагрузки
• R _sh = сопротивление шунтирующей обмотки
• R _a = сопротивление якоря

Ток якоря I _a состоит из двух частей: ток возбуждения шунта I _sh и ток нагрузки I _L .

I_a = I_ {sh} + I_l

Когда IL является максимальным, эффективная мощность нагрузки будет максимальной. В результате лучше поддерживать как можно более низкий ток шунта. Поэтому разумно поддерживать высокое сопротивление шунта.

I_ {sh} = \ frac {V} {R_ {sh}}

V = E_g-I_aR_a

Генерируемая мощность и мощность, подаваемая на нагрузку:

P_g = E_g \ times I_g

P_l = V \ times I_l

Генераторы с последовательной обмоткой

Обмотка возбуждения включена последовательно с проводниками якоря в генераторах с последовательной обмоткой.{2} \ times R_a

Генерируемая мощность и мощность, передаваемая нагрузке:

P_g = I \ timesE_g

P_l = I \ timesV

Генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой

Выход Напряжение и ЭДС зависят от тока нагрузки в последовательном типе обмотки, и, с другой стороны, в шунтирующем типе выход пропорционален обратной величине тока нагрузки. Чтобы преодолеть недостаток обоих типов, доступны генераторы с составной обмоткой, сочетающие как последовательные, так и шунтирующие.Схема генераторов составной обмотки включает как последовательную, так и шунтирующую обмотку поля. Имеются последовательная и параллельная обмотка с якорем и два типа генератора с короткими шунтирующими составными обмотками и генераторы с длинными шунтирующими составами.

Генераторы постоянного тока с длинными шунтами

В генераторах постоянного тока с длинными шунтами обмотки шунта параллельны как последовательному полю, так и якорю. Принципиальная схема этого типа приведена ниже:

Рисунок 6.принципиальная схема короткозамкнутых генераторов постоянного тока с комбинированной обмоткой (ссылка: lectric4u.com )

Токи в цепи:

I_ {sh} = \ frac {V} {R_ {sh}}

I_ {cs} = I_l + I {sh}

I_ {cs} = I_a

Напряжение нагрузки равно:

В = E_g-I_a (R_a-R {sc})

Вырабатываемая мощность и мощность, передаваемая на нагрузку:

P_g = I_G \ times E_g

P_l = I_G \ times V

Генератор постоянного тока с короткой обмоткой

Вкратце, якорь параллелен шунтируйте обмотки возбуждения, как показано на следующем рисунке:

Figure6.принципиальная схема короткозамкнутых генераторов постоянного тока с комбинированной обмоткой (ссылка: lectric4u.com )

Токи в этих системах:

I_ {sc} = I_ {l}

I_ {sh} = \ frac { V + I_ {sc} R_ {sc}} {R_ {sh}}

I_ {a} = I_ {sc} + I_ {l}

Напряжение нагрузки, мощность нагрузки и генерируемая мощность:

V = E_g-I_aR_a-I_ {sc} R {sc})

P_l = I_G \ times V

P_g = I_G \ times E_g

Типы генераторов постоянного тока — последовательные, шунтирующие и составные

Пожалуйста Прежде чем читать эту статью о различных типах генераторов постоянного тока, ознакомьтесь с конструкцией генератора постоянного тока.

Генератору постоянного тока требуется MMF для создания магнитного потока в его магнитной цепи. МДС, необходимая для создания магнитного потока в магнитной цепи генератора постоянного тока, достигается за счет возбуждения поля.

Когда на обмотки возбуждения генератора постоянного тока подается постоянное напряжение, ток течет через обмотки и создает постоянное магнитное поле. Это называется возбуждением поля.

Возбуждение поля может быть получено следующими способами.

• Постоянные магниты
• Катушки возбуждения от какого-либо внешнего источника и
• Катушки возбуждения, возбуждаемые самим генератором.

Напряжение возбуждения может создаваться самим генератором или подаваться внешним источником, например аккумулятором.

Если магнитный поток создается с помощью постоянных магнитов, то этот тип генератора постоянного тока называется генератором постоянного тока с постоянным магнитом .

Если магнитный поток получается путем возбуждения катушек возбуждения от какого-либо внешнего источника, этот тип генератора постоянного тока называется Генератор постоянного тока с отдельным возбуждением.

Если катушки возбуждения возбуждаются самим генератором, чтобы установить требуемый магнитный поток, то такие генераторы постоянного тока называются Генераторы постоянного тока с самовозбуждением.

Генераторы обычно классифицируются в соответствии с этими методами возбуждения поля. Исходя из этого, различные типы генераторов постоянного тока делятся на следующие три класса:

1. Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом
2. Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением
3. Генераторы постоянного тока с самовозбуждением
   1. Серия Генераторы постоянного тока с обмоткой
   2. Генератор постоянного тока с шунтовой обмоткой
   3. Генератор постоянного тока со смешанной обмоткой

Типы генераторов постоянного тока

В машинах постоянного тока с постоянными магнитами постоянный магнит используется для создания потока в магнитной цепи.

Эти генераторы не используются в промышленности из-за низкой мощности, вырабатываемой ими. Такие генераторы используются только в небольших размерах, как динамо-машины в мотоциклах.

Поведение генератора постоянного тока под нагрузкой зависит от выбранного метода возбуждения поля.

Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением

Генератор постоянного тока, обмотка магнитного поля которого питается от независимого внешнего источника постоянного тока. источник (например, аккумулятор и т. д.) называется отдельно возбужденным генератором.

На рисунке показаны подключения генератора с независимым возбуждением. Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения (Eg = φZNP / 60 A). Чем больше скорость и ток возбуждения, тем больше генерируемая ЭДС.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Ток якоря, I _a = I _L

Напряжение на клеммах, В = E _g — I _a R _a

Вырабатываемая электрическая мощность = E _g I _a

Мощность, передаваемая на нагрузку = E _g I _a — IR = IE — IR = VI _a

Самовозбуждение D.C. Генераторы

A d.c. Генератор, у которого на обмотку полевого магнита подается ток с выхода самого генератора , называется самовозбуждающимся генератором.

Генератор, который обеспечивает собственное возбуждение поля, называется самовозбуждающимся генератором. Самовозбуждение возможно только в том случае, если полюсные наконечники поля сохранили небольшой постоянный магнетизм, называемый остаточным магнетизмом.

Когда генератор начинает вращаться, слабый остаточный магнетизм вызывает образование небольшого напряжения в якоре.Это небольшое напряжение, приложенное к катушкам возбуждения, вызывает небольшой ток возбуждения.

Хотя этот ток поля небольшой, он усиливает магнитное поле и позволяет якорю генерировать более высокое напряжение. Чем выше напряжение, тем выше напряженность поля и т. Д. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходное напряжение не достигнет номинальной мощности генератора.

Существует три типа самовозбуждающихся генераторов постоянного тока в зависимости от способа подключения обмотки возбуждения к якорю, а именно:

1. Серийный генератор
2. Шунтирующий генератор
3. Составной генератор

1.Генератор постоянного тока

В генераторе с последовательной обмоткой обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря , так что весь ток якоря протекает через обмотку возбуждения, а также через нагрузку.

На рисунке показаны соединения генератора с последовательной обмоткой. Поскольку обмотка возбуждения несет весь ток нагрузки, в ней имеется несколько витков толстого провода с низким сопротивлением. Генераторы серии

используются редко, за исключением специальных целей, например, в качестве ускорителей.Генератор постоянного тока серии

Ток якоря, I _a = I _se = I _L = I (скажем)

Напряжение на клеммах, V = E _G — I (R _a + R _se )

Мощность, развиваемая в якоре = E _g I _a

Генератор с последовательной обмоткой использует полевые катушки с очень низким сопротивлением , которые состоят из нескольких витков провода большого диаметра. Выходное напряжение увеличивается, когда цепь нагрузки начинает потреблять больше тока.

В условиях низкого тока нагрузки ток, протекающий в нагрузке и через генератор, невелик. Поскольку небольшой ток означает, что полюсами поля создается небольшое магнитное поле, в якоре индуцируется только небольшое напряжение.

Если сопротивление нагрузки уменьшается, ток нагрузки увеличивается. В этом случае через поле протекает больше тока. Это увеличивает магнитное поле и увеличивает выходное напряжение.

Характеристика генератора постоянного тока с последовательной обмоткой показывает, что выходное напряжение зависит от тока нагрузки.Это нежелательно для большинства приложений. По этой причине этот тип генератора редко используется в повседневной практике.

2. Шунтирующий генератор постоянного тока

В шунтирующем генераторе обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря , так что на нее подается напряжение на клеммах генератора.

Шунтирующая обмотка возбуждения имеет много витков тонкой проволоки с высоким сопротивлением. Следовательно, только часть тока якоря проходит через шунтирующую обмотку возбуждения, а остальная часть — через нагрузку.Также ознакомьтесь с характеристиками шунтирующего генератора.

На рисунке ниже показаны подключения генератора с параллельной обмоткой.

Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Шунтирующий ток возбуждения, Ish = V / Rsh

Ток якоря, Ia = I _L + Ish

Напряжение на клеммах, V = Eg — IaRa

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность, передаваемая на нагрузку = VI _L

Ток в обмотках возбуждения шунтирующего генератора не зависит от тока нагрузки (токи в параллельных ветвях не зависят друг от друга).Поскольку ток возбуждения и, следовательно, напряженность поля не зависят от тока нагрузки, выходное напряжение остается почти постоянным, чем выходное напряжение генератора с последовательной обмоткой.

При фактическом использовании выходное напряжение в генераторе постоянного тока с шунтирующей обмоткой изменяется обратно пропорционально изменению тока нагрузки. Выходное напряжение уменьшается с увеличением тока нагрузки из-за увеличения падения напряжения на сопротивлении якоря (E = IR).

В генераторе с последовательной обмоткой выходное напряжение напрямую зависит от тока нагрузки.В генераторе с шунтирующей обмоткой выходное напряжение изменяется обратно пропорционально току нагрузки .

Комбинация двух типов позволяет преодолеть недостатки обоих. Эта комбинация обмоток называется генератором постоянного тока с составной обмоткой.

3. Составной генератор постоянного тока

В генераторе с составной обмоткой на каждом полюсе имеется два набора обмоток возбуждения — одна включена последовательно, а другая — параллельно якорю .

В генераторе с составной обмоткой при увеличении тока нагрузки напряжение якоря уменьшается так же, как в генераторе с шунтирующей обмоткой.Это вызывает уменьшение напряжения, приложенного к обмотке шунтирующего поля, что приводит к уменьшению магнитного поля.

Такое же увеличение тока нагрузки, поскольку он протекает через последовательную обмотку, вызывает увеличение магнитного поля, создаваемого этой обмоткой.

Путем пропорционального распределения двух полей так, чтобы уменьшение шунтирующего поля просто компенсировалось увеличением последовательного поля, выходное напряжение остается постоянным .

Как видно из характеристик генератора с составной обмоткой, за счет пропорционального воздействия двух полей (последовательного и шунтирующего) генератор с составной обмоткой обеспечивает постоянное выходное напряжение при различных условиях нагрузки.

Генератор с составной обмоткой может быть:

1. Генератор постоянного тока с коротким шунтом
2. Генератор постоянного тока с длинным шунтом

   (i) Генератор постоянного тока с коротким шунтом (ii) Генератор постоянного тока с длинным шунтом

Составной генератор постоянного тока с коротким шунтом — это генератор постоянного тока, в котором только обмотка возбуждения параллельна обмотке якоря.

Составной генератор постоянного тока с длинным шунтом, в котором обмотка возбуждения параллельна как последовательной обмотке возбуждения, так и обмотке якоря.

3.1. Составной генератор с длинным шунтом

Последовательный ток возбуждения, Ise = Ia = I _L + Ish

Шунтирующий ток возбуждения, Ish = V / Rsh

Напряжение на клеммах, В = Eg — Ia (Ra + Rse)

мощность, развиваемая в якоре = EgI

Мощность, передаваемая на нагрузку = VI _L

3.2 Короткий шунтирующий составной генератор

Последовательный ток возбуждения, Ise = I _L

Напряжение на клеммах, V = Eg — IaRa — IseRse

Мощность, развиваемая в якоре = EgIa

Мощность, передаваемая на нагрузку = VI _L

В составном генераторе основная часть возбуждения обычно создается шунтирующим полем.Шунтирующее поле немного слабее, а последовательное поле значительно слабее, чем у соответствующей машины, в которой все возбуждение создается одним шунтом или одной последовательной обмоткой.

Генераторы составной раны бывают двух типов, известных как генераторы совокупной раны и генераторы дифференциальной раны .

В генераторах с кумулятивной обмоткой последовательное поле поддерживает шунтирующее поле, тогда как в дифференциальных генераторах с обмоткой последовательное поле противодействует шунтирующему полю.

Прочтите: Принцип работы генераторов переменного тока

Типы генераторов постоянного тока — серия — шунтирующее соединение

«Энергия может быть преобразована из одной формы в другую» — Генератор делает то же самое — он преобразует механическую энергию в электрическую. Механическую энергию можно создать с помощью водяных турбин, паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания и т. Д. А генератор преобразует эту механическую энергию в электрическую. Генераторы можно в широком смысле классифицировать как генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока.Здесь давайте посмотрим на типы генераторов постоянного тока.

Генераторы постоянного тока

классифицируются по способу возбуждения. Итак, исходя из этого, существует два типа генераторов постоянного тока: —

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

2. Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Самовозбуждающийся генератор постоянного тока снова может быть классифицирован как 1) последовательный генератор постоянного тока 2) шунтирующий генератор постоянного тока и 3) составной генератор постоянного тока.

Давайте вкратце рассмотрим, чем все это отличается.

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Как можно догадаться из названия, этот генератор постоянного тока имеет обмотку полевого магнита, которая возбуждается от отдельного источника напряжения (например, от батареи). Вы можете увидеть представление на изображении ниже. Выходное напряжение зависит от скорости вращения якоря и тока возбуждения. Чем выше скорость вращения и ток — тем выше выходное э.д.с.

Примечание: Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением на практике используются редко.

2. Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Это генераторы, в которых обмотка возбуждения возбуждается выходом самого генератора. Как описано ранее — существует три типа генераторов постоянного тока с самовозбуждением — это 1) серия 2) шунтирующая и 3) составная.

а. Генератор постоянного тока серии

На рис. (А) показан последовательный генератор постоянного тока , в котором обмотка якоря соединена последовательно с обмоткой возбуждения, так что ток возбуждения протекает через нагрузку, а также обмотку возбуждения.Обмотка возбуждения представляет собой толстый провод с низким сопротивлением и несколькими витками. Серийные генераторы тоже используются редко!

г. Шунтирующий генератор постоянного тока

Шунтирующий генератор постоянного тока показан на рисунке (b), на котором обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря, так что напряжения на обеих сторонах одинаковы. Обмотка возбуждения имеет высокое сопротивление и большее количество витков, так что только часть тока якоря проходит через обмотку возбуждения, а остальная часть — через нагрузку.

г.Генератор соединений

Составной генератор показан на рисунке ниже. Он имеет две полевые находки, а именно Rsh и Rse. Это в основном шунтирующая обмотка (Rsh) и последовательная обмотка (Rse). Составной генератор бывает двух типов — 1) короткий шунт и 2) длинный шунт

.

a) Короткий шунт: — Здесь шунтирующая обмотка возбуждения подключена параллельно якорю, а последовательная обмотка возбуждения подключена последовательно к нагрузке. Это показано на рис. (1).

b) Длинный шунт: — Здесь шунтирующая обмотка возбуждения параллельна как якорю, так и последовательной обмотке возбуждения (Rse подключается последовательно к якорю).Это показано на рисунке (2)

.

Итак, вы получили общее представление о типах генераторов постоянного тока! Теперь вы можете знать, что эти генераторы используются только в специальных промышленных целях, где существует огромный спрос на производство постоянного тока. В противном случае электрическая энергия производится генераторами переменного тока и передается из одного места в другое как сам переменный ток. Когда требуется питание постоянного тока, мы обычно преобразуем переменный ток в постоянный с помощью выпрямителей.

Типы генераторов постоянного тока — работа, классификация и применение

Как правило, генератор представляет собой электрическое устройство, и проектирование этого устройства может быть выполнено с соблюдением принципа работы динамо-машины.Таким образом, можно сказать, что генератор является продолжением изобретения динамо-машины. Работа динамо-машины такая же, как и у генератора, и она была обнаружена Ипполитом Пикси в 1830-х годах. Фактически, в динамо-машине переменный ток подается на обмотку якоря и преобразуется через коммутатор. Точно так же тот же принцип работы применим и к генератору. Динамо-машина — это первая машина, которая снабжает энергией промышленность. В этой статье рассматриваются основные принципы работы генераторов постоянного тока, различных типов генераторов постоянного тока, таких как отдельные, самовозбуждающиеся типы, такие как последовательные, шунтирующие и составные генераторы с обмоткой, в зависимости от расположения их обмоток.

Генератор постоянного тока

можно определить как машину, которая изменяет одну форму ввода на другую, например, с механической энергии на электрическую, для любого домашнего и коммерческого использования. Обычно генераторы постоянного тока используются в офисах и домах в аварийных ситуациях.

Типы генераторов постоянного тока

Принцип работы этих генераторов — электромагнитная индукция. ЭДС индуцируется, когда катушка, находящаяся под магнитным полем, вращается любой ручкой или первичным двигателем. Эта индуцированная ЭДС, в свою очередь, заставляет ток течь в катушке, находящейся под полем.Это направление течения тока можно определить с помощью правила правой руки Флеминга. Из-за образования тока создается крутящий момент, который позволяет проводникам вращаться внутри магнитного поля. На основании направления тока и направления наведенной ЭДС можно узнать направление крутящего момента. Работа генератора постоянного тока показана на рисунке ниже.

Генератор работает

Типы генераторов постоянного тока и работа

Существуют различные типы генераторов, которые мы используем на практике, которые были разделены на категории в зависимости от возбуждения и расположения обмоток.Их

• Постоянный магнит тип
• С раздельным возбуждением и с самовозбуждением

Постоянный магнит тип

Постоянные магниты отвечают за производство флюса. Поток создается за счет влияния магнитов, поскольку обмотка возбуждения находится под действием магнитов. Эти магниты создают магнитный поток, когда обмотка возбуждения, находящаяся под воздействием постоянного магнитного поля, вращается с помощью ручки или первичного двигателя. Из-за действия режущего потока индуцируется ток, который подается на обмотку якоря, которая дополнительно генерирует электрическую энергию.

Типы используемых генераторов постоянного тока по возбуждению

Два типа возбуждения используются отдельно возбужденное и самовозбуждение, при этом тип самовозбуждения дополнительно классифицируется как шунтирующий, последовательный и составной типы. Составной тип далее подразделяется на два типа, такие как длинный шунт и короткий шунт. Классификация генераторной машины постоянного тока проиллюстрирована на следующей блок-схеме.

Классификация

Тип

с раздельным возбуждением

Для работы этого типа требуется отдельное возбуждение, так как он не может подавать ток на обмотку возбуждения.Таким образом, требуется отдельный источник для подачи тока в обмотку возбуждения, чтобы индуцировать ЭДС. Схема отдельно возбужденного типа проиллюстрирована ниже.

генератор с независимым возбуждением

Тип

с самовозбуждением

Этот тип не требует отдельного возбуждения, генератор сам действует как источник, который подает ток на обмотку возбуждения. Самовозбуждающийся тип подразделяется на шунтирующий, последовательный и составной. Следующие детали объясняют самовозбуждающийся тип с помощью принципиальных схем.

Шунтирующий тип

Катушки возбуждения подключены параллельно приложенному источнику. Генератор подает ток, который подается на требуемый источник. Якорь генератора обозначен буквами A1 и A2, тогда как подаваемый ток подается через шунтирующую обмотку возбуждения и также подается на требуемый прибор. Текущее уравнение задается следующим образом: I _a = I _l + I _f . Принципиальная схема генератора шунтового типа приведена ниже.

Схема шунтирующего генератора

Серия

Тип

Обмотка последовательного типа используется последовательно с якорем генератора. Якорь генератора обозначается I _a.

Текущее уравнение равно I _a = I _l . Линейный ток равен току якоря в случае последовательного типа. Схема генератора последовательного типа представлена ​​ниже.

Принципиальная схема генератора серии

Типы генераторов постоянного тока по типу соединений

Длинный шунт

Это комбинация последовательной и шунтовой обмоток.Расположение зависит от расположения обмотки. Шунтирующая обмотка подключена параллельно как катушке последовательного возбуждения, так и якорю. Текущее уравнение задается следующим образом: I _a = I _l — I _sh . Схема генератора с длинным шунтом показана ниже.

Принципиальная схема генератора с длинным шунтом

Короткий шунт

Это комбинация последовательной и шунтовой обмоток. В этом типе подключения используется преимущество обоих типов.Расположение зависит от расположения обмотки. Шунтирующая обмотка подключена параллельно только обмотке якоря, тогда как как катушка последовательного возбуждения, так и обмотка якоря подключены последовательно друг с другом. Обмотка якоря обозначена A1 и A2, а катушки возбуждения — f1 и f2 соответственно. Текущее уравнение задается следующим образом: I _a = I _l — I _sh . Принципиальная схема короткошунтирующего типа приведена ниже.

Схема короткозамкнутого генератора

Таким образом, вышеупомянутая статья охватывает основы генераторов постоянного тока и классификацию различных типов генераторов.Эти различные типы используются в определенном месте работы, где они подходят как уникальные, и каждый тип имеет свое собственное уникальное применение. Он также охватывает классификации, основанные на используемых типах возбуждения: с самовозбуждением или с независимым возбуждением. Вот вам вопрос, объясните применение разных генераторов в разных сферах?

Типы генераторов постоянного тока с раздельным возбуждением и самовозбуждением

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую.Магнитный поток в машине постоянного тока создается катушками возбуждения, по которым проходит ток. Циркулирующий ток в обмотках возбуждения создает магнитный поток, и это явление известно как Возбуждение .

Генераторы постоянного тока

классифицируются по способам возбуждения их поля.

По возбуждению генераторы постоянного тока классифицируются как с отдельным возбуждением, генераторы постоянного тока и с самовозбуждением, генераторы постоянного тока. Также существуют генераторы постоянного тока с постоянными магнитами типа .

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением далее классифицируются как Генераторы постоянного тока с шунтовой обмоткой ; Генераторы постоянного тока серии с обмоткой и генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой.

Генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой подразделяются на генераторы постоянного тока с длинной шунтовой обмоткой и генераторы постоянного тока с короткой обмоткой.

Полюс возбуждения генератора постоянного тока неподвижен, а провод якоря вращается. Напряжение, генерируемое в проводе якоря, имеет переменный характер, и это напряжение преобразуется в постоянное напряжение на щетках с помощью коммутатора.

В комплекте:

Подробное описание различных типов генераторов поясняется ниже.

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом

В этом типе генератора постоянного тока нет обмотки возбуждения, размещенной вокруг полюсов. Поле, создаваемое полюсами этих машин, остается постоянным. Хотя эти машины очень компактны, но используются только в небольших размерах, таких как динамо-машины в мотоциклах и т. Д.

Основным недостатком этих машин является то, что поток, создаваемый магнитами, со временем ухудшается, что изменяет характеристики машины.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Генератор постоянного тока, обмотка или катушка которого возбуждается от отдельного или внешнего источника постоянного тока, называется генератором постоянного тока с отдельным возбуждением. Поток, создаваемый полюсами, зависит от тока поля с ненасыщенной областью магнитного материала полюсов. т.е. поток прямо пропорционален току возбуждения. Но в насыщенной области поток остается постоянным.

Рисунок самовозбуждающегося генератора постоянного тока показан ниже:

Генератор постоянного тока с раздельным возбуждением

Здесь,

I _a = I _L , где I _a — ток якоря, а I _L — линейный ток.

Напряжение на клеммах определяется как:

Если известно падение контактной щетки, то уравнение (1) записывается как:

Развиваемая мощность определяется уравнением, показанным ниже:

Выходная мощность определяется уравнением (4), приведенным выше.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Самовозбуждающийся Генератор постоянного тока — это устройство, в котором ток на обмотку возбуждения подается самим генератором.В самовозбуждающемся генераторе постоянного тока катушки возбуждения могут быть подключены параллельно якорю последовательно, или он может быть включен частично последовательно и частично параллельно обмоткам якоря.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением дополнительно классифицируется как

Генератор шунтирующих обмоток

В генераторе с шунтирующей обмоткой , обмотка возбуждения подключена поперек обмотки якоря, образуя параллельную или шунтирующую цепь. Следовательно, на него подается полное напряжение на клеммах.Через него протекает очень небольшой ток возбуждения I _sh , поскольку в этой обмотке много витков тонкой проволоки с очень высоким сопротивлением R _sh порядка 100 Ом.

Схема подключения шунтирующего генератора показана ниже:

Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой

Ток возбуждения шунта имеет следующий вид:

.

Где R _sh — сопротивление шунтирующей обмотки возбуждения.

Поле тока I _sh практически постоянно при всех нагрузках.Следовательно, шунтирующая машина постоянного тока считается машиной с постоянным магнитным потоком.

Ток якоря определяется как:

Напряжение на клеммах определяется уравнением, показанным ниже:

Если учитывать падение на щеточном контакте, уравнение напряжения на клеммах становится

Генератор обмоток серии

Генератор с последовательной обмоткой, катушки возбуждения соединены последовательно с обмоткой якоря. По последовательной обмотке возбуждения проходит ток якоря.

Последовательная обмотка возбуждения состоит из нескольких витков толстой проволоки с большим поперечным сечением и низким сопротивлением, обычно порядка менее 1 Ом, поскольку ток якоря имеет очень большое значение.

Его конвективная диаграмма показана ниже:

Генератор постоянного тока с последовательной обмоткой серии

Ток возбуждения серии определяется как:

R _se известен как сопротивление последовательной обмотки возбуждения.

Напряжение на клеммах определяется как:

Если учитывается падение на щеточный контакт, уравнение напряжения на клеммах записывается как:

Поток, создаваемый последовательной обмоткой возбуждения, прямо пропорционален току, протекающему через нее.Но это верно только до магнитного насыщения после того, как поток насыщения становится постоянным, даже если ток, протекающий через него, увеличивается.

Генератор комбинированной раны

В генераторе с составной обмоткой есть две обмотки возбуждения. Один включен последовательно, а другой — параллельно обмоткам якоря. Есть два типа генераторов с составной обмоткой.

1. 1. • Генератор с длинной шунтовой обмоткой
      • Короткий шунтирующий генератор с комбинированной обмоткой

Для подробного изучения генератора составной обмотки см. Раздел «Генератор составной обмотки».

См. Также: Генератор комплексной обмотки

Генератор постоянного тока

: типы, работа, детали | Классификация генераторов постоянного тока

Когда проводник перемещается в магнитном поле, на проводнике возникает напряжение за счет электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — фундаментальный принцип, лежащий в основе электрических генераторов. Генератор постоянного тока — один из самых простых в понимании генераторов, поэтому мы познакомимся с ним в первую очередь.

Классификация генераторов постоянного тока

В этом разделе обсуждаются несколько типов генераторов постоянного тока.Самый простой генератор постоянного тока — это постоянный магнит типа , который обычно используется в небольших приложениях.

В промышленных генераторах используются электромагниты для создания необходимого магнитного поля. Эти генераторы можно классифицировать по способу создания магнитного поля.

Рисунок 1 показывает обзор этого метода классификации; каждый тип генератора обсуждается в этом разделе.

Рисунок 1 Классификация генераторов постоянного тока по обмоткам электромагнитного поля

Принцип работы генератора постоянного тока

На рисунке 2 показан значительно упрощенный вид генератора постоянного тока.Он состоит из одной петли из проволоки, вращающейся в магнитном поле. Имейте в виду, что на практике постоянного тока много витков намотано на железный сердечник.

Для простоты показан постоянный магнит для поля. Обратите внимание, что каждый конец петли соединен с разъемным кольцом. Это проводящее металлическое кольцо называется коммутатором ; это поворотный электрический переключатель, который периодически меняет направление тока от ротора к внешней цепи.

Когда проволочная петля вращается в магнитном поле, разъемное кольцо коммутатора также вращается.Каждая половина разрезного кольца трется о неподвижные контакты, называемые щетками , , которые представляют собой угольные блоки, которые прижимаются к ротору двигателя или генератора, чтобы создать электрическое соединение между неподвижной частью и вращающейся частью. Щетки подключают вращающийся провод к внешней цепи.

Под действием внешней механической силы петля из проволоки вращается через магнитное поле и пересекает силовые линии под разными углами, как показано на Рис. 3. В позиции A во время вращения петля эффективно движется параллельно магнитному полю. Следовательно, , в этот момент скорость, с которой он пересекает линии магнитного потока, равна нулю.

По мере того, как петля перемещается из положения A в положение B , он прорезает силовые линии с возрастающей скоростью.

В позиции B он эффективно движется перпендикулярно магнитному полю и, таким образом, прорезает максимальное количество линий.

По мере того, как контур поворачивается из положения B в положение C , скорость, с которой он срезает силовые линии, уменьшается до минимума (нуля) в точке C.

Из положения C в положение D , скорость, с которой контур перерезает силовые линии, увеличивается до максимума при D, а затем снова до минимума при A.

Рисунок 2 Базовый генератор постоянного тока

Как вы знаете, когда провод перерезает линии магнитного поля, индуцируется напряжение. Величина наведенного напряжения пропорциональна количеству витков (витков) в проводе и скорости, с которой он движется по отношению к магнитному полю .

Угол, под которым провод перемещается по отношению к линиям магнитного потока, определяет величину индуцированного напряжения, поскольку скорость, с которой провод прорезает силовые линии, зависит от угла движения.

Рисунок 3 Вид с торца на прорезание контура через магнитное поле

На рисунке 4 показано, как напряжение индуцируется во внешней цепи, когда одиночный контур провода вращается в магнитном поле.

Предположим, что контур начинается в мгновенном вертикальном положении (, положение A, ), поэтому индуцированное напряжение равно нулю.

По мере вращения контура индуцированное напряжение нарастает до максимума в позиции B , как показано на рисунке.

Затем , когда петля продолжается от B к C, напряжение уменьшается до нуля в точке C, где оно возвращается к нулю.

Рисунок 4 Основная работа генератора постоянного тока

Во время второй половины оборота щетки переключаются на противоположные секции коммутатора, поэтому полярность напряжения на выходе остается неизменной. Таким образом, , когда петля поворачивается из положения C в положение D, а затем обратно в положение A, напряжение увеличивается от нуля в точке C до максимума в точке D и обратно до нуля в точке A.

Рисунок 5 показывает, как индуцированное напряжение изменяется, когда однопроводная петля в генераторе постоянного тока совершает несколько оборотов (в данном случае три). Это напряжение постоянного тока , потому что полярность не меняется. Однако напряжение колеблется от нуля до максимального значения.

Рисунок 6 показывает, как дополнительные петли создают дополнительные сегменты напряжения, которые сглаживают пульсации и повышают среднее номинальное напряжение.

Каждый дополнительный контур, добавленный к генератору, гарантирует, что уровень постоянного напряжения остается близким к пиковому напряжению. Конденсаторы также можно использовать в качестве фильтров, чтобы помочь сгладить пульсации постоянного тока.

Рисунок 5 Наведенное напряжение при трех оборотах контура

Рисунок 6 Наведенное напряжение для двухконтурного генератора. Второй контур удваивает количество сегментов, что приводит к меньшим колебаниям наведенного напряжения от пика до нуля.

Расчет наведенного напряжения

Следующее уравнение вычисляет количество наведенного напряжения, которое может создать проволочная петля при движении через магнитное поле.

Значения представляют собой плотность потока, измеренную в веберах на квадратный метр; длина проводника, подвергающегося воздействию поля, измеренная в метрах; и скорость проводника, измеряемая в метрах в секунду.

$ {{V} _ {ind}} = Blv $

Где

В _ind = индуцированное напряжение, В

B = плотность потока, перпендикулярная движению, дюйм Вт / м ²

l = длина проводника, м

v = скорость проводника, м / с

Детали генератора постоянного тока

На рис. промышленный генератор постоянного тока, выведенный из эксплуатации и разобранный.

Генератор постоянного тока разделен на две части : подвижную часть, называемую ротором (который включает вентилятор, якорь, коллектор и вал [показан на рисунке]), и неподвижную часть, называемую статором ( который включает концевые пластины и корпус [показаны на рисунке] и обмотки статора [не показаны на рисунке]).

Термин якорь в генераторе или двигателе относится к обмотке, в которой напряжение генерируется в силу ее относительного движения относительно поля магнитного потока.

Якорь может находиться как на роторе, так и на статоре; ключ — относительное движение . Энергия для вращения ротора может поступать от любого источника механической энергии, такого как ветряная турбина или геотермальная паровая турбина.

Напряжение, создаваемое генератором постоянного тока, используется для зарядки аккумуляторов, или мощность постоянного тока может передаваться через силовой электронный преобразователь частоты (PEFC) или электронный инвертор, где она преобразуется в переменный ток. В больших системах переменный ток может быть подключен к электросети.

Рисунок 7 Промышленный генератор постоянного тока. Щетки показаны на рисунке 8, а обмотки возбуждения показаны на рисунке 9

Ротор

В генераторе постоянного тока узел ротора включает вал и катушки якоря, которые являются катушками, которые вырабатывают энергию в двигателе или генератор.

В практических генераторах несколько катушек вдавливаются в пазы ротора в сборе с ферромагнитным сердечником.

Катушки якоря подключены к коммутатору, который представляет собой вращающийся переключатель, соединяющий катушки через щетки с выходными клеммами.

Вся сборка вращается в магнитном поле. Лопасти вентилятора на конце вала обеспечивают прохождение достаточного количества воздуха через генератор, чтобы он оставался холодным при вращении якоря. Вал поддерживается подшипниками на каждом конце.

Щетки и коммутатор

Большинство генераторов имеют несколько катушек ротора, и коммутатор постоянно переключает различные катушки на выход.

Коммутация — это обеспечение однонаправленного тока от генератора, когда разные катушки подключаются к выходу. Таким образом, , одна из щеток всегда имеет положительный потенциал напряжения, а другая всегда отрицательный. Фактически, коммутатор и щетки служат механическим выпрямителем .

Коммутатор разделен на сегменты, каждая пара сегментов подключена к концу катушки.

Напряжение от нескольких катушек объединяется, потому что щетки могут контактировать более чем с одним из сегментов коммутатора одновременно.

Контуры последовательно подключаются к выходу, когда они близки к максимальному напряжению, поэтому пульсирующее выходное напряжение намного более плавное, чем в случае только одной катушки или контура, как показано ранее.

На рис. 8a крупным планом показано, как концы каждой катушки на якоре припаяны к сегменту коммутатора. На этом изображении также показана одна угольная щетка, чтобы показать относительный размер.

Две угольные щетки — по одной с каждой стороны коммутатора — используются для обеспечения контакта между коммутатором и выходными клеммами. Все выходные токи должны проходить через эти щетки.

Рисунок 8b показывает щетку, установленную на месте напротив коллектора.Очень прочная пружина прижимает щетки к коммутатору, чтобы поддерживать соединение с низким сопротивлением.

Угольные щетки со временем изнашиваются из-за контакта с коммутатором и из-за образования электрической дуги.

Когда щетка изношена, пружину можно оттянуть, и новую щетку можно поместить в держатель.

Рисунок 8 Коммутатор и щетка

Статор

Напомним, что неподвижная часть генератора называется статором. На рисунке 9 показан статор со снятым ротором.

Ротор устанавливается внутри статора, который является неподвижной частью генератора, обмотки которого установлены на стальном сердечнике.

Обратите внимание, что форма сердечника соответствует кривизне ротора и, таким образом, минимальный воздушный зазор. Сердечник, корпус, ротор и воздушный зазор являются частью магнитной цепи статора.

Обмотки статора подключены к внешнему источнику напряжения, который вызывает ток в катушках статора, создавая, таким образом, сильное магнитное поле, которое направлено через воздушный зазор в ротор.

Когда якорь вращается от внешнего источника энергии, катушки якоря пересекают силовые линии магнитного поля от статора, и на катушках якоря индуцируется напряжение.

Витая пружина используется для удержания натяжения угольной щетки в генераторе. Пружина обеспечивает достаточное давление для обеспечения электрического контакта щетки с сегментами коллектора.

Щетку необходимо периодически проверять, чтобы убедиться, что она не слишком изношена. Щетки — это основной компонент генератора, который необходимо проверять на износ и со временем заменять.

Контактные кольца следует одновременно проверять на наличие следов царапин или износа.

Рисунок 9 Статор в сборе

Рисунок 10 Пружина для угольной щетки

Генераторы с раздельным и самовозбуждением Генераторы постоянного тока

классифицируются как по способу получения тока для полевых условий электромагниты (называемые током возбуждения) и как они подключены. Сначала мы рассмотрим методы возбуждения.

Как вы видели, почти все генераторы постоянного тока используют электромагнит для создания необходимого магнитного поля (очень маленькие генераторы могут использовать постоянный магнит).

Электромагнит требует тока для создания поля (за исключением небольшого остаточного поля). Ток может подаваться в поле одним из двух способов : (1) использовать отдельный источник для тока возбуждения или (2) использовать часть собственного выхода генератора для подачи тока в поле. У обоих методов есть преимущества и недостатки, которые будут обсуждаться позже в этом разделе.

Шунтирующие и составные генераторы постоянного тока серии

Второй фактор при классификации генераторов постоянного тока — это то, как катушки возбуждения и якоря подключаются к самовозбуждающемуся генератору.

Они могут быть подключены последовательно, шунтирующими или составными генераторами. Термин «шунт» означает «параллельный», а в случае генераторов это означает, что катушки возбуждения параллельны катушкам якоря.

Имейте в виду, что схемы обычно показывают одну катушку возбуждения, но она разделена, чтобы поместить ее часть на каждый полюс магнитного узла.

Генераторы постоянного тока серии

В генераторе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотки возбуждения включены последовательно с обмотками якоря и нагрузкой.

Из-за последовательного соединения ток возбуждения, ток якоря и ток нагрузки идентичны.

Если нагрузка увеличивается (уменьшается сопротивление), увеличивается ток; следовательно, ток поля и магнитное поле увеличиваются. В результате увеличивается выходное напряжение при увеличении тока нагрузки, что приводит к еще большему увеличению выходного тока.

Это классический положительный отзыв , нежелательная ситуация для большинства приложений. По этой причине генератор постоянного тока с последовательной обмоткой имеет только ограниченное применение .

Шунтирующие генераторы

Шунтирующий генератор — это генератор, в котором обмотка возбуждения и обмотка якоря параллельны.

В отличие от генератора с последовательной обмоткой ток в обмотках возбуждения не является частью тока нагрузки. Однако эффект нагрузки на шунтирующий генератор постоянного тока все еще присутствует.

Когда выходной ток увеличивается, большее напряжение падает на сопротивление катушки якоря, что приводит к уменьшению выходной мощности. Другой эффект, снижающий мощность, называется реакцией якоря.

Реакция якоря — это эффект, вызванный током якоря, в результате чего ток в якоре генерирует МДС, который имеет тенденцию искажать и уменьшать магнитный поток от катушек возбуждения.

Уменьшение этих двух эффектов означает, что самовозбуждающийся генератор подает меньший ток на обмотки возбуждения, что уменьшает магнитное поле и усиливает тенденцию к падению напряжения под нагрузкой.

Составные генераторы

Составной генератор имеет две обмотки возбуждения: одну последовательно и одну параллельно.

Ток нагрузки и обмотка последовательного возбуждения одинаковы, поэтому увеличение тока нагрузки имеет тенденцию к увеличению магнитного поля от последовательной обмотки, и, следовательно, выходная мощность пытается увеличиться.

Увеличение тока нагрузки в шунтирующей обмотке имеет тенденцию компенсировать это за счет уменьшения выходной мощности.

Последовательная и шунтирующая обмотки объединяются и стремятся поддерживать относительно постоянную напряженность магнитного поля, поэтому выходное напряжение в типичном случае не зависит от нагрузки; это называется плоский составной генератор .

Компенсация может поддерживать отклонение от 1% до 2% во всем диапазоне нагрузок. Составные генераторы имеют наиболее стабильную мощность для различных нагрузок любого из трех типов.

Генератор постоянного тока с раздельным возбуждением

На рисунке 11 показана схема шунтирующего генератора с раздельным возбуждением. Обратите внимание, что якорь представлен в виде круга, а на каждой стороне якоря изображена щетка.

Два провода, подключенные к щеткам, обозначены как A1 и A2, что указывает на то, что они являются проводами якоря и именно здесь отводится электрическое питание для нагрузки.

Напомним, что раздельное возбуждение означает наличие внешнего источника тока возбуждения. На рисунке 11 напряжение возбуждения исходит от батареи и подключается к клеммам, обозначенным F1 и F2.

Реостат (тип переменного резистора, который регулирует ток) показан для регулировки тока возбуждения, но обычно это какая-то форма электронного управления. Этот якорь подает ток непосредственно на нагрузку, и поле не разделяет ток нагрузки.

При отсутствии нагрузки выходное напряжение совпадает с напряжением якоря.Когда нагрузка подключена, выходная мощность падает из-за падения ИК-излучения в якоре и из-за реакции якоря, как описано для шунтирующих генераторов, которая имеет тенденцию смещать магнитное поле из-за тока якоря.

Рисунок 11 Генератор постоянного тока с независимым возбуждением. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением имеет напряжение возбуждения, подключенное к внешнему источнику постоянного тока.

Генератор с отдельным возбуждением управляется путем изменения тока источника, что может быть полезно в системах возобновляемой энергии, таких как ветряные турбины , в которых скорость вала может изменяться.

Управление возбуждением может помочь поддерживать постоянный выходной ток на постоянном уровне. Недостатком этого метода является то, что должен быть доступен отдельный источник постоянного тока, что увеличивает стоимость.

Генератор постоянного тока серии с самовозбуждением

Самовозбуждающийся генератор — это генератор, в котором часть выхода используется для обеспечения тока для поля.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением имеет обмотку возбуждения, включенную последовательно с якорем; таким образом, ток якоря, ток возбуждения и ток нагрузки одинаковы. Рисунок 12 показывает расположение.

Когда генератор запускается, небольшой остаточный магнетизм создает поле, и выходная мощность мала. Когда ток подается на нагрузку, увеличивающийся ток вызывает увеличение выходного напряжения. Таким образом, напряжение изменяется в зависимости от тока нагрузки, что нежелательно для генераторов.

Хотя генератор постоянного тока с последовательной обмоткой сам по себе имеет очень ограниченное применение, катушки последовательного возбуждения очень полезны в составных генераторах, как вы увидите.

Генератор запускается из-за остаточного магнетизма в полюсах статора. Это тот случай, когда небольшой гистерезис является преимуществом, потому что сердечник «запоминает» последнее состояние, в котором оно находилось, и начинает выдавать небольшое напряжение.

Если генератор не использовался долгое время, может потребоваться подключить внешний источник к обмоткам возбуждения для его запуска; это называется миганием полей.

Рисунок 12 Генератор постоянного тока серии с самовозбуждением.Генератор постоянного тока с самовозбуждением имеет обмотку возбуждения, включенную последовательно с якорем и нагрузкой (не показаны).

Большинство генераторов постоянного тока самовозбуждаются, потому что этот метод проще; они используют остаточный магнетизм в своих полях для создания необходимого поля при запуске.

После создания напряжения самовозбуждающийся генератор может отводить некоторую часть выходного тока для управления выходной мощностью генератора. Регулятор напряжения имеет тенденцию быть менее эффективным, чем в генераторах с независимым возбуждением.

Самовозбуждающийся шунтирующий генератор постоянного тока

Большинство генераторов постоянного тока представляют собой шунтирующие генераторы с самовозбуждением. Самовозбуждающийся шунтирующий генератор — это генератор, который подает напряжение от своего якоря для создания тока возбуждения. Обмотки возбуждения и якоря параллельны. Рисунок 13 показывает конфигурацию.

На показанной схеме реостат (R1) показан последовательно с шунтирующим полем для управления током в поле. Это соединение позволяет направить небольшую часть тока якоря обратно через обмотку возбуждения для создания магнитного поля.

Количество энергии, необходимой для поля, обычно составляет менее 2% от выходной мощности генератора, и реостат настроен на требуемую величину.

Рисунок 13 Самовозбуждающийся шунтирующий генератор . Самовозбуждающийся шунтирующий генератор постоянного тока имеет обмотку возбуждения и реостат возбуждения, параллельные якорю и нагрузке (не показаны).

Обмотка возбуждения имеет фиксированное сопротивление, поэтому ток возбуждения пропорционален приложенному напряжению. Увеличение тока возбуждения увеличивает магнитное поле до точки, в которой происходит насыщение сердечника.

Насыщение — это точка, в которой увеличение напряженности магнитного поля (H) в сердечнике не приводит к увеличению плотности потока.

Реостат может управлять выходным напряжением, регулируя ток возбуждения до точки насыщения.

Когда самовозбуждающийся шунтирующий генератор вращается с постоянной скоростью, выходное напряжение остается довольно постоянным.

Поскольку поле подключено параллельно якорю, приложенное к полю напряжение также остается довольно постоянным.Это равновесие сохраняется до тех пор, пока нагрузка остается постоянной, и она остается на постоянной скорости.

Если напряжение используется для зарядки группы аккумуляторов, небольшое изменение напряжения не является проблемой.

Составные генераторы с длинным и коротким шунтом

Как вы узнали, в генераторе с плоскими составными частями используется как последовательное поле, так и шунтирующее поле для поддержания почти постоянного выходного напряжения в диапазоне нагрузок.

Последовательное поле состоит из нескольких витков провода очень большого диаметра и последовательно соединено с якорем, тогда как поле шунта состоит из множества витков провода меньшего диаметра.

Шунтирующую катушку возбуждения можно подключить одним из двух способов. Первый — это соединение катушек возбуждения, якоря и реостата, как показано на рис. 14 с обозначенными соединениями.

В этой конфигурации комбинация шунтирующей катушки возбуждения и ее последовательного реостата поперек параллельна комбинации катушки якоря и последовательной катушки возбуждения. Эта конфигурация называется генератором с длинным шунтом .

Рисунок 14 Генератор соединения с длинным шунтом

Второй способ для соединения катушек — это подключение схемы, показанной на Рисунок 15. В этой конфигурации комбинация шунтирующего поля с его последовательным реостатом подключается только через якорь. Это устройство называется короткошунтирующим генератором .

В конфигурациях с длинным и коротким шунтом катушки могут быть намотаны на одни и те же полюсные наконечники.

Рисунок 15 Генератор соединения с коротким шунтом

Управление выходным напряжением

Выходным напряжением генератора постоянного тока можно управлять одним из двумя способами .

Первичный двигатель — это источник кинетической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию генератором; это может быть паровая турбина, гидроэлектрический генератор, ветряная турбина или другой источник.

Если первичный двигатель вращается с постоянной скоростью, управление током возбуждения — это метод, который используется для изменения выходной мощности.

Первый метод заключается в поддержании постоянной скорости вращения и изменении тока возбуждения для изменения выходного напряжения. Выходное напряжение следует за током возбуждения до насыщения.

Второй метод заключается в изменении скорости вращения генератора. Выходное напряжение пропорционально скорости вращения.

Часто системы возобновляемых источников энергии не имеют постоянной скорости вращения (например, некоторые ветряные турбины), но должны иметь постоянное выходное напряжение. В этом случае ток возбуждения может компенсировать изменения скорости.

Ток возбуждения может автоматически контролироваться электрической схемой, называемой регулятором напряжения .

Регулятор напряжения — это электрическая цепь, которая автоматически поддерживает постоянный уровень выходного напряжения при изменении нагрузки.

Если в регуляторе напряжения используются твердотельные устройства, такие как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или операционные усилители (операционные усилители), напряжение может регулироваться автоматически, даже при изменении нагрузки или скорости.

Если регулятор напряжения более старый, может потребоваться отрегулировать ток возбуждения вручную, чтобы установить напряжение на уровне, необходимом для приложения.

Полярность в генераторах постоянного тока

Полярность генератора постоянного тока может быть изменена одним из двумя способами .

Первый , направление вращения может быть изменено, поэтому полярность напряжения якоря меняется на противоположную. Если генератор приводится в действие ветряной или паровой турбиной, это может быть не вариант.

Вторая , полярность обмотки возбуждения по отношению к обмотке якоря изменена. В некоторых случаях у вас будут проблемы с получением нужной полярности, и вам может потребоваться мигать поле внешним напряжением, чтобы изменить полярность.

(Мигание поля восстанавливает небольшой остаточный магнетизм в сердечнике путем кратковременного подключения внешнего источника низкого напряжения к полевым соединениям, когда поле изолировано.)

Другой способ для получения полярности, соответствующей нагрузке состоит в том, чтобы поменять местами провода от нагрузки, которые подключены к клеммам + и — на генераторе. Конечный результат тот же, но реверсирование нагрузки не меняет полярности генератора.

Пример

Вам необходимо отрегулировать выходное напряжение генератора постоянного тока.

• Объясните два способа изменения выходного напряжения генератора.
• Опишите два способа изменения полярности напряжения, подаваемого на нагрузку, если вы не можете изменить направление вращения.

Решение

• Один из способов — изменить скорость якоря, если это возможно. Второй способ — отрегулировать регулятор напряжения.
• Один из способов изменить полярность — это поменять полярность обмотки возбуждения.второй способ — изменить полярность выводов якоря, к которым подключена нагрузка.

Контрольные вопросы

1. Как создается наведенное напряжение?
2. Объясните детали простого генератора постоянного тока.
3. Какова функция якоря в генераторе постоянного тока?
4. Какова функция обмоток возбуждения в генераторе постоянного тока?
5. Какой тип генератора постоянного тока имеет постоянное напряжение независимо от нагрузки?

Ответы

1. Путем относительного движения проводника к магнитному полю, так что силовые линии магнитного поля перерезаются движением
2. Генератор постоянного тока включает в себя статор, который создает магнитное поле; катушка ротора, выполняющая роль якоря; коммутатор для сохранения униполярного выхода; щетки для отвода энергии от арматуры; подшипники, позволяющие ротору вращаться; охлаждающий вентилятор и кожух, который образует часть обратного пути для магнитной цепи.
3. В генераторе постоянного тока якорь является ротором и генерирует напряжение на катушках ротора, когда они пересекают линии магнитного поля.Выход якоря осуществляется через коммутатор и щетки на конечный выход.
4. Обмотки возбуждения проводят ток и создают магнитное поле для ротора.
5. Составной генератор

7 типов генераторов постоянного тока [рабочие, детали, цифровая диаграмма] с PDF

В этой статье вы узнаете, что такое генератор постоянного тока и как он работает с принципом работы , детали Конструкция , Типы генераторов постоянного тока и , приложение и др.

Генераторы постоянного тока и типы

Электрический генератор постоянного тока — это машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую.Другими словами, это машина, преобразующая механическую энергию в постоянный ток.

Принцип работы генератора постоянного тока

Преобразование энергии происходит по принципу создания динамически индуцированной ЭДС. то есть всякий раз, когда кондукция сокращает магнитный поток, динамически ЭДС. индуцируется в нем согласно законам электромагнитной индукции Фарадея. Это вызвало ЭДС. обеспечивает протекание тока в проводнике, если цепь замкнута.

Строительство д.C. Генератор

На приведенном выше рисунке представлен практический генератор, который состоит из

1. Магнитная рама или ярмо
2. Полюсные сердечники и полюсные наконечники
3. Полюсные катушки и полевые катушки
4. Обмотки или проводники якоря
5. Коммутатор
6. Щетки и подшипники.

Генератор постоянного тока состоит из одновитковой прямоугольной медной катушки ABCD, вращающейся вокруг своей оси, с размещенным магнитным полем, создаваемым электромагнитами и постоянным магнитом, показанным на рисунке.

Концы катушки соединены с центральным валом, состоящим из двух контактных колец, изолированных друг от друга. Две собирающие щетки прижимаются к контактным кольцам, которые используются для сбора тока, индуцированного в катушке, и передачи его на внешнее нагрузочное сопротивление «R».

Читайте также: Двигатель постоянного тока: типы, детали, принцип работы, применение

Работа генератора постоянного тока

Когда плоскость катушки (ABCD) находится под прямым углом к ​​линии магнитного потока i.е, когда он находится в положении 1, то магнитная связь максимальна, но скорость изменения магнитных связей минимальна, стороны катушки AB и CD не отсекают магнитный поток, а движутся параллельно им. Следовательно, индуцированная ЭДС равна нулю, как показано на рисунке.

Теперь катушка начинает вращаться по часовой стрелке, что изменяет скорость потоковых связей, следовательно, индуцированная ЭДС начинает увеличиваться, пока катушка не окажется в положении 3 (т.е. 0 = 90 °), т.е. в этом положении магнитная связь минимальна, но скорость изменение потоковых связей максимально, следовательно, e.Наведенная m.f является максимальной, как показано на рис. (b).

Когда катушка начинает вращаться от 90 ° до 180 °, магнитный поток, связанный с катушкой, начинает увеличиваться, поэтому скорость изменения потоковых связей уменьшается. Следовательно, индуцированная ЭДС уменьшается до тех пор, пока катушка не достигнет положения 5. В этом положении ЭДС становится равной нулю. Таким образом, с позиции 1 по 5. первая половина переоценки катушки завершена, и направление тока — ABMLCD (рис. 1).

Во время следующей половины переоценки, то есть от 180 ° до 360 °, изменения индукции ЭДС остаются такими же, как и при вышеуказанной переоценке.В этой половине переоценки максимум ЭДС в позиции 7 катушки и минимум в позиции 1. Но направление тока — DCLMBA fig (a),

, которое прямо противоположно направлению первой половины. Таким образом, для обеих половин переоценки направление тока противоположно, т. Е. Генерируется переменный ток. Чтобы сделать ток во внешней цепи однонаправленным, разрезные кольца рис. (б) используются

Из-за разрезных колец, ток является однонаправленным, т.е. во время переоценки первой половины щетка №1 постоянно с сегментом «a», и он действует как (+) ve конец предложения, а «b» действует (-) ve аналогично во время переоценки второй половины, направление тока меняется на противоположное, и сегменты «a» и « b ‘поменяли местами, но кисть нет. 1 входит в контакт с ними, что является (+) ve, то есть сегментом «b».

Следовательно, ток в сопротивлении нагрузки течет только от M к L. Таким образом, ток становится однонаправленным, как показано на рисунке (5).

Типы генераторов постоянного тока

Ниже приведены типы генераторов постоянного тока:

1. Генератор с автономным возбуждением
2. Генератор с самовозбуждением
   1. Серийные генераторы с самовозбуждением с обмоткой.
   2. Генераторы с шунтирующим возбуждением.
   3. Генераторы со смешанным возбуждением.
      1. Короткие составные генераторы с самовозбуждением
      2. Длинные составные автогенераторы.

Читайте также: Двигатели переменного тока: типы, работа, конструкция, применение.

1. Генератор с раздельным возбуждением

В варианте с раздельным возбуждением катушка возбуждения усилена автономным внешним источником постоянного тока.

2. Генератор с самовозбуждением

В самовозбуждающемся типе катушка возбуждения усилена полем, создаваемым генератором.Генерация первой электродвижущей силы возникнет из-за превосходного магнетизма внутри полюса поля.

Произведенная электродвижущая сила вызовет подачу части тока на катушку возбуждения, так что это увеличит поток поля, а также генерацию электродвижущей силы. Кроме того, эти типы генераторов постоянного тока можно разделить на три типа: с последовательной обмоткой, с шунтирующей обмоткой и со сложной обмоткой.

1. Генераторы с самовозбуждением с последовательной обмоткой

В генераторах этого типа обмотки возбуждения соединены последовательно с проводниками якоря.Весь ток течет через катушки, а также через нагрузку. Поскольку по последовательной обмотке возбуждения протекает полный ток нагрузки, она сконструирована с относительно небольшим количеством витков толстого провода. Поэтому электрическое сопротивление обмотки последовательного возбуждения очень низкое (около 0,5 Ом).

2. Генератор с шунтирующим возбуждением

В генераторах постоянного тока этого типа обмотки возбуждения соединены параллельно с проводником якоря, как показано на рисунке. В генераторах с шунтирующей обмоткой напряжение на поле такое же, как и на клемме.

Когда I _L является максимальным, эффективная мощность на нагрузке будет максимальной. Следовательно, необходимо, чтобы поле шунта было как можно меньше. Для этой цели сопротивление обмотки шунтирующего возбуждения обычно поддерживается высоким (100 Ом), а для получения требуемой ЭДС используется большое количество обмоток.

3. Генератор со смешанным возбуждением

В генераторах с последовательным возбуждением выходное напряжение прямо пропорционально току нагрузки. В генераторе с шунтирующей обмоткой выходное напряжение обратно пропорционально току нагрузки.Комбинация этих двух типов генераторов может преодолеть ограничения обоих. Эта комбинация обмоток называется генератором постоянного тока с составной обмоткой.

Генератор с составной обмоткой имеет как последовательную обмотку возбуждения, так и шунтирующую обмотку возбуждения. Одна обмотка расположена последовательно с якорем, а другая — параллельно якорю. Этот тип генераторов постоянного тока подразделяется на два типа.

1. Короткие составные самовозбуждающиеся генераторы

Короткие шунтирующие составные генераторы постоянного тока показаны на рисунке выше.Это генераторы, в которых обмотка якоря параллельна только обмотке шунтирующего поля.

2. Длинные составные самовозбуждающиеся генераторы

Это генераторы, в которых шунтирующая обмотка возбуждения параллельна как последовательной обмотке возбуждения, так и обмотке якоря, как показано на рисунке.

В генераторе с составной обмоткой шунтирующее поле более устойчиво, чем последовательное поле. Когда последовательное поле поддерживает шунтирующее поле, генератор называется коммутативно составной обмоткой.

Если последовательное поле противостоит шунтирующему полю, генератор известен как дифференциально составная обмотка.

Применение генераторов постоянного тока

1. Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением: Они используются:
   1. В шахтных подъемниках и приводах сталелитейных заводов.
   2. Для бумагоделательных машин.
   3. В дизель-электрических локомотивах и т. Д.
2. Генераторы постоянного тока с обмоткой серий
   1. Серийно используются в осветительных приборах.
   2. Используется в серийных бустерах.
3. Генераторы постоянного тока с параллельной обмоткой:
   1. С регуляторами возбуждения они используются для освещения и электроснабжения.
   2. Используется для зарядки аккумуляторов, их можно сделать так, чтобы они давали постоянное выходное напряжение.
4. Генераторы постоянного тока с совокупной обмоткой:
   1. Используется для освещения и электроснабжения.
5. Дифференциальные генераторы постоянного тока с комбинированной обмоткой:
   1. Он используется как генератор для дуговой сварки, это генератор постоянного тока.

---

Вот и все, спасибо за чтение. Надеюсь, эта статья окажется для вас полезной, а затем поделитесь ею со своими друзьями.