Генератор неизменного тока предназначен для преобразования кинетической энергии в электрическую. Применяется в качестве источника электроэнергии в тепловозах, автомобилях, промышленных установках и т.д.
Представляет собой обратимую электрическую машину. Зависимо от схемы подключения может работать как генератор либо как электродвигатель.
Принцип деяния генератора неизменного тока основан на физическом явлении электромагнитной индукции. Состоит в том, что если проводник передвигается в магнитном поле, в нем появляется электрический ток. Таковой ток именуется индукционным.
Принципиальным условием будет то, что проводник должен пересекать поле, а не двигаться вдоль него.
Схематично это явление можно обрисовать следующим образом. Если проводник, к примеру, медную проволоку в виде рамки поместить между 2-мя полюсами подковообразного магнита, он будет находиться в неизменном магнитном поле.
Потом начнем крутить эту рамку. В процессе вращения она будет пересекать магнитный поток. Вследствие этого, снутри проволоки индуцируется электродвижущая сила э.д.с.
Если концы этой рамки соединить, то под воздействием э.д.с., потечет индукционный ток. Если включить в эту цепь амперметр, он покажет наличие в ней тока. Это и есть самый обычный макет генератора.
Для того, дабы подключить рамку к электрической цепи, ее укрепляют к полукольцам. Две щетки контактируют с вращающимися полукольцами попеременно, и через них индукционный ток поступает дальше в электрическую цепь. Полукольца устанавливают на оси, вокруг которой крутится рамка. Это облегченная схема коллектора.
Когда рамка перебегает через горизонтальное положение (нейтраль), щетки сразу переключаются с 1-го полукольца на 2-ое. В этот момент стороны рамки магнитных силовых линий не пересекают. В таком положении э.д.с. и, соответственно, ток равны 0. Благодаря этому переключение щеток не сопровождается искрением.
- длина проволоки;
- величина индукции магнитного поля;
- частота вращения.
Величина э.д.с. (Е) изменяется по синусоидальной линии движения, с пиками при прохождении рамкой вертикальных положений. В эти моменты она перпендикулярно пересекает максимум силовых линий. Нулевые значения отмечаются при прохождении нейтрали. После ее скрещения э.д.с. меняет свое направление.
В свою очередь, коллектор, чередуя каждые пол оборота полукольца на щетках, выпрямляет переменную э.д.с. На выходе выходит пульсирующий, в виде выпрямленной синусоиды, неизменный ток.
КАК НА ВЫХОДЕ Выходит Неизменный ТОК
Для того, дабы можно было воспользоваться генератором, как источником энергии, ток необходимо сгладить. Если прирастить количество рамок до 2-ух и расположить их перпендикулярно друг дружке. Тогда пиковые значения Е и, соответственно, тока будут появляться уже каждые четверть оборота.
Если их соединить последовательно, индуцируемый ток будет суммироваться. А его выходная черта будет иметь вид 2-ух, смещенных между собой на четверть периода выпрямленных синусоид. Пульсация существенно уменьшится.
Если количество последовательных рамок еще наращивать, тогда значение тока будет больше приближаться к безупречной прямой. Не считая того, величина электродвижущей силы впрямую находится в зависимости от длины проводника. Потому количество рамок делают огромным, а их совокупа и составляет обмотку вращающейся части генератора — якоря.
Для последовательного соединения витков обмотки, конец предшествующего необходимо соединить с началом следующего. Делают это на полукольцах либо, как их именуют, пластинках. Их количество будет приравниваться количеству витков.
Другим фактором, влияющим на величину Е, является сила магнитного поля. Индукция магнитного потока обыденного магнита очень малая, а утраты в среде между 2-мя полюсами напротив очень огромные.
Для решения первой трудности заместо неизменного магнита применяют еще более сильный электромагнит. Для решения 2-ой задачи сердечник якоря делают из стали. Также уменьшают до самого минимума зазор между якорем генератора и полюсами электромагнита.
Ток, протекающий в якоре, образуют собственного рода электромагнит, и делает свое магнитное поле. Это явление именуется реакция якоря. В нем также появляется реактивная э.д.с. Совместно они искажают магнитное поле. Дабы это скомпенсировать, инсталлируются дополнительные полюса. Они врубаются в цепь якоря и на сто процентов перекрывают это негативное воздействие.
- с независящим возбуждением;
- с самовозбуждением.
Нужный для работы генератора магнитный поток создается благодаря току, проходящему через обмотки основных полюсов. Этот ток именуется током возбуждения. При независящем возбуждении обмотка питается от аккума либо другого источника питания. При самовозбуждении питается током якоря.
Благодаря тому, что сердечники полюсов владеют остаточным магнетизмом, они делают маленький магнитный поток. Если якорь начинает крутиться, этого потока довольно для возникновения в витках якоря маленького индукционного тока.
Этот ток, попадая в обмотку возбуждения полюсов, увеличивает рабочий магнитный поток. Это приводит к повышению тока в якоре и происходит цепная реакция. Таким макаром, генератор стремительно выходит на расчетную мощность.
- с параллельным возбуждением;
- с последовательным возбуждением;
- со смешанным возбуждением.
Схема возбуждения оказывает влияние на свойства генератора и особенности его использования. Главным его параметром является наружняя черта, выражающая зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки при данной частоте вращения и параметрах возбуждения. Также к главным чертам относится мощность и КПД, который добивается 90-95%.
УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРА Неизменного ТОКА
- подвижная крутящаяся часть якорь;
- недвижная – статор.
Статор состоит из станины, магнитных полюсов, подшипникового щита с подшипниками. Станина — это несущая часть генератора, на которой расположены все его части. Снутри установлены полюсы с сердечниками и обмотками возбуждения. Делается из ферромагнитных материалов.
Ротор либо якорь состоит из сердечника, вала, коллектора и вентилятора. В качестве опоры для якоря применяются подшипники, установленные на боковых подшипниковых щитах статора.
Достоинства и область использования.
- простота конструкции, компактность;
- надежность;
- экономичность;
- обратимость, другими словами возможность применения в качестве электродвигателя;
- фактически линейная наружняя черта.
- высочайшая цена;
- ограниченный срок службы щеточно-коллекторного узла.
Применяются в разных отраслях производства, в строительстве, в промышленных установках, сварочном оборудовании, в машиностроении, на предприятиях металлургической индустрии, в авто, жд, воздушном и морском, транспорте.
© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы веб-сайта имеют ознакомительный нрав, могут выражать мировоззрение создателя и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.
Что такое трансформатор: устройство, механизм работы, схема и предназначение
Может быть, кто-то задумывается, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана повредить подобные представления.
Каждодневная рассылка с полезной информацией для учащихся всех направлений – на нашем телеграм-канале.
Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, созданное для преобразования переменного электрического тока 1-го напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.
Работа любого трансформатора базирована на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.
Предназначение трансформаторов
Различные виды трансформаторов применяются фактически во всех схемах питания электрических устройств и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.
Электростанции вырабатывают ток относительно маленького напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тыщ киловольт, позволяют значительно понизить утраты при передаче электроэнергии на огромные расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.
Конкретно перед тем как попасть к потребителю (к примеру, в обыденную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Конкретно так мы получаем обычные нам 220 Вольт.
Часто встречающийся вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они созданы для преобразования напряжения в электрических цепях. Кроме силовых трансформаторов в разных электронных устройствах используются:
- импульсные трансформаторы;
- силовые трансформаторы;
- трансформаторы тока.
Механизм работы трансформатора
Трансформаторы бывают однофазовые и многофазные, с одной, 2-мя либо огромным количеством обмоток. Разглядим схему и механизм работы трансформатора на примере простого однофазового трансформатора.
Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.
Из чего состоит трансформатор? Во простом случае из 1-го железного сердечника и 2-ух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.
Одна обмотка (ее именуют первичной) подключается к источнику переменного тока. 2-ая обмотка, именуемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.
Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При всем этом появляется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.
Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Таковой режимы работы трансформатора именуется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.
Величина ЭДС, возникающей в обмотках, впрямую находится в зависимости от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, именуется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответственных обмоток.
Методом подбора числа витков на обмотках можно наращивать либо уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.
Безупречный трансформатор
Безупречный трансформатор – трансформатор, в каком отсутствуют энергопотери. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке на сто процентов преобразуется поначалу в энергию магнитного поля, а дальше – в энергию вторичной обмотки.
Естественно, такового трансформатора не существует в природе. Все же, в случае, когда теплоотдачами можно пренебречь, в расчетах комфортно воспользоваться формулой для безупречного трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.
Кстати! Для наших читателей на данный момент действует скидка 10% на хоть какой вид работы
Энергопотери в трансформаторе
Коэффициент полезного деяния трансформаторов довольно высок. Все же, в обмотке и сердечнике происходят энергопотери, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора увеличивается. Для трансформаторов маленький мощности это не представляет трудности, и все тепло уходит в окружающую среду – применяется естественное воздушное остывание. Такие трансформаторы именуют сухими.
В более массивных трансформаторах воздушного остывания оказывается недостаточно, и применяется остывание маслом. В данном случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах больших мощностей дополнительно используются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.
Естественно, трансформаторы не так ординарны, как может показаться на 1-ый взор — ведь мы разглядели принцип деяния трансформатора коротко. Контрольная по электротехнике с задачками на расчет трансформатора в один момент может стать истинной неувязкой. Особый студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении всех заморочек с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и обучайтесь просто!
