Микрогенераторы постоянного тока это — Стиль жизни

Ремонт сварочного генератора

Несмотря на то, что сварочный генератор отличается высокими техническими характеристиками и степенью надежности, иногда, как и все электромеханическое оборудование, он ломается. Причины выхода аппарата из строя могут быть разными: некачественное топливо, ненадлежащее обслуживание, некорректно установленный режим работы и т.д.

Чтобы избежать неожиданного отказа сварочного генератора и последующей остановки работ на объекте, необходимо своевременно проводить его техническое обслуживание и по возможности устранять выявленные неисправности. Как правило, к каждому аппарату прилагается инструкция, в которой подробно описываются самые распространенные проблемы и методы их решения.

Однако самостоятельный ремонт сварочного генератора требует определенных познаний в сферах электрики и механики. Если таковых не имеется, лучше остановиться на стандартном профилактическом обслуживании, а все остальное доверить профессионалам сервисных центров. Подобное распределение ответственности, несомненно, позволит увеличить срок службы сварочного генератора от любого производителя. Типичные работы по устранению дефектов можно разделить на две основные группы:

Ремонт двигателя

Обычно предусматривает периодическую проверку и при необходимости замену поршневых колец. Срок непрерывной эксплуатации данных элементов сварочного генератора указывается в инструкции. Поэтому если при разборе двигателя выявляется изношенность этих запчастей, их следует заменить. Дальнейшая пригодность к службе или необходимость смены смазки для двигателя и свечи также определяется путем визуального осмотра;

Ремонт электрики

Чаще всего такие работы заключаются в замене истертых токосъемных щёток и перематывании обмоток в ситуации межвиткового замыкания. Даже если выявлен износ только одной щетки, обязательно меняют сразу обе. Именно для этого типовой ремнабор комплектуется парой запасных. Еще одним распространённым дефектом является поломка валовых подшипников или их прокрутка внутри корпуса. Подобные неисправности сварочного генератора сопровождаются ощутимым шумом и повышенной температурой.

Схемы сварочных генераторов

Современная промышленная индустрия предлагает широкий ассортимент моделей этих установок. Схемы сварочных генераторов, определяющие принципы их функционирования и управления, выполняются в различных модификациях и отличаются внешними характеристиками. Сегодня практически все известные производители используют собственные наработки в данной сфере.

Такой подход весьма полезен для конечных потребителей, поскольку обеспечивает возможность выбрать продукцию не только с учетом планируемых работ, но и по бюджету. В настоящее время наибольшим спросом пользуется оборудование, функционирующее по типу независимого или самовозбуждения и следующим схемам:

универсальная;
с падающей характеристикой;
с жесткой или пологопадающей характеристикой.

Расходы

В зависимости от выбранной конфигурации (схема финансового вознаграждения, электростанция, дополнительное оборудование) цены могут варьироваться. Согласно « Практическому действию» , микрогенерация дома, в которой используются новейшие технологии экономии затрат (жгуты проводов, готовые платы, дешевые электростанции своими руками, например ветряные турбины), домашние расходы могут быть чрезвычайно низкими. Фактически, в «Практическом действии» упоминается, что многие домохозяйства в фермерских сообществах в развивающихся странах тратят на электроэнергию менее 1 доллара в месяц. . Однако, если вопросы решаются менее экономично (с использованием большего количества коммерческих систем / подходов), затраты будут значительно выше. Однако в большинстве случаев финансовая выгода по-прежнему будет достигаться за счет использования микрогенерации на возобновляемых электростанциях; часто в диапазоне 50-90%, поскольку местное производство не имеет потерь при транспортировке электроэнергии по линиям электропередач на большие расстояния или потерь энергии из-за эффекта Джоуля в трансформаторах, где в целом теряется 8-15% энергии.

В Великобритании правительство предлагает как гранты, так и обратную связь, чтобы помочь предприятиям, общинам и частным домам установить эти технологии. Предприятия могут списать полную стоимость установки из налогооблагаемой прибыли, в то время как домовладельцы получают грант по фиксированной ставке или выплаты за кВт · ч электроэнергии, произведенной и возвращенной в национальную сеть. Общественные организации также могут получить до 200 000 фунтов стерлингов в виде грантов.

В Великобритании Схема сертификации микрогенерации обеспечивает одобрение установщиков и продуктов микрогенерации, что является обязательным требованием для схем финансирования, таких как льготные тарифы и поощрение за возобновляемое тепло.

Сетевой паритет

Сетка четность (или четность сокета ) происходит , когда альтернативная энергия источник может генерировать электричество при levelized стоимости энергии (LCOE) , которая меньше или равна цене покупательной способности от электрической сети . Достижение сетевого паритета считается точкой, в которой источник энергии становится претендентом на широкое развитие без субсидий или государственной поддержки. Широко распространено мнение, что массовый переход поколения к этим видам энергии произойдет, когда они достигнут сетевого паритета.

Сетевой паритет был достигнут в некоторых местах с использованием энергии ветра на суше около 2000 года, а с помощью солнечной энергии он был впервые достигнут в Испании в 2013 году.

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.

КАК НА ВЫХОДЕ ПОЛУЧАЕТСЯ ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Для того, чтобы можно было пользоваться генератором, как источником энергии, ток нужно сгладить. Если увеличить количество рамок до двух и расположить их перпендикулярно друг другу. Тогда пиковые значения Е и, соответственно, тока будут возникать уже каждые четверть оборота.

Если их соединить последовательно, индуцируемый ток будет суммироваться. А его выходная характеристика будет иметь вид двух, смещенных между собой на четверть периода выпрямленных синусоид. Пульсация значительно уменьшится.

Если количество последовательных рамок еще увеличивать, тогда значение тока будет все больше приближаться к идеальной прямой. Кроме того, величина электродвижущей силы напрямую зависит от длины проводника. Поэтому количество рамок делают большим, а их совокупность и составляет обмотку вращающейся части генератора — якоря.

Для последовательного соединения витков обмотки, конец предыдущего нужно соединить с началом следующего. Делают это на полукольцах или, как их называют, пластинах. Их количество будет равняться количеству витков.

Другим фактором, влияющим на величину Е, является сила магнитного поля. Индукция магнитного потока обычного магнита слишком маленькая, а потери в среде между двумя полюсами наоборот очень большие.

Для решения первой проблемы вместо постоянного магнита используют гораздо более сильный электромагнит. Для решения второй проблемы сердечник якоря выполняют из стали. Также уменьшают до самого минимума зазор между якорем генератора и полюсами электромагнита.

Ток, протекающий в якоре, образуют своего рода электромагнит, и создает свое магнитное поле. Это явление называется реакция якоря. В нем также возникает реактивная э.д.с. Вместе они искажают магнитное поле. Чтобы это скомпенсировать, устанавливаются добавочные полюса. Они включаются в цепь якоря и полностью перекрывают это негативное воздействие.

По источнику тока возбуждения генераторы бывают:

с независимым возбуждением;
с самовозбуждением.

Необходимый для работы генератора магнитный поток создается благодаря току, проходящему через обмотки главных полюсов. Этот ток называется током возбуждения. При независимом возбуждении обмотка питается от аккумулятора или другого источника питания. При самовозбуждении питается током якоря.

Благодаря тому, что сердечники полюсов обладают остаточным магнетизмом, они создают небольшой магнитный поток. Если якорь начинает вращаться, этого потока достаточно для появления в витках якоря небольшого индукционного тока.

Этот ток, попадая в обмотку возбуждения полюсов, усиливает рабочий магнитный поток. Это приводит к увеличению тока в якоре и происходит цепная реакция. Таким образом, генератор быстро выходит на расчетную мощность.

По схеме подключения обмотки якоря к обмотке возбуждения генераторы с самовозбуждением делятся на три типа:

с параллельным возбуждением;
с последовательным возбуждением;
со смешанным возбуждением.

Схема возбуждения влияет на характеристики генератора и особенности его применения. Основным его параметром является внешняя характеристика, выражающая зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки при заданной частоте вращения и параметрах возбуждения. Также к основным характеристикам относится мощность и КПД, который достигает 90-95%.

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.

Применение ГПТ

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

Сварочный генератор

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.

Схема генераторов вентильного типа

Бензогенераторы данного типа выполнены в виде индукторного трехфазного генератора переменного тока. Он отличается повышенной частотой, а в схеме имеется встроенный выпрямительный блок. Трехфазная якорная обмотка переменного тока установлена на статоре. Она соединяется по схеме «звезда» или «треугольник». Между двумя роторными пакетами, на статоре также расположена обмотка возбуждения.

Сам ротор изготовлен в виде двух пакетов, состоящих из зубчатых элементов, изготовленных из электротехнической стали. Он не имеет обмоток и вращается вокруг своей оси. В каждом пакете ротора имеется восемь зубцов, смещенных относительно друг друга на 180 градусов.

Когда по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, в ней происходит возникновение переменного магнитного потока. Его распределение осуществляется таким образом, чтобы первый пакет создавал лишь северные полюсы, а второй – южные. При совмещении зубцов ротора и статора достигается максимальное значение магнитного потока, а величина сопротивления на пути этого потока будет минимальной. Магнитный поток становится минимальным, когда зубец статора совпадает с пазом ротора.

Таким образом наглядно видно, что обмотка возбуждения принимает непосредственное участие в создании пульсирующего или переменного магнитного потока. Пронизывая трехфазную обмотку статора, этот поток вызывает наведение в ней переменной ЭДС с повышенной частотой. В свою очередь, переменная ЭДС с помощью выпрямительного блока преобразуется в постоянное напряжение вентильного генератора.

Название устройства связано с выпрямительным блоком, в котором используются кремниевые вентили, собранные по трехфазной схеме в виде моста. Питание обмотки возбуждения осуществляется через трехфазную силовую цепь генератора. Для этого существует специальный блок, в который входят трансформаторы тока и напряжения, а также выпрямители. После запуска генератор изначально самовозбуждается за счет остаточного магнитного потока.

Обоснование идеи

Вначале обозначим три базовых правила:

1 Всё нижеизложенное касается только частных домохозяйств.

Частник опирается исключительно на свои силы и любая помощь для такого – подарок судьбы. Финансирование или субсидирование от госорганов – фикция.

2 Используются только возобновляемые источники энергии.

Аппетит приходит во время еды, и правительство кушает очень много. Но пока альтернативные источники энергии бесплатны.

3 Автономное электроснабжение полноценно функционирует только при комплексном подходе.

Это примерно как установка зимой шипованной резины на автомобиль. Если поменять только одно колесо, то даже если оно будет супер-нано-японским, то пользы от этого для автомобиля не будет.

Задача при таком подходе стоит не только в генерации электричества, но и в бесперебойном энергообеспечении объекта.

Преимущества воды перед солнцем и ветром

Хотя Солнце светит постоянно, ночь никто не отменял. Это слабое место фотоэлектрических преобразователей.

Ветер… с библейских времён ветер был синонимом непредсказуемости. Конечно же есть такие участки суши, где ветра дуют постоянно, но разве можно считать разумным человека, который надеется на постоянство ветра.

А вот реки текут постоянно, притом в строго известном направлении.

Это и есть базовое преимущество рек для выработки электроэнергии. Но река, это собирательный термин в рамках данного проекта. Ручей, родник или водоотводной канал, также входят в эту категорию.

В расходе воды микро-ГЭС прослеживается прямая зависимость – чем больше перепад высот, тем меньше расход воды. Этот аспект несколько регулируется разными конструкциями микро-ГЭС, но всё равно эти требования приходится соблюдать.

Неисправности тахогенераторов

Каждый тахогенератор перед вводом в постоянную эксплуатацию должен быть подвержен нескольким этапам тестирования. Если не придерживаться рекомендаций производителя, то тахогенератор может не только прослужить мало времени, но и получить серьезную поломку уже в начале своей работы.

Из-за неисправностей может неверно определяться скорость вращения вала, что приведет к механической поломке. Большие нагрузки могут повредить не только тахогенератор, но и устройство, к которому он подключен.

Зачастую в тахогенераторах приходят в неисправность:

шкив — в результате износа или механических повреждений;
токосъемные щетки — в большинстве случаев из-за износа;
износ токосъемных колец;
проблемы с регулятором напряжения;
короткое замыкание витков статорной обмотки;
подшипник может разрушиться;
повреждения диодного моста;
провода зарядной цепи приходят в негодность.

Неисправности автогенераторов и способы их устранения

При работе генераторов могут возникать неисправности механического и электрического характера. Зачастую одна вовремя не исправленная поломка становится причиной других.

Признаки повреждения генератора:

мигание или постоянная работа лампы зарядки при работающем моторе;
недостаточная зарядка или перезаряд аккумулятора;
тусклый свет внешней световой сигнализации;
пульсации свечения ламп;
значительное увеличение яркости свечения ламп при повышении оборотов;
посторонние звуки, источником которых является генератор или привод.

Механические поломки

Распространенные неисправности механического характера:

появление трещин на приводном шкиве;
обрыв ремня привода;
износ подшипников якоря, который приводит к заклиниванию генератора.

Трещины и сколы на шкиве обнаруживаются при визуальном осмотре узла. Острые кромки начинают разрушать приводной ремень, который может сойти со шкива по поврежденным кромкам. Поломанный или лопнувший шкив требуется заменить новым, ремонт узла невозможен. Новый шкив должен иметь такие же геометрические параметры, как и изношенный.

Поврежденные подшипники якоря начинают издавать при работе характерный свист. Затягивать с ремонтом не следует, поскольку нарушается режим работы генератора из-за изменения зазора между якорем и статором. В итоге якорь может заклинить, что приведет к обрыву ремня и повреждениям щеток и обмотки.

Электрические поломки

Поломки электрической части генераторов:

истирание токосъемных щеток;
протирание коллекторной части ротора генератора;
выход из строя регулятора напряжения;
межвитковые замыкания обмотки статора;
выгорание выпрямительного диодного моста;
разрушение соединительной проводки;
обгорание или окисление мест подключения проводки.

Для проверки работоспособности генератора применяется мультиметр или вольтметр, предназначенный для измерения постоянного напряжения 0-20 В. Перед началом замеров рекомендуется прогреть агрегат, дав ему поработать 10-15 минут при холостых оборотах двигателя и работающем потребителе (например, ближнем свете фар). Замер напряжения между положительной клеммой генератора и массой автомобиля должен показать значение в пределах 13,5-14,5 В. Более точная информация имеется в инструкции по ремонту и обслуживанию машины. При отклонении напряжения от норматива требуется замена реле-регулятора.

Проверка напряжения на клеммах батареи позволяет обнаружить повреждения соединительной проводки. Для полноценного замера требуется увеличить обороты двигателя до высоких и подключить мощные потребители энергии (например, дальний свет фар, обогревы стекол и сидений). В этом случае напряжение должно быть близким к значению на реле-регуляторе. В противном случае требуется провести проверку проводов и точек подключения.

Исправность диодного моста проверяется путем установки мультиметра на положительный вывод генератора и массу в режиме замера переменного тока. Значение напряжения должно находиться в пределах до 0,5 В. Более высокое напряжение является признаком неисправности диодного моста.

Процесс замены генератора на Форд Фокус 2 показан в видео, предоставленном каналом «Азбука Форд».

Замер пробоев обмоток генератора производится при отключенном аккумуляторе и отсоединенной от положительной клеммы устройства проводке. Тестер, переключенный в режим амперметра, подключается между клеммой и проводкой. Допустимым считается значение до 0,5 мА. При повышенном токе возможен пробой деталей диодного моста либо обмоток.

Для проверки обмоток возбуждения необходимо снять генератор с автомобиля. Работы ведутся при удаленном регуляторе напряжения и щеточном узле. Перед началом проверки контактные кольца очищаются от грязи. Тестирование выполняется мультиметром, переведенным в режим омметра. Подключение ведется к контактным кольцам. Нормальное значение сопротивления находится в интервале 5-10 Ом. Для замера пробоя на массу омметр цепляется к кольцам и корпусу. В исправном состоянии значение сопротивления будет бесконечным, при иных значениях — имеется пробой.

Категорически запрещается проверять работу генераторов методом короткого замыкания. Подобные действия приводят к выходу из строя не только агрегата, но и электронных блоков. Диагностику устройства рекомендуется проводить на стендах, имеющихся в специализированных центрах. Самостоятельные действия могут стать причиной дорогостоящего ремонта.

Создание постоянного тока

В генераторе, продуцирующем постоянный ток, проводящий контур вращается в пространстве магнитной насыщенности. Причем за определенный момент вращения каждая половина контура оказывается вблизи того или иного полюсника. Заряд в проводнике за этот полуоборот движется в одном направлении.

Чтобы получить съем частиц, сделан механизм отвода энергии. Его особенность в том, что каждая половина обмотки (рамки) соединена с токопроводящим полукольцом. Полукольца между собой не замкнуты, а закреплены на диэлектрическом материале. За период, когда одна часть обмотки начинает проходить определенный полюс, полукольцо замыкается в электрическую схему щеточными контактными группами. Получается, на каждую клемму приходит только одного вида потенциал.

Правильнее назвать энергию не постоянной, а пульсирующей, с неизменной полярностью. Пульсация вызвана тем, что магнитный поток на проводник при вращении оказывает как максимальное, так и минимальное влияние. Чтобы эту пульсацию выровнять, применяют несколько обмоток на роторе и мощные конденсаторы на входе схемы. Для уменьшения потерь магнитного потока зазор между якорем и статором делают минимальным.

Типы сварочных генераторов

Приобретая такую технику, следует осознавать, что она предназначена для производства определенного объема электричества, которое нужно для сварки. В связи с этим все конкретные требования потребителя должны совпадать с эксплуатационными возможностями оборудования. В противном случае его эффективная работа невозможна. В зависимости от технических и функциональных характеристик, выделяют следующие типы сварочных генераторов:

Трансформаторы – удобные в работе и компактные агрегаты, выдающие переменный ток и отличающиеся доступной стоимостью.
Выпрямители – станции, предназначенные для производства постоянного тока. Это оборудование используется для получения качественных сварочных швов и обработки деталей из нержавеющей стали.
Инверторы – устройства с функцией высокоточной настройки рабочих параметров. Чаще всего применяются для сваривания в автоматическом или аргонодуговом режиме.

Также в продаже имеются сварочные генераторы, классифицируемые по виду используемого топлива на:

Бензиновые

Эти установки характеризуются небольшой мощностью и доступной ценой. Они непригодны для длительных работ в сложных условиях, но считаются наилучшим решением для периодического применения в быту. Отличаются оптимальными габаритами и малым весом, при работе производят мало шума, не загрязняют окружающую среду.

Дизельные

Главные характеристики таких агрегатов – высокая надежность в эксплуатации и солидный спектр мощностей. Благодаря этому дизельные установки отличаются значительным рабочим ресурсом и возможностью функционирования при низкой температуре, а, следовательно, и более высокой рыночной стоимостью. Но их эксплуатация обходится значительно дешевле, чем оборудования, работающего на бензине.

Синхронные тахогенераторы переменного тока

Синхронные тахогенераторы обладают меньшим внутренним сопротивлением, по этой причине они отдают довольно сильную мощь. В случае, изменения частоты оборотов, у таких устройств сменяется и исходящее напряжение, и периодичность.

Фото — внешний вид синхронных тахогенераторов

Из-за того, что исходящее напряжение зачастую выпрямляется, используют схемы, которые контролируют частоту сигналов, исходящих тахогенераторов.

Из-за механической стойкости синхронные тахогенераторы используют в наземном и подземном транспорте, на машинах в шахтах, и других агрегатах, которые подвергаются постоянной встряске.

Виды синхронных тахогенераторов: ТГС-12Э, ТС45, ТС50, ТС71.

Более сложные схемы генераторов

Несмотря на то, что ток протекает только в одном направлении, и поэтому называется громко постоянным, постоянно изменяется его величина, из-за чего подобные схемы практически неприменимы на практике.

Рассмотрим строение более сложных генераторов, которые позволяют получить ток с меньшей пульсацией.

Двухвитковый генератор

Представим такую конструкцию генератора, в которой перпендикулярно друг другу расположены две рамки, соединенные в свою очередь с коллектором, который теперь сделан не из полу, а четвертьколец.
При вращении рамок или витков, в них также как и в предыдущем случае возникает ЭДС. Однако максимальное и минимальное значение «Е» теперь достигается не через пол оборота всей рамки, а через четверть, то есть поворот одного витка на 90 градусов.
На представленном выше рисунке хорошо видно, что через сторону витка 1, ровно, как и через сторону 3 (считаем в примере по часовой стрелке) протекает максимальный ток, тогда как на частях 2 и 4 ЭДС будет равна нулю, так как эти проводники скользят вдоль силовых линий.
Соответственно конструкция всего генератора делается таким образом, чтобы именно в этот момент щетки касались контактных пластин коллектора 1 и 3.
Представим вращение генератора. При этом значение ЭДС на витке 1 начинает убывать, тогда как на 2, наоборот, возрастать. Когда будет совершена 18 полного оборота, Е1 будет минимальна, но она не будет соответствовать нулю, так как проводник до сих пор при движении пересекает силовые линии.
Именно в этот момент и происходит перемена щеток на противоположные, и ЭДС начинает снова расти, так и не упав до нуля. Теперь ток начинает течь по витку, постепенно возрастая до своего максимума. Спустя четверть оборота снова происходит смена щеток, и так далее. Подробнее понять изменившиеся величины ЭДС можно из следующего графика.

Пульсации ЭДС на четырехвитковом генераторе

Получается, что щетки постоянно соединены с «активными проводниками», в которых ЭДС постоянно колеблется от Еmin до Еmax.

Во внешней цепи при этом ничего не меняется, из-за разбитого на четыре части коллектора. Ток продолжает течь все в том же направлении от щетки 2 к щетке 1. Он, как и прежде, будет пульсировать, и пульсации станут происходить в два раза чаще, однако разница максимальных и минимальных величин ЭДС будет значительно меньше, чем в предыдущем случае.

Идя дальше по этому принципу, и увеличивая количество вращающихся витков и коллекторных пластин можно добиться минимальной пульсации постоянного тока, то есть он действительно станет практически постоянным.

Продолжаем усложнять схему

Рассматривая предложенные схемы генераторов, не сложно догадаться, что хоть увеличенное количество витков и уменьшает пульсации, сам генератор становится все менее эффективным. Так как фактически щетки одномоментно контактируют только с одной рамкой, когда другие остаются неиспользуемыми. ЭДС одного витка невелика, поэтому и мощность генератора будет невысокой.

Чтобы использовать весь потенциал генератора, витки соединяют друг с другом последовательно по определенной схеме, а количество коллекторных пластин уменьшают до числа витков обмотки.

К каждой коллекторной пластине будет подходить начало одного витка и конец другого. При этом витки представляют собой источники тока, соединенные последовательно, и все вместе это называется обмотка якоря или ротора генератора. При таком соединении сумма ЭДС будет равна индуктируемым значениям в витках, включенных между щетками.

При этом количество витков делается достаточно большим, чтобы можно было получить требуемую мощность генератора. Именно по этой причине, особо мощные генераторы, например, от тепловозов, имеют очень большое количество пластин.

Принцип действия машин постоянного тока

Принцип действия машин постоянного тока.

Принцип действия генератора. Простейший генератор можно представить в виде витка, вращающегося в магнитном поле (рис. 1.4, а, б). Концы витка выведены на две пластины коллектора. К коллекторным пластинам прижимаются неподвижные щетки, к которым подключается внешняя цепь.

Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Пусть виток приводится во вращение от внешнего приводного двигателя ПД. Проводники активной части витка пересекают магнитное поле и в них по закону электромагнитной индукции наводятся ЭДС e1 и e2, направление которых определяется по правилу правой руки. При вращении витка по направлению движения часовой стрелки в верхнем проводнике, находящемся под северным полюсом, ЭДС направлена от нас, а в нижнем, находящемся под южным полюсом, – к нам. По ходу витка ЭДС складываются, результирующая ЭДС е = е1 – е2.

Если внешняя цепь замкнута, то по ней потечет ток, направленный от нижней щетки к потребителю и от него – к верхней щетке. Нижняя щетка оказывается положительным выводом генератора, а верхняя – отрицательным. При повороте витка на 180° проводники из зоны одного полюса переходят в зону другого полюса и направление ЭДС в них изменяется на обратное. Одновременно верхняя коллекторная пластина входит в контакт с нижней щеткой, а нижняя – с верхней, направление тока во внешней цепи не изменяется. Таким образом, коллекторные пластины не только обеспечивают соединение вращающего витка с внешней цепью, но и выполняют роль переключающегося устройства, т. е. являются простейшим механическим выпрямителем.

Принцип действия двигателя. То же устройство работает в режиме электрического двигателя (рис. 1.5), если к щеткам подвести постоянное напряжение. Под действием напряжения U через щетки, пластины коллектора и виток потечет ток i. По закону электромагнитной силы (закон Ампера) взаимодействие тока и магнитного поля В создает силу f, которая направлена перпендикулярно i. Направление силы f определяется правилом левой руки (рис. 1.5): на верхний проводник сила действует вправо, на нижний – влево. Эта пара сил создает вращающий момент Мвр, поворачивающий виток по часовой стрелке. При переходе верхнего проводника в зону южного полюса, а нижнего – в зону северного полюса концы проводников и соединенные с ними коллекторные пластины вступают в контакт со щетками другой полярности.

Рис.1.5

Направление тока в проводниках витка изменяется на противоположное, а направление сил f, момента Мвр и тока во внешней цепи не изменяется. Виток непрерывно будет вращаться в магнитном поле и может приводить во вращение вал рабочего механизма (РМ).

Таким образом, коллектор в режиме двигателя не только обеспечивает контакт внешней цепи с витком, но и выполняет функцию механического инвертора, т.е. преобразует постоянный ток во внешней цепи в переменный ток в витке.

Рассмотрение принципа действия показывает, что машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т. е. обладает свойством обратимости.

Противодействующий момент и противо-ЭДС. При работе машины в режиме генератора по замкнутой внешней цепи и витку обмотки якоря протекает ток, направление которого совпадает с направлением ЭДС (рис. 1.4,6), взаимодействие тока с магнитным полем полюсов создает момент М, направленный в рассматриваемом случае против часовой стрелки. Так как приложенный к витку вращающий момент приводного двигателя Мвр направлен по часовой стрелке, то возникающий при работе генератора момент называется противодействующим моментом Мnp. По существу возникновение Мпр — это реакция машины на воздействие внешнего момента Мвр, а физическая природа противодействующего момента та же, что и вращающего момента у двигателя. В установившемся режиме работы генератора между Мвр и Мпр устанавливается равновесие и Мвр=Мпр.

При работе машины в режиме двигателя проводники якоря пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС (рис. 1.5,б). Ее направление определяется по правилу правой руки. В рассматриваемом случае она направлена против тока и, следовательно, навстречу приложенному напряжению сети U и поэтому называется противо-ЭДС Enp. Физическая природа противо-ЭДС та же, что и ЭДС генератора. В установившемся режиме работы двигателя между Enp и U устанавливается равновесие и можно считать, что Enp ≈ U .

Таким образом, при работе машины постоянного тока в любом режиме во вращающихся проводниках наводится ЭДС Е и возникает момент М, но роль их в разных режимах различная.

Источник: ledsshop.ru