Устройството и принципът на работа на генератор за променлив ток

Предишна

Съдържание:

  • Как работят генераторите на електрически ток
  • Кой произвежда електричество за градовете
  • Как да регулирате параметрите на генераторите за променлив ток
  • Асинхронен генератор на променлив ток

Вселената ни е дала много начини за получаване на електричество и всеки етап от човешкото развитие има свои собствени методи. Да предположим, че мнозина смятат, че генераторът на постоянен заряд на Ван де Грааф е първият в историята. Но това е фундаментално погрешно. Преди това хората са използвали други разновидности. Днес ще разгледаме устройството и принципа на работа на генератор за променлив ток. Да започваме.

Как работят генераторите на електрически ток

Принципът се основава на създаването на потенциал спрямо Земята, който се счита за нула. Не е точно така, но всичко на света е относително. Следователно, въпреки че земната повърхност носи заряд, в нашия случай потенциалната разлика между клемите на генератора и земята играе роля. Предвид факта, че всеки, който стои на земята, е заобиколен от полето на нашата планета, може да се предположи, че това е вярно. В оригиналния случай е изобретен генератор за постоянен ток. Още по-бързо напрежение. Факт е, че напрежението излезе прилично и генераторът почти не даде ток. Принципът на работа е много прост:

Принципът на работа на генератора

  • Лентата се трие, поради което се отделя локален заряд.
  • Секцията се довежда до пантографа посредством конвейерен механизъм.
  • Благодарение на проводимостта на терминала под формата на голяма топка, плътността се изравнява.

    • В резултат на това сферата придобива заряд с плътност, равна на локалния заряд на лентата. Ясно е, че такива генератори не са много удобни, така че около 1831 г. Майкъл Фарадей създава нещо ново. С помощта на магнетизирана подкова и въртящ се меден диск той успя да получи електричествопо коренно различен начин: поради явлението магнитна индукция. Но токът излезе вече променлив. Следователно полето вече не е статично, а електромагнитно. Нека обясним: (Вижте също: Устройство и принцип на работа на електродвигател с променлив ток)

    • В природата често се срещат електрически заряди с положителен или отрицателен знак, но все още никой не е успял да получи отделно полюсите на магнита.
    • Всъщност също така няма променливо електрическо поле, което да не предизвиква съответна реакция в етера. Състои се в създаване на променлив магнитен компонент в равнина, перпендикулярна на първоначалния.

    Този процес продължава непрекъснато и се нарича електромагнитна вълна. Той се движи в свободното пространство по права линия, докато цялата енергия изчезне. Що се отнася до проводниците, електричеството се разпространява по тях сравнително лесно. Но! Докато кабелът има оплетка. И ако няма екран, или няма нулиране (заземяване), тогава вълната започва да се излъчва. На тази основа работят индикаторите за безжична отвертка, те помагат да се установят (локализират) източници на смущения с индустриална честота от 50 Hz. И ако системният блок на компютъра все още не е заземен, тогава с помощта на такава дрънкулка можете лесно да коригирате недостатъка.

    Освен това помага за проверка на вредното излъчване на мониторите. Като цяло е необходимо да се разбере, че честотата от 50 Hz лесно се излъчва от проводници. И това не само увеличава разходите на електроцентралите (в смисъл на загубите), но и вреди на здравето на гражданите. Как се генерира енергия в генератор на Фарадей? Говореха за това още в училище: когато рамката се върти в магнитното поле, индукцията през областта се променя, поради което се индуцира електрически ток.

    Като цяло механичната енергия на движението се трансформира в електрическа енергия. Вероятно вече се досещате, че в по-голямата си част е:

  • Падащи от язовира водни маси.
  • Парна енергия в ТЕЦ и АЕЦ.

    • Има основно два механизма за получаване на енергия. И в двата случая движението на турбинната перка на генератора се преобразува в електричество. В природата има и устройства, които изгарят дизелово гориво или керосин, но принципът на тяхното действие не е много по-различен. Разликата е само в мобилността и скоростта на въртене на острието.

    Кой произвежда електричество за градовете

    Сега ще видим как е устроен генераторът на ток във ВЕЦ. Изгражда се язовир, който да акумулира потенциалната енергия на движещата се вода в речното корито. Поради това нивото нагоре по течението започва да се покачва бързо. За да се предотврати пробив (какъвто и да е), част от многотонната маса се усвоява (изглежда, че на някои места дори има специални шлюзове за хвърляне на хайвер на риба). Полезната част от потока преминава през така нареченото направляващо устройство. Тези, които са запознати с устройството на реактивните двигатели, трябва да имат груба представа за какво говорим. Направляващ апарат се нарича система от клапи, промяната на позицията на която регулира количеството на преминаващата среда. В този случай вода.

    В нашите прегледи казахме, че има строги изисквания за честотата на генерираната електроенергия. Учените са изчислили, че това може да се постигне на сегашното ниво на развитие, като се използват само много масивни остриета, които не се влияят от малки вълни. Тоест, само общата средна маса на водните проходи се взема предвид, а малките скокове се открадват от голямата маса на винта. Очевидно при такива размери скоростта на въртене не може да бъде 50 Hz (3000 rpm). Всъщност острието прави около 1-2 оборота. (Вижте също: Устройство и принцип на работа на електродвигател с постоянен ток)

    принципът

    Електропроводи

    Винтът задвижва ротора на генератора. Подвижен еоста, на която са монтирани така наречените възбудителни намотки. Това са намотки, през които преминава постоянен ток, за да се създаде постоянно магнитно поле. В този случай не възниква радиация, тъй като стойността на напрежението е постоянна (виж по-горе). Всъщност има малки колебания, но това не засяга същността на процеса: имаме няколко въртящи се магнита на вала.

    Сега има един тънък момент: как да получим честота от 50 Hz? Те бързо стигнаха до извода, че не е изгодно да се изправи променливия ток и след това да се инсталира инвертор за обратно преобразуване. Вместо това, много намотки от тел (рамка от експериментите на Фарадей) бяха подредени по дължината на статора, в който ще се индуцира индукцията. Чрез правилна комутация е възможно да се отстранят необходимите 220 V с честота 50 Hz от генератора. Строго погледнато, генераторите дават дори три фази, изместени на 120 градуса. И възниква нов въпрос – как да осигурим стабилност? Подавайте същото количество вода, докато острието достигне желаната скорост? Това е практически невъзможно, вместо това направете следното:

  • В допълнение към токоприемните намотки на статора се произвеждат и възбуждащи намотки.
  • Там се прилага напрежение с такава честота, че острието набира необходимата скорост.
  • Всъщност се оказва огромен синхронен двигател.

    • Първоначалното ускорение се получава от потока вода (например), а спомагателното напрежение леко задържа винта, когато се опитва да надвиши зададената скорост. В същото време водата всъщност тласка цялата тази машина, а напрежението на възбуждане служи за регулиране (разбира се, към статора се подава променлив ток). Ако трябва да получите повече мощност, тогава направляващият апарат на язовира се отваря малко. Поради това масата на водата става по-твърда и определено би нарушила въртенето. Следователно в този случай токът се увеличававъзбуждането на статора, който контролира полето, се засилва и всичко остава в нормални граници.

    Генераторът работи

    В същото време мощността на генератора се увеличава. Но какво да кажем за напрежението. Как се поддържа нивото му? Според закона за електромагнитната ЕМП на Фарадей напрежението зависи от скоростта на изменение на магнитното поле, както и от броя на навивките. Оказва се, че конструктивно избирайки площта на намотките и дължината на кабела, ние вече задаваме изходното напрежение на генератора. Разбира се, всеки от тях трябва да има и собствена скорост на въртене на острието. А той се поддържа от възбудителния ток на ротора, както вече казахме. Но с увеличаване на мощността ЕМП се увеличава. Факт е, че увеличаването на тока на възбуждане увеличава скоростта на промяна на силата на магнитното поле.

    В резултат на това е необходим начин за поддържане на старите параметри. Те често имат разделителни трансформатори с променливо предавателно отношение. Тоест, само токът се променя при потребителя, а напрежението остава постоянно. Така се осигуряват зададените от стандартите параметри. И така, устройството на генератора за променлив ток се основава на нарушаването на намотките на статора, а всичко останало се свежда до методите за регулиране на параметрите.

    Как да регулирате параметрите на генераторите за променлив ток

    В най-простия случай мощността не може да се промени. При битови (и малки генератори) веригата следи напрежението и в този случай стойността на тока на възбуждане се променя. Ясно е, че това не винаги е в ръцете на потребителя. Особено при изчерпване на дизеловото гориво. Оказва се, че предишната енергия се изразходва, но поради някакви причини част от нея се разпръсква в космоса. Не е толкова страшно, когато върнем на Земята част от скоростта на реката, но не всеки иска да изгаря горивото си по този начин.

    Читателите вече са разбрали, че оборотът може да се провали в този случай, ако ненамаляване на подаването на вода, газ, пара - като цяло, двигателна сила. И това е отделна верига на регулиране с всичките й механизми. За частна къща ще бъде по-ефективно да се създаде система с батерии, особено след като днес е възможно да се захранва осветление, лаптопи и много други устройства от 12 V постоянен ток. В този случай мрежата може да бъде изградена с разклонение за периодично зареждане на нашите батерии. А методите, както си спомняме, са два:

    Проста схема на генератора

  • С постоянен ток. Напрежението се променя така, че приблизително една десета от капацитета се зарежда на всеки час. Продължителността на целия процес е 600 минути.
  • С постоянно напрежение. В този случай токът ще спадне експоненциално и първоначално ще бъде относително голям. Това е основният недостатък на метода.

    • В този случай принципът на работа на генератора за променлив ток ще позволи презареждане на батериите, ако е необходимо. Ясно е, че е необходима верига за галванична изолация преди каскадата на батерията, но това е съвсем различна история. Както вече се досещате от прочетеното, във водноелектрическите централи се използват устройства с регулируем коефициент на трансформация. И методите за прилагане на тази идея могат да бъдат различни:

  • Трансформаторите с комутирани намотки са широко разпространени. В тях броят на завоите може да се променя чрез превключване на контакторите на веригата.
  • По-гладък коефициент осигурява плъзгащ контакт. Тук завъртанията на една от намотките се оголват и токоприемникът се движи напред-назад, променяйки броя на работните завои. Ясно е, че в този случай е трудно да се пропусне голям ток, защото ще се получи искра, която при водноелектрическата централа ще се превърне в дъга. Това е по-скоро устройство за регулиране на относително малки мощности.

    • От горното следва, че е логично да се промени токът на възбуждане на ротора във ВЕЦсъс скокове във времето на превключване на намотките регулира трансформатора. След това има плавно регулиране, докато параметрите на напрежението се нормализират. Описахме в общи линии как работи алтернаторът. Заслужава да се отбележи, че тази конструкция не изчерпва разнообразието. Този тип устройства са гръбнакът на колекцията, наречена синхронни генератори за променлив ток. Те ни осигуряват в по-голямата си част енергия.

    Асинхронен генератор на променлив ток

    Асинхронните генератори се отличават с липсата на електрическа връзка между статора и ротора. Поради това скоростта се регулира директно от направляващия апарат. Съответно стабилността на честотата намалява, амплитудата на напрежението също е нестабилна. В резултат на това можем да отбележим относителната простота на дизайна на асинхронния генератор на променлив ток, докато стабилността на параметрите очевидно не се отличава с добри показатели.

    Отличителна черта е и фактът, че всички недостатъци на асинхронни двигатели плавно мигрират и тук. Очевидно е, че за захранване на потребителите с енергия честотата на тока се регулира, а мощността е произволна. Въпреки че ако генераторът е в относително постоянна среда, това няма да е голям проблем.

    Следваща

    Прочетете също: