Неподвижная часть — генератор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Неподвижная часть генератора — статор — снабжен обмотками проводов.
 [2]

Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную — ротором. Ротор генератора 3 представляет собой вращающийся электромагнит с полюсными наконечниками ( заштрихованы) в виде сегментов. Число магнитных полюсов ротора-индуктора равно или кратно двум. Обмотку возбуждения 4 электромагнита укрепляют в пазах ротора, она охватывает собой основания полюсных наконечников, полярность которых зависит от направления укладки этой обмотки ( по направлению движения часовой стрелки или против него), поскольку направление тока в обмотке возбуждения постоянно. Концы обмотки возбуждения подключают к двум изолированным кольцам 5, насаженным на вал ротора. При вращении ротора каким-либо двигателем вместе с ротором вращается и создаваемое им магнитное поле. Поэтому магнитный поток, охватываемый обмоткой ( якорем), вложенной в пазы статора, изменяется.
 [3]

При этом в неподвижной части генератора — статоре возникает электрический ток, являющийся конечным продуктом технологического процесса тепловой электростанции.
 [4]

При вращении ротора возникает переменная ЭДС индукции в обмотках, расположенных в неподвижной части генератора — в статоре. Для увеличения ЭДС индукции используется обмотка статора с большим числом витков. Для увеличения магнитного потока эту обмотку наматывают на стальной сердечник и зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим.
 [5]

К концам проводника припаяны кольца, от которых ток перейдет к неподвижным щеткам ( деталям, служащим для передачи тока от неподвижных частей генератора к движущимся) и далее во внешнюю цепь к потребителям.
 [7]

Концы роторной обмотки присоединены к вращающимся кольцам, укрепленным на валу ротора. На неподвижной части генератора — статоре — укреплены контактные щетки, скользящие вдоль вращающихся колец и подключенные к линии передачи, соединяющей генератор с потребителями электроэнергии, например с лампами накаливания.
 [9]

В современных генераторах переменного тока большой мощности индуктор представляет собой сильный электромагнит и является ротором, а якорь представляет собой обмотку, состоящую из большого числа витков изолированного провода, вложенных в пазы сердечника, который набран из листов электротехнической стали. Якорь является неподвижной частью генератора — статором.
 [11]

Рассмотрим устройство простейшего генератора переменного тока. Индуктор представляет собой магнит, который является неподвижной частью генератора — статором, и служит для создания магнитного поля. Якорь представляет собой рамку ACDB изолированного провода, закрепленную на оси, и является ротором.
 [13]

Страницы:  

   1

Получение и передача переменного электрического тока. 9 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Рассмотрим ещё раз получение индукционного тока в катушке с помощью перемещения относительно неё постоянного магнита. Но теперь будем периодически двигать магнит вверх и вниз в течение нескольких секунд. Мы увидим, что при этом стрелка гальванометра отклоняется от нулевого деления то в одну, то в другую сторону. Это говорит о том, что модуль силы индукционного тока в катушке и направление этого тока периодически меняются.

• Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению, называется переменным током

В осветительной сети наших домов и во многих отраслях промышленности используется именно переменный ток.

В настоящее время для получения переменного тока используют в основном электромеханические индукционные генераторы, т. е. устройства, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую. Индукционными они называются потому, что их действие основано на явлении электромагнитной индукции.

Генератор переменного тока: а — внешний вид; б — общий вид на электростанции вместе с паровой турбиной, приводящей ротор генератора во вращение

 Неподвижная часть генератора, аналогичная контуру, называется статором, а вращающаяся, т. е. магнит, —ротором. В мощных промышленных генераторах вместо постоянного магнита используется электромагнит.

Статор промышленного генератора представляет собой стальную станину цилиндрической формы (станина — это основная несущая часть машины, на которой монтируются различные рабочие узлы, механизмы и пр.). Во внутренней его части прорезаются пазы, в которые витками укладывается толстый медный провод. В витках и индуцируется переменный электрический ток при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Магнитное поле создаётся ротором (рис. а). Он представляет собой электромагнит: на стальной сердечник сложной формы надета обмотка, по которой протекает постоянный электрический ток. Ток к этой обмотке подводится через щётки и кольца от постороннего источника постоянного тока.

Рис. Схема генератора переменного тока

На рисунке б приведена схема генератора переменного тока. Штрихами показано примерное расположение линий индукции магнитного поля ротора. При вращении ротора какой-либо внешней механической силой создаваемое им магнитное поле тоже вращается. При этом магнитный поток, пронизывающий витки обмотки статора, периодически меняется, в результате чего в них индуцируется переменный ток.

На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях — с помощью водяной турбины.

На рисунке а изображён внешний вид мощного гидрогенератора, а на рисунке б схематично показано его устройство, где цифрой 1 обозначен статор, цифрой 2 — ротор, а цифрой 3 — водяная турбина.

Рис. Внешний вид и устройство мощного гидрогенератора

Ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. Чем больше пар полюсов, тем больше частота переменного электрического тока, вырабатываемого генератором при данной скорости вращения ротора. Поскольку скорость вращения водяных турбин обычно невелика, то для создания тока стандартной частоты используют многополюсные роторы.

Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности и осветительной сети в России и многих других странах, равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течёт в одну сторону и 50 раз в другую. В некоторых странах (например, США) стандартная частота переменного тока равна 60 Гц.

Современные высоковольтные ЛЭП

Сила тока, вырабатываемого генераторами переменного тока, меняется со временем по гармоническому закону (т. е. по закону синуса или косинуса). На рисунке показан график изменения силы тока i со временем t.

Рис. График зависимости силы переменного тока от времени

Для передачи электроэнергии от электростанций в места её потребления служат линии электропередачи (ЛЭП). Чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии Q тратится на нагревание проводов и тем меньше доходит до потребителя:

Eпотребляемая = Eгенерируемая — Q

Уменьшение потерь электроэнергии при её передаче от электростанций к потребителям является важной задачей экономики.

Из закона Джоуля—Ленца (Q = I2Rt) следует, что уменьшить потери можно за счёт уменьшения сопротивления R проводов и силы тока I в них (что более эффективно, поскольку при уменьшении I в n раз Q уменьшается в n2 раз).

Сопротивление проводов будет тем меньше, чем больше площадь S их поперечного сечения и чем меньше удельное сопротивление ρ металла, из которого они изготовлены (так как R = ρl/S). Провода делают из меди или алюминия, так как среди относительно недорогих металлов они обладают наименьшим удельным сопротивлением. Увеличивать толщину проводов экономически невыгодно (ввиду увеличения расхода металла) и неудобно (из-за трудностей при их подвеске).

Поэтому существенного снижения потерь Q можно добиться только за счёт уменьшения силы тока I. Но при этом необходимо во столько же раз увеличить получаемое от генератора напряжение U, чтобы не снижать мощность тока Р (так как Р = UI1). Без такого преобразования силы тока и напряжения передача электроэнергии на большие расстояния становится невыгодной из-за существенных потерь.

Решение этой важнейшей технической задачи стало возможным только после изобретения трансформатора — устройства, предназначенного для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока.

Павел Николаевич Яблочков (1847—1894)

Русский электротехник и изобретатель. Изобрёл дуговую лампу («свеча Яблочкова»), сконструировал первый генератор переменного тока, трансформатор, сделал изобретения в области электрических машин и химических источников тока

Трансформатор был изобретён в 1876 г. русским учёным Павлом Николаевичем Яблочковым. В основе его работы лежит явление электромагнитной индукции. На рисунке а показан внешний вид трансформатора, а на рисунке б схематично изображены его основные части. Обратите внимание на то, что число витков в обмотках различно: в данном случае N2 > N1. Протекающий в первичной обмотке переменный ток создаёт (главным образом в сердечнике) переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает переменное электрическое поле. В результате действия этого поля на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение U2.

Рис. Внешний вид и схема устройства повышающего трансформатора

Величина U2 определяется из соотношения:

Значит, при N2 > N1 трансформатор будет повышающим (так как U2 > U1), а при N2 < N1 — понижающим (в данном случае U2 < U1).

Теперь вернёмся к вопросу о передаче электроэнергии от электростанции к месту её потребления. Напряжение, вырабатываемое генератором, обычно не превышает 25 кВ. А для оптимальной передачи электроэнергии на большие расстояния требуется напряжение порядка сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подаётся на расположенную неподалёку повышающую трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до нескольких сотен киловольт (в большинстве случаев оно не превышает 750 кВ), и под таким напряжением подаётся в ЛЭП. Поскольку такое высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочерёдно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 или 220 В, а затем — на предприятия или в жилые дома.

Схема передачи электроэнергии от электростанции к потребителю

Трансформаторы нашли широкое применение в быту. Например, при подзарядке сотового телефона имеющийся в зарядном устройстве трансформатор понижает напряжение, полученное из осветительной сети и равное 220 В, до 5,5 В, пригодного для телефона. В телевизоре имеется несколько трансформаторов (как понижающих, так и повышающих), поскольку для питания различных его узлов требуется напряжение от 1,5 В до 25 кВ.

Внешний вид силового масляного трансформатора

Домашнее задание.

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. Какой электрический ток называется переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?
2. Где используют переменный электрический ток?
3. Расскажите об устройстве и принципе действия промышленного генератора.
4. Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловой электростанции; на гидроэлектростанции?
5. Почему в гидрогенераторах используют многополюсные роторы?
6. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП и за счёт чего их можно уменьшить?
7. Для чего при уменьшении силы тока во столько же раз повышают его напряжение перед подачей в ЛЭП?
8. Расскажите об устройстве, принципе действия и применении трансформатора.

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники: 

http://www.tepka.ru/fizika_9/42.html

Компоненты генератора переменного тока — Компоненты генератора

«»

Если у вашей машины вышел из строя генератор, вы все равно можете на ней ездить; однако лучше этого не делать. БАХТУБ ДМИТРИЙ/Shutterstock

По большей части генераторы переменного тока относительно небольшие и легкие. Генераторы размером примерно с кокосовый орех, используемые в большинстве легковых автомобилей и легких грузовиков (включая большинство гибридов), сконструированы с использованием алюминиевого внешнего корпуса, поскольку легкий металл не намагничивается. Это важно, поскольку алюминий рассеивает огромное количество тепла, выделяемого при производстве электроэнергии, и поскольку 9Узел ротора 0003 создает магнитное поле.

Если вы внимательно осмотрите генератор, вы обнаружите, что у него есть вентиляционные отверстия как спереди, так и сзади. Опять же, это способствует рассеиванию тепла. Ведущий шкив прикреплен к валу ротора на передней части генератора. Когда двигатель работает, коленчатый вал вращает приводной ремень, который, в свою очередь, вращает шкив на валу ротора. По сути, генератор переменного тока преобразует механическую энергию двигателя в электроэнергию для аксессуаров автомобиля.

Реклама

На задней стороне генератора вы найдете несколько клемм (или точки соединения в электрической цепи). Наиболее распространенные клеммы включают в себя:

• Клемма S : Датчик напряжения батареи
• Клемма IG : Выключатель зажигания, который включает регулятор напряжения
• Клемма L : Замыкает цепь сигнальной лампы клемма : Выходная клемма главного генератора (подключена к аккумулятору)
• Клемма F : Полный байпас для регулятора

Охлаждение необходимо для эффективности генератора переменного тока. Старый агрегат легко определить по внешним лопастям вентилятора на валу ротора за шкивом. Современные генераторы переменного тока имеют охлаждающих вентилятора внутри алюминиевого корпуса. Эти вентиляторы работают одинаково, используя механическую энергию от вращающегося вала ротора.

Приступая к разборке генератора находим диодный выпрямитель (выпрямительный мост или ) , регулятор напряжения , контактные кольца и щетки . Регулятор распределяет мощность, создаваемую генератором переменного тока, и управляет выходной мощностью аккумулятора. Мост выпрямителя преобразует мощность, а щетки и токосъемные кольца помогают проводить ток к обмотке возбуждения ротора или проволочному полю. Теперь давайте расколем кокос.

Внутри генератора

При открытии генератора виден большой треугольный цилиндр полюса пальцев по окружности. Это ротор. Базовый генератор переменного тока состоит из ряда чередующихся пальцевых полюсных наконечников, размещенных вокруг проводов катушки, называемых обмотками возбуждения , которые наматываются на железный сердечник на валу ротора.

Поскольку мы знаем, что шкив крепится к валу, теперь мы можем визуализировать, как ротор вращается внутри статора. Узел ротора помещается внутри статора с достаточным пространством или допуском между ними, чтобы ротор мог вращаться на высоких скоростях, не ударяясь о стенку статора. На каждом конце вала установлены щетка и контактное кольцо.

Как мы уже кратко упомянули, генераторы переменного тока генерируют энергию за счет магнетизма. Треугольные пальцевые полюса, закрепленные по окружности ротора, расположены в шахматном порядке, поэтому северный и южный полюсы чередуются, поскольку они окружают проволочные обмотки возбуждения ротора. Эта чередующаяся картина создает магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение в статоре. Думайте о статоре как о перчатке ловца, поскольку он использует всю мощность, создаваемую вращающимся ротором.

Все эти компоненты работают вместе, чтобы дать нам мощность, необходимую для управления нашими автомобилями.

​

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Джош Бриггс и Кристен Холл-Гейслер
«Как работают генераторы»
9 июня 2008 г.
HowStuffWorks.com.
19 декабря 2022 г.

Генератор переменного тока: определение, функции, детали, типы, работа, выпуск

Большинство пользователей транспортных средств никогда не понимают, в чем секрет самозаряжающихся автомобилей, ну, вы узнаете о генераторах здесь. Вы должны знать, что аккумулятор может выйти из строя, но генератор следует спрашивать, когда он разряжается. Это система зарядки, которая увеличивает мощность аккумулятора двигателя.

Генераторы находятся в передней части двигателя и приводятся в движение коленчатым валом. есть разные виды и дизайны. Генератор с постоянным магнитом для магнитного поля известен как магнето, а генераторы переменного тока на электростанциях, приводимые в движение паровыми турбинами, называются турбогенераторами. Тем не менее, основной функцией генераторов переменного тока в любом механическом приложении является зарядка их электрических устройств.

Ранние автомобили использовали отдельный приводной ремень для привода шкива генератора. Но в современных автомобилях поликлиновой ремень или один ремень приводит в движение все узлы, используя мощность коленчатого вала. Большинство генераторов устанавливаются с помощью кронштейна, который крепится болтами к двигателю в определенной точке. Один из кронштейнов находится в фиксированном положении, а другой регулируется, чтобы можно было правильно натянуть приводной ремень.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, детали, схему, типы, принципы работы и худшие признаки генератора переменного тока, используемого в автомобильном двигателе.

Read More: Understanding Engine Starter Motor

Contents

• 1 Alternator Definition
• 2 Functions of Alternators
• 3 Major Components of an Alternator
  • 3. 1 Regulator:
  • 3.2 Rectifier:
  • 3.3 Rotor:
  • 3.4 Контактные кольца:
  • 3,5 Слипко -кольцо Типы:
• 5 Принцип работы
• 6 Признаки неисправного и неисправного генератора
  • 6.1 Пожалуйста, поделитесь!

Определение генератора переменного тока

Генератор переменного тока можно определить как электрический генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую. Работа совершается в виде переменного тока. Электрические компоненты состоят из вращающегося магнитного поля с неподвижным якорем, что делает его конструкцию менее сложной и дешевой.

Автомобильная зарядная система состоит из трех основных частей: аккумуляторной батареи, регулятора напряжения и генератора переменного тока. Без этих трех система зарядки неполноценна, хотя генераторы теперь оснащены регуляторами напряжения. Генератор переменного тока работает с аккумуляторной батареей, чтобы генерировать энергию для электрических компонентов автомобиля, таких как внутреннее и внешнее освещение и т. д.

Что ж, генераторы переменного тока получили свое название от термина «переменный ток» (AC), поскольку они производят энергию за счет электромагнетизма. Этот электромагнетизм формируется через отношения статора и ротора. Это будет дополнительно объяснено ниже этой статьи.

Функции генераторов переменного тока

Ниже приведены функции генераторов переменного тока

• Основная функция генератора переменного тока заключается в зарядке автомобильного аккумулятора, чтобы обеспечить питание других электрических компонентов автомобиля.
• Заряженный аккумулятор обеспечивает электроэнергию, необходимую для запуска двигателя стартера. И
• Когда автомобиль работает, генераторы вырабатывают энергию для питания электрической системы и аккумулятора.

Генераторы действуют как генераторы, поскольку они работают одинаково. Шкив вращается и создает постоянный ток (DC). Во время вращения переменный ток (AC) проходит через магнитное поле, которое создает электрический ток.

Основные компоненты генератора переменного тока

Ниже перечислены компоненты генератора переменного тока и их функции:

Регулятор:

Регулятор напряжения — это деталь, которая регулирует количество энергии, подаваемой от генератора к аккумуляторной батарее. Он контролирует процесс зарядки, поскольку разработан с различными функциями и работает в зависимости от их приложений.

Выпрямитель:

Выпрямитель используется для преобразования переменного тока (DC) в постоянный ток (DC) в процессе зарядки.

Ротор:

Ротор — это деталь, которая вращается внутри генератора переменного тока и приводит во вращение шкив и ременную систему. Он действует как вращающийся электромагнит.

Токосъемные кольца:

Токосъемные кольца служат для получения постоянного тока и питания ротора.

Торцевой подшипник с контактным кольцом:

Подшипники генератора предназначены для поддержания вращения вала ротора.

Статор:

Статор представляет собой железное кольцо, вокруг которого намотано несколько витков проволоки. часть статора служит корпусом генератора переменного тока, создавая электрический ток при создании магнитного поля.

Подшипник со стороны привода:

Подшипники со стороны привода также поддерживают вращение вала ротора.

Шкив:

Шкив представляет собой деталь, соединенную с валом ротора и системой приводного ремня. Хотя вращение получается от двигателя, передаваемого приводным ремнем на шкив. Вращение вызывает процесс зарядки.

Генераторы содержат несколько функциональных крошечных компонентов, хотя мы объяснили несколько основных. но внутри электрического устройства мы можем найти диодный выпрямитель или выпрямительный мост, регулятор напряжения, контактные кольца и щетки. Мы также можем найти обмотку возбуждения ротора, полюса пальцев, обмотку возбуждения, статор и т. д.

Подробнее: Принцип работы сварки трением

Подпишитесь на нашу рассылку новостей различного назначения:

IG Клемма – это выключатель зажигания, который включает регулятор напряжения.

S Клемма – точка подключения, измеряющая напряжение аккумуляторной батареи.

L Клемма – замыкает цепь на контрольную лампу.

B Клемма – основная выходная клемма генератора. Он подключен напрямую к аккумулятору.

F Клемма – полнополевой байпас для регулятора.

Типы генераторов переменного тока

Генераторы классифицируются по многим признакам в зависимости от их конструкции и области применения. Ниже приведены 5 типов генераторов в зависимости от их применения:

Автомобильные генераторы — используются в современных автомобилях.

Генераторы для дизель-электрических локомотивов – используются в дизель-электрических моторвагонах.

Радиогенераторы – используются для низкочастотной радиопередачи.

Судовые генераторы – используются в судостроении

Бесщеточные генераторы переменного тока – используются в качестве основного источника энергии на электростанциях.

Подробнее: Что нужно знать о двигателях с турбонаддувом

Генераторы переменного тока (альтернаторы) также подразделяются на категории в зависимости от конструкции:

Генераторы с гладкими цилиндрами:

Генераторы с гладкими цилиндрическими конструкциями, используемые для паровой турбины управляемый генератор. Ротор выполнен из цельного гладкого цилиндра из кованой стали, в котором выфрезеровано определенное количество пазов для размещения катушек возбуждения. Он вращается с очень высокой скоростью, так как может содержать от 2 до 4 полюсов турбогенератора, работающего со скоростью 36000 об/мин или 1800 об/мин соответственно.

Типы с явно выраженными полюсами:

Эти типы генераторов используются в качестве средне- и низкоскоростных генераторов. Он содержит большое количество выступающих полюсов с сердечниками, прикрепленными болтами к тяжелому магнитному колесу. Магнитное колесо изготовлено из чугуна или стали с хорошими магнитными свойствами. Эти генераторы выглядят как большое колесо, но в основном используются для низкоскоростных турбин, например, на электростанции Hydel. Но они классифицируются по их большому диаметру и короткой осевой длине.

Принцип работы

Работа автомобильного генератора переменного тока довольно проста и менее сложна. Он содержит две обмотки, такие как статор (неподвижная внешняя обмотка) и ротор (вращающаяся внутренняя обмотка). Регулятор напряжения подает напряжение на обмотку ротора, которая возбуждает и превращает его в магнит. Через шкив ротор вращается двигателем через приводной ремень.

Поскольку магнитное поле создается вращающимся ротором, оно индуцирует переменный электрический ток в неподвижной обмотке статора. Диоды помогают преобразовывать переменный ток в постоянный, необходимый для электрической системы автомобиля. Как правило, регуляторы напряжения встроены в генератор. Они контролировали выходное напряжение.

Автомобильные генераторы переменного тока относительно малы и легки и имеют внешний алюминиевый корпус. этот легкий металл не намагничивается, поэтому во время процесса выделяется тепло, а узел ротора создает магнитное поле. На передней и задней части генератора есть вентиляционные отверстия, которые также помогают рассеивать тепло.

Во время работы двигателя коленчатый вал вращает приводной ремень, который вращает шкив генератора. И когда генератор вращается, вырабатывается ток. Вот почему говорят, что генераторы переменного тока преобразуют механическую энергию двигателя в электрическую энергию для компонентов автомобиля.

Водное видео о работающих генераторах:

Подробнее: Все, что вам нужно знать о карбюраторе

Симптомы неисправного генератора

наиболее распространенными симптомами, которые часто возникают в системе зарядки автомобиля, является индикатор нагревания значка аккумулятора на приборной панели, который будет гореть во время движения. Обычно сигнальная лампа загорается при включении зажигания автомобиля, но гаснет при запуске двигателя. Постоянное свечение указывает на проблему с системой зарядки двигателя. Профессионал должен осмотреть двигатель, так как сигнальная лампа прямо не говорит о том, что проблема в генераторе. А вот генератор — общая проблема для такого знака.

При слабой системе зарядки вы увидите, что подсветка приборной панели и фары тускнеют на холостом ходу, но становятся ярче при включении двигателя. Эта проблема может быть вызвана слабым генератором, неисправной батареей, плохим соединением батареи или ослабленным поликлиновым ремнем. Жужжание или визг генератора – еще один признак неисправности генератора. Это может быть вызвано неисправным подшипником внутри генератора.

К наиболее распространенным проблемам с генератором относятся изношенные контактные кольца, изношенные угольные щетки или неисправный регулятор напряжения. При восстановлении генератора подшипники, регулятор напряжения, щетки и некоторые мелкие детали обычно заменяются новыми.