5ecf1da06b11593d716714ff834cba23.jpg

Зависимость мощности и кпд генератора

СОДЕРЖАНИЕ
0
90 просмотров
14 февраля 2020

Подготовка элехтровоза к запуску в эксплуатацию

Общие указания
Подготовка пневматического оборудования, системы вентиляции и кондиционирования
Подготовка механической части
Подготовка тяговых электродвигателей
Подготовка вспомогательных машин
Подготовка электрических аппаратов
Подготовка аккумуляторной батареи
Подготовка прочего электрооборудования и монтажа
Подготовка к проверке электрической схемы
Проверка электрической схемы при опущенном токоприемнике
Проверка электрической схемы под контактным проводом
Подготовка электровоза к работе в зимних условиях
Подготовка электровоза к эксплуатации после хранения

Выпускаемая продукция

    Научно-исследовательский центр ВИНДЭК разрабатывает и изготовляет ветроустановки и тихоходные генераторы. Мы можем поставить полностью укомплектованную ветроэлектростанцию с мачтой, кабелем, преобразователем и аккумуляторами. Можем поставить отдельно тихоходный электрогенератор.

    Генераторы переменного тока ВИНДЭК предназначены для ветряных электростанций и микро ГЭС. Они имеют малые рабочие обороты и малый момент страгивания. Генераторы выпускаются как обращенной конструкции, когда вращается корпус генератора, так и обычной, с вращающимся валом. Генераторы переменного тока изготовлены с возбуждением от неодимовых РЗМ магнитов. Постоянные магниты имеют защитное Ni – Zn покрытие, что обеспечивает гарантийный срок на магниты 10 лет.

    Заказать генераторы у нас может любой желающий. Срок исполнения единичного заказа 1-2 месяца. Срок исполнения партии генераторов– 1мес.

Структура обозначния электрогенераторов .

ВГБЖ -05(12)/650-28,5-03_

ВГ – вентильный генератор

   – БЖ без железа якоря
      – 05 –мощность
         (12) – число полюсов
            /650 – номинальная частота вращения (может не указываться)
               -28,5 –номинальное выходное напряжение,В ( может не указываться)
                  -03 – исполнение
                        _ индекс В – для вертикальноосевых ВЭУ,
                        _ индекс Г- горизонтальноосевых ВЭУ.

ВГБЖ – 02(64)/28,5-200-02

200 Вт
28,5 В
200 об/мин
10 кг
25 200* руб. На 1 января 2007г.

Момент страгивания – практически равен 0 (равен моменту трения подшипников).

ВГ-05(12)/650-04

500 Вт
28,5 В
650 об/мин
11кг

12 600* руб
На 1 января 2007г.

На фланцевой щит корпуса, легко может быть установлено ветроколесо. Такими генераторами комплектуются ветроэлектростанции Виндэк и Сапсан.

ВГ-1(12)/450-04(слева)

1 кВт
57/114 В
450 об/мин
19 800*
руб. На 1 января 2007г.

Такими генераторами комплектуются ветроэлектростанции ВИНДЭК и Сапсан.

ВГ-05(12)-03(справа)

500 Вт
28,5 В
650 об/мин
11 кг

12 600 руб.
На 1 января 2007г.

На генераторе ВГ-05(12)-03 ветроколесо крепится на шпильки корпуса. Такими генераторами комплектуется ВЭУ «Форвард-05».

   
«Сапсан -1»   “Техспецснаб”
г. Одесса
  “Форвард 05”

ВГ – 5(28)/114-300-02В и 02Г

5 кВт
114 В

300 об/мин
95 кг

96 000* руб.
На 1 января 2007г.

Предназначены для работы в составе ветряных электростанций и МикроГЭС.

Генераторы с исполнением 02В предназначены для вертикальноосевых ветротроколес и гидротурбин, а 02 Г – горизонтальноосевых.

ГП-15-100-140-1В

15 кВт
114 – 140 В
100 об/мин
495 кг

360 000* руб.
На 1 января 2007г.

Предназначен для работы в составе ветряной электростанции вертикальноосевого исполнения.

* В связи изменением цен на магниты необходимо уточнить цену на продукцию при заказе.

Основные характеристики генераторов переменного тока

  BГБЖ-
0,15(36)/
200-27,5
ВГБЖ –
02(64)/
28,5-200
B Г-02(12)/
1500
(ВГ-02(12)750)

ВГ-
05(12)-
03

ВГ-
05(12)-
04

ВГБЖ
-0,8(36)
600-03

ВГ-1
(12)450

ВГ-1
(12)/650

ВГБЖ
-1,5(36)
600-03

Мощность, Вт

150 200 200 500 800 1500(500)/1000 1500

Напряжение, В

28,5 28,5 14/28,5 28,5 28,5 57(114)/57 57

Частота вращения, об/мин

200 200 1500/750 650 600 450(300)/650 600

Момент страгивания, Нм

0,01 0,1/0,2 0,25-0,5 0,01 0,5-0,9/0.3 0,01

КПД

0,75 90 0,72/0,7 0,7 0,75 0,75/0.8 0,9

Масса, кг

13 10 4,5/6 9,6/11 14 19/11 16

Габаритные размеры, мм:

  • длина
  • диаметр
  • диаметр вала
  • длина вала

180(120)
300
25
60

80
300
40
60

120/140
90
20
60

160/180
155
25/29
90

180(120)
300
25
60

250/180
155
29
90

210
300
35
60

Исполнение

02
Обр

02
Обр

03
Обр

03 и 04
Обр.

03
Обр
03
Обр
02
Обр

Стоимость, тыс.руб. 1шт

25,2 25,2 5,5/7,2 12,6 30 19,8/14,4 36

партии от 5 шт.

23,4          

* В связи изменением цен на магниты необходимо уточнить цену на продукцию при заказе.

 

ВГ-5(28)/300

ВГ-5(28)/150

ВГ-10(28)/300 ГП-15-100-140-1В

Мощность, кВт

5 10 15

Напряжение, В

57/114 114/228 100

Частота вращения, об/мин

300/150 300 114/140

Момент страгивания, Нм

1,5 1,5 2 – 4

КПД

0,85 0,85 0,85

Масса, кг

120/200 120/200 495

Габаритные размеры, мм:

  • длина
  • диаметр
  • диаметр вала
  • длина вала

370
295
60
100

370
295
60
100

1202х1700х1700
80

Исполнение

02Г и 02В. 03 В
Необр.

02Г и 03 В
Необр.

Стоимость, тыс.руб. 1шт

96/156 168 360

партии от 5 шт.

    354

* В связи изменением цен на магниты необходимо уточнить цену на продукцию при заказе.

НИЦ «Виндэк» тел     8-916-930-50-17       8-903-564-62-69
. E – mail : WINDEC @mail .ru ,

Адрес: Россия, 105005, г .Москва, ул.Радио, 17. Web : windec .mail 333.сом

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.

Условия работы генератора переменного тока

Частота вращения генератора

Использование генератора (создаваемая энергия на килограмм массы) увеличивается с ростом оборотов двигателя. Поэтому необ­ходимо использовать максимально высокое передаточное отношение между генерато­ром и коленчатым валом двигателя

Однако важно, чтобы при максимальных оборотах двигателя не превышались максимально допустимые обороты генератора. Макси­мально допустимые обороты автомобильных генераторов определяются расширением клювообразных полюсов и сроком службы шарикоподшипников

Типичные значения для максимальных оборотов автомобильных генераторов находятся в диапазоне 18 000 — 22 000 мин-1. Передаточное отношение для легковых автомобилей находится в пределах 1:2,2—1:3, а для грузовых автомобилей 1:5.

Охлаждение генератора

Потери при преобразовании механической энергии в электрическую приводят к нагреву деталей генератора. Для охлаждения боль­шинства современных автомобильных гене­раторов используется окружающий воздух в моторном отсеке. Если его недостаточно для охлаждения генератора, то подходящими решениями для адекватного охлаждения становятся нагнетание воздуха из более про­хладных мест и жидкостное охлаждение.

Вибрации двигателя

Генератор, в зависимости от условий мон­тажа и вибрационных характеристик дви­гателя, может подвергаться вибрационным ускорениям 500-800 м/с2. Таким образом, крепления и компоненты генератора под­вержены воздействию значительных сил. Поэтому совершенно необходимо избегать критических значений частоты собственных колебаний в генераторе.

Климат моторного отсека автомобиля

Генератор подвергается воздействию брызг воды, грязи, масла и распыленного топлива, а также соли, песка и гравия. Генератор должен защищаться от коррозии, чтобы можно было предотвратить образование путей утечки тока между деталями, находящимися под напря­жением.

Акустика генератора

Жесткие требования к уровню шума в совре­менных автомобилях и отличная плавность работы современных двигателей внутрен­него сгорания требуют тихо работающих генераторов. Наряду с фасками на пальцах генераторов с клювообразными полюсами, уменьшающими жесткое прерывание маг­нитного потока на краях пальцев, существуют и другие возможности уменьшения шума, создаваемого магнитами автомобильных ге­нераторов. Можно использовать следующее: во-первых, пять фаз в пентаграммном соеди­нении (рис. «Пятифазная обмотка статора с пентаграммным соединением с подключенным мостовым выпрямителем» ) и, во-вторых, две трехфазных системы, электрически смещенных на 30°.

Сравнение характеристик внешне коммутируемых электрических двигателей

Ниже представлены сравнительные характеристики внешне коммутируемых электродвигателей, в ракурсе применения в качестве тяговых электродвигателей в транспортных средствах.

  • Сравнение механических характеристик электродвигателей разных типов при ограниченном токе статора

  • Зависимость мощности от скорости вращения вала для двигателей разных типов при ограниченном токе статора

Параметр СРД-ПМ СДОВ
Постоянство мощности во всем диапазоне скоростей
Момент к току статора
Эффективность (КПД) во всем рабочем диапазоне
Вес

Примечание:
Оранжевый цвет – низкий показатель, желтый цвет – средний показатель, светло-желтый цвет – высокий показатель.

Аббревиатура:

  • АДКР –
  • СДПМП –
  • СДПМВ –
  • СРД-ПМ – синхронный реактивный двигатель с постоянными магнитами (синхронный гибридный двигатель)
  • СДОВ – синхронный двигатель с обмоткой возбуждения

В соответствии с выше приведенными показателями гибридный синхронный электродвигатель, а именно синхронный реактивный электродвигатель со встроенными постоянными магнитами, является наиболее подходящим для применения в качестве тягового электродвигателя в автомобилестроении (выбор проводился для концепта автомобилей BMW i3 & BMW i8). Использование реактивного момента обеспечивает высокую мощность в верхнем диапазоне скоростей. Более того такой двигатель обеспечивает очень высокую эффективность (КПД) в широком рабочем диапазоне .

Основное предназначение

Генераторы широко используются для производства электроэнергии и представляют собой огромные машины, вырабатывающие ток высокой мощности. Однако не все разновидности имеют такие габариты. Устройства, применяемые в автотранспорте, используются в качестве источников U. Это очень удобно, так как ходовая часть транспорта совершает механические движения и глупо не воспользоваться этим видом энергии для вращения ЭГ.

Генераторы трёхфазного типа переменного тока применяются вместе с мостовым выпрямителем и используются для зарядки аккумулятора. Кроме того, они используются для питания электропотребителей, например, системы зажигания, световой сигнализации и освещения, бортового компьютера и так далее. Подключается устройство к регулятору U, благодаря которому величина U остается постоянной. В авто применяются устройства переменного тока, так как они имеют меньшие размеры относительно своих собратьев — ЭГ постоянного U.

Типы генераторов с клювообразными полюсами

Генераторы с клювообразными полюсами полностью заменили стандартно исполь­зовавшиеся ранее генераторы постоянного тока. При равной выходной мощности гене­ратор с клювообразными полюсами имеет меньшую на 50 % массу, а также значительно дешевле в изготовлении. Крупномасштабное применение (в начале 1960-х годов) стало возможным только благодаря компактным, мощным, недорогим и надежным кремние­вым диодам.

Генераторы на компактных диодах

Классическая конструкция автомобильного генератора характеризуется большим внеш­ним вентилятором, обеспечивающим одно­поточную осевую вентиляцию (рис. «Генераторы на компактных диодах» ). По­скольку выпрямитель, регулятор и система щеток и коллекторных колец располагаются внутри торцевого щита, то вал внутри кол­лекторных колец должен быть относительно толстым, чтобы передавать силы ременного привода на внешний шарикоподшипник. Поэтому коллекторные кольца имеют боль­ший диаметр, ограничивающий срок службы щеток.

Компактные генераторы

Генераторы современных легковых автомо­билей (рис. «Компактный генератор» ) охлаждаются двух поточной вентиляцией, обеспечиваемой двумя вну­тренними вентиляторами. Охлаждающий поток направляется из окружающего воздуха вдоль оси и выходит из генератора радиально вблизи лобовых частей статорных обмоток через щели в подшипниковых щитках со стороны привода и со стороны контактных колец.

Основные преимущества генератора компактной конструкции:

  • Высокая степень использования благодаря высокой максимальной частоты вращения;
  • Низкие аэродинамические шумы благо­даря небольшому диаметру вентиляторов;
  • Низкий уровень магнитного шума;
  • Большой срок службы щеток из-за мень­шего размера диаметра контактного кольца.

Бесщеточные генераторы

Являются вариацией специальной конструк­ции клювообразно-полюсного устройства, в котором вращаются только клювообразные полюсы, тогда как обмотка возбуждения остается неподвижной. Одна из полюсных половин удерживается напротив другой по­люсной половины посредством немагнитного кольца. Магнитный поток, кроме нормаль­ного рабочего зазора, должен пересекать два дополнительных воздушных зазора. С помо­щью этой конструкции выпрямитель подает ток в обмотку возбуждения непосредственно через регулятор напряжения, поэтому контактные кольца и скользящие контакты не нужны. Это расположение позволяет из­бежать износа, характерного для системы с щетками и коллекторными кольцами, по­зволяя проектировать генераторы с гораздо большим сроком службы. Поэтому они под­ходят для использования, например, в строи­тельной и железнодорожной технике. Масса такого устройства несколько больше, чем у генераторов с клювообразными полюсами и токосборными кольцами той же мощности.

Безобмоточный ротор также используется в генераторах с жидкостным охлаждением (рис. «Генератор с жидкостным охлаждением и безобмоточным ротором» ). В случае с этим генератором охлаж­дающая жидкость двигателя течет по всей рубашке задней части корпуса генератора. Электронные компоненты монтируются на передней крышке, находящейся со стороны привода.

В следующей статье я расскажу о системе пуска автомобиля.

Основные параметры электродвигателя

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) – векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

,

  • где M – вращающий момент, Нм,
  • F – сила, Н,
  • r – радиус-вектор, м

Справка: Номинальный вращающий момент Мном, Нм, определяют по формуле

,

  • где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
  • nном – номинальная частота вращения, мин-1

Начальный пусковой момент – момент электродвигателя при пуске.

Справка: В английской системе мер сила измеряется в унция-сила (oz, ozf, ounce-force) или фунт-сила (lb, lbf, pound-force)

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя – это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Мощность электродвигателя постоянного тока

Механическая мощность

Мощность – физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

,

  • где P – мощность, Вт,
  • A – работа, Дж,
  • t – время, с

Работа – скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы .

,

где s – расстояние, м

Для вращательного движения

,

где – угол, рад,

,

где – углавая скорость, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Справка: Номинальное значение – значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений.

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя – характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

,

  • где – коэффициент полезного действия электродвигателя,
  • P1 – подведенная мощность (электрическая), Вт,
  • P2 – полезная мощность (), Вт
  • При этом

потери в электродвигатели обусловлены:
электрическими потерями – в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
магнитными потерями – потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
механическими потерями – потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
дополнительными потерями – потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

где n – частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции – скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

,

  • где J – момент инерции, кг∙м2,
  • m – масса, кг

Справка: В английской системе мер момент инерции измеряется в унция-сила-дюйм (oz∙in∙s2)

1 oz∙in∙s2 = 0,007062 kg∙m2 (кг∙м2)

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

,

где – угловое ускорение, с-2

,

Справка: Определение момента инерции вращающейся части электродвигателя описано в ГОСТ 11828-86

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) – напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики .

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени – это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

,

где – постоянная времени, с

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Основные неисправности

Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.

Механические неисправности

Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.

Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.

Электрические неисправности

Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.

Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.

КПД генератора переменного тока

КПД генератора представ­ляет собой отношение мощности, которая подается на какое-либо устройство, к мощ­ности на выходе. Потери неизбежны для всех процессов, при которых механическая энер­гия преобразуется в электрическую. Потери в генераторе с клювообразными полюсами классифицируются следующим образом (рис. «Распределение потерь генератора, рассчитанного на ток 220 А).

Потери в генераторе с клювообразными полюсами

Потери в меди обмоток статора и ротора

Омические потери в обмотках статора и об­мотке ротора называются потерями в меди. Они пропорциональны квадрату тока.

Потери в железе в пластинчатом сердечнике статора

Потери в железе — результат гистерезиса и вихревых токов, наводимых переменными магнитными полями в железе статора и ро­тора.

Потери вихревых токов на поверхности клювообразных полюсов

Потери вихревых токов на поверхности клю­вообразных полюсов вызваны колебаниями магнитного потока из-за наличия пазов в статоре.

Потери в выпрямителе генератора

Потери в выпрямителе вызываются падением напряжения на диодах. Их можно уменьшить и, соответственно, поднять КПД путем ис­пользования полупроводников с меньшим падением напряжения — например, высоко­эффективных диодов (HED).

Механические потери генератора

Механические потери включают трение, воз­никающее в роликовых подшипниках и кон­тактных кольцах, аэродинамическое трение в вентиляторе. Прежде всего, имеются потери мощности (необходимой для приведения в действие самого вентилятора) которые уве­личиваются с повышением частоты враще­ния.

К ним относятся и аэродинамические потери, вызванные вентилятором и клюво­образными полюсами.

В обычном режиме эксплуатации генератор ра­ботает в диапазоне частичной нагрузки. В этом случае КПД на средних оборотах составит 70-80 %. Использование более крупного (и более тяжелого) генератора позволяет ему работать в более благоприятном диапазоне частичной нагрузки при той же электрической нагрузке. Увеличение КПД, обеспечиваемое более крупным генератором, с избытком компенсирует потери в экономии топлива, связанные с большей массой. Однако следует учитывать более высокий момент инерции в ременном приводе.

Виды приборов

Несмотря на одинаковое строение, они применяются в различных видах устройств и типах транспорта. Определённый тип ЭГ применяется в различных ситуациях. Выделяют основные виды устройств-генераторов, которые классифицируются по типу применения:

  • автомобильный;
  • электрический;
  • инвентарный;
  • дизельный;
  • синхронный;
  • асинхронный;
  • электрохимический.

Основным предназначением автомобильного аккумулятора является вращение коленвала. Применяется новый тип — гибридный генератор, выполняющий роль стартера. Основным принципом работы можно считать использование для включения зажигания, при этом I течёт по контактным кольцам, а затем к щелочной части. Далее переходит на обмотку возбуждения, образовывается магнитное поле и запускается ротор, создающий электромагнитные волны.

Эти волны пронизывают обмотку статора. После происходит возникновение переменного тока на выходе обмотки. Если генератор осуществляет работу в режиме самовозбуждения, то при этом частота вращения увеличивается до допустимого значения, а переменный ток преобразуется в постоянный при помощи выпрямителя.

Электрогенератор выполняет функции преобразователя механической энергии в электрическую. Источников может быть много: вода, пар, ветер, ДВЗ и другие сторонние силы, оказывающие механическую работу на ротор генератора.

Очень распространён инверторный тип ЭГ. Он представляет собой автономный источник питания, который производит качественную электрическую энергию. Применяется практически везде и является очень надежным источником питания, при котором отсутствуют любые скачки U. Основной принцип действия:

  • вырабатывается переменный высококачественный ток, который при помощи диодного моста выпрямляется;
  • постоянный ток накапливается в аккумуляторах;
  • из аккумуляторов при помощи инвертора происходит преобразование в переменный стабилизированный ток.

Ещё одним отличным и долговечным вариантом является дизельный ЭГ, преобразующий энергию топлива в электрическую. Топливо сгорает и преобразовывается из химического вида энергии в тепловую. Затем тепловая энергия преобразовывается в механическую. Затем происходит трансформация по старой схеме: механическая энергия в электрическую.

В синхронном ЭГ ротор выполняет роль постоянного магнита с полюсами, число которых колеблется от 2 и более. Однако должна соблюдаться кратность 2. Во время запуска ротор генерирует слабое электромагнитное поле, но в процессе увеличения частоты вращения появляется ток в обмотке возбуждения. Во время этого процесса появляется U, поступающее на устройство, контролирующее его значение при изменении электромагнитного поля. Генераторы синхронного типа отлично зарекомендовали себя благодаря стабильно вырабатываемому U. Однако у них есть существенный недостаток — возможна перегрузка по току, а также наличие щёточного узла, который приходится иногда обслуживать.

Принцип работы ЭГ асинхронного типа основан на постоянном нахождении в режиме «торможения с подвижной частью», вращающейся с опережением. Ротор бывает фазным и короткозамкнутым. Вспомогательное магнитное поле создаётся при помощи обмотки возбуждения и продолжает индуцироваться в роторе. От количества оборотов зависит частота тока и U.

Очень интересным источником электричества является электрохимический генератор. Энергия электрического типа получается из водорода. Он является химическим источником тока, так как проходит реакция этого типа взаимодействия молекул кислорода и водорода.

Однако этот источник довольно опасен. Ведь водород может и взорваться при больших количествах, а кислород выполняет роль катализатора. В очаге взрыва водорода произойдёт значительное возгорание, так как кислород усилит горение.

Кроме того, при использовании ЭГ нужно совместно с ними применять и устройства, регулирующие параметры U и частоты. Принцип работы устройства заключается в поддержании постоянных значений U и других параметров электроэнергии для качественного питания потребителей. Регулятор также защищает генератор от перегрузок и аварийного режима. При возникновении аварийной ситуации при наличии регулятора, генератор не запустится и останется в выключенном состоянии. Это возможно при КЗ в цепи потребителей. Эти приборы улавливают U, частоту и I, а также Ф.

Области применения электродвигателей

Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии .

  • Электродвигатели используются повсеместно, основные области применения:
  • промышленность: насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, движущая сила для других машин и др.
  • строительство: насосы, вентиляторы, конвейеры, лифты, системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха и др.
  • потребительские устройства: холодильники, кондиционеры, персональные компьютеры и ноутбуки (жесткие диски, вентиляторы), пылесосы, стиральные машинки, миксеры и др.
ЭД1 Функции Области применения
Вращающиеся электродвигатели Насосы Системы водоснабжения и водоотведения
Системы перекачки охлажденной или нагретой воды, системы отопления, ОВК2, системы полива
Системы канализации
Перекачка нефтепродуктов
Вентиляторы Приточно-вытяжная вентиляция, ОВК2, вентиляторы
Компрессоры Системы вентиляции, холодильные и морозильные установки, ОВК2
Накопление и распределение сжатого воздуха, пневматические системы
Системы сжижения газа, системы перекачки природного газа
Вращение, смешивание, движение Прокатный стан, станки: обработка металла, камня, пластика
Прессовое оборудование: обработка алюминия, пластиков
Обработка текстиля: ткачество, стирка, сушка
Смешивание, взбалтывание: еда, краски, пластики
Транспорт Пассажирские лифты, эскалаторы, конвейеры
Грузовые лифты, подъемные краны, подъемники, конвейеры, лебедки
Транспортные средства: поезда, трамваи, троллейбусы, автомобили, электромобили, автобусы, мотоциклы, велосипеды, зубчатая железная дорога, канатная дорога
Угловые перемещения (шаговые двигатели, серводвигатели) Вентили (открыть/закрыть)
Серво (установка положения)
Линейные электродвигатели Открыть/закрыть Вентили
Сортировка Производство
Хватать и перемещать Роботы

Примечание:

  1. ЭД – электродвигатель
  2. ОВК – системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха

Список источников

  • motorsguide.ru
  • TechAutoPort.ru
  • www.asutpp.ru
  • rosinmn.ru
  • poezdvl.com
  • engineering-solutions.ru
  • press.ocenin.ru

Похожие статьи

Комментировать
0
90 просмотров

Если Вам нравятся статьи, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзене, чтобы не пропустить свежие публикации. Вы с нами?

Adblock
detector