Что такое генератор постоянного тока
Перейти к содержимому

Что такое генератор постоянного тока

  • автор:

Генераторы постоянного тока

Генераторы постоянного тока

Работа генератора основана на использовании закона электромагнитной индукции, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле и пересекающем магнитный поток, индуцируется э д. с.

Одной из основных частей машины постоянного тока является магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток. Магнитная цепь машины постоянного тока (рис. 1) состоит из неподвижной части — статора 1 и вращающейся части — ротора 4. Статор представляет собой стальной корпус, к которому крепятся другие детали машины, в том числе магнитные полюсы 2. На магнитные полюсы насаживается обмотка возбуждения 3, питаемая постоянным током и создающая основной магнитный поток Ф0.

Магнитная цепь машины постоянного тока с четырьмя полюсами

Рис. 1. Магнитная цепь машины постоянного тока с четырьмя полюсами

Листы, из которых набирают магнитную цепь ротора: а — с открытыми пазами, б — с полузакрытыми пазами

Рис. 2. Листы, из которых набирают магнитную цепь ротора: а — с открытыми пазами, б — с полузакрытыми пазами

Ротор машины набирают из стальных штампованных листов с пазами по окружности и с отверстиями для вала и вентиляции (рис. 2). В пазы (5 на рис. 1) ротора закладывается рабочая обмотка машины постоянного тока, т. е. обмотка, в которой основным магнитным потоком индуцируется э. д. с. Эту обмотку называют обмоткой якоря (поэтому ротор машины постоянного тока принято называть якорем).

Значение э. д. с. генератора постоянного тока может изменяться, но ее полярность остается постоянной. Принцип действия генератора постоянного тока показан на рис. 3.

Полюсы постоянного магнита создают магнитный поток. Представим, что обмотка якоря состоит из одного витка, концы которого присоединены к различным полукольцам, изолированным друг от друга. Эти полукольца образуют коллектор, который вращается вместе с витком обмотки якоря. По коллектору при этом скользят неподвижные щетки.

При вращении витка в магнитном поле в нем индуцируется э. д. с

где В — магнитная индукция, l — длина проводника, v — его линейная скорость.

Когда плоскость витка совпадает с плоскостью осевой линии полюсов (виток расположен вертикально), проводники пересекают максимальный магнитный поток и в них индуцируется максимальное значение э. д. с. Когда виток занимает горизонтальное положение, э. д. с. в проводниках равна нулю.

Направление э. д. с. в проводнике определяется по правилу правой руки (на рис. 3 оно показано стрелками). Когда при вращении витка проводник переходит под другой полюс, направление э. д. с. в нем меняется на обратное. Но так как вместе с витком вращается коллектор, а щетки неподвижны, то с верхней щеткой всегда соединен проводник, находящийся под северным полюсом, э. д. с. которого направлена от щетки. В результате полярность щеток остается неизменной, а следовательно, остается неизменной по направлению э. д. с. на щетках — ещ (рис. 4).

Простейший генератор постоянного тока

Рис. 3. Простейший генератор постоянного тока

Изменение во времени э.д.с. простейшего генератора постоянного тока

Рис. 4. Изменение во времени э.д.с. простейшего генератора постоянного тока

Хотя э. д. с. простейшего генератора постоянного тока постоянна по направлению, по значению она изменяется, принимая за один оборот витка два раза максимальное и два раза нулевое значения. Э. д. с. с такой большой пульсацией непригодна для большинства приемников постоянного тока и в строгом смысле слова ее нельзя назвать постоянной.

Для уменьшения пульсаций обмотку якоря генератора постоянного тока выполняют из большого числа витков (катушек), а коллектор — из большого числа коллекторных пластин, изолированных друг от друга.

Генератор постоянного тока

Рассмотрим процесс сглаживания пульсаций на примере обмотки кольцевого якоря (рис. 5), состоящей из четырех катушек (1, 2, 3, 4), по два витка в каждой. Якорь вращается по направлению часовой стрелки с частотой n и в проводниках обмотки якоря, расположенных на внешней стороне якоря, индуцируется э. д. с. (направление показано стрелками).

Обмотка якоря представляет собой замкнутую цепь, состоящую из последовательно соединенных витков. Но относительно щеток обмотка якоря представляет собой две параллельные ветви. На рис. 5, а одна параллельная ветвь состоит из катушки 2, вторая — из катушки 4 (в катушках 1 и 3 э. д. с. не индуцируется, и они обеими концами соединены с одной щеткой). На рис. 5, б якорь показан в положении, которое он занимает через 1/8 оборота. В этом положении одна параллельная ветвь обмотки якоря состоит из последовательно включенных катушек 1 и 2, а вторая — из последовательно включенных катушек 3 и 4.

Схема простейшего генератора постоянного тока с кольцевым якорем

Рис. 5. Схема простейшего генератора постоянного тока с кольцевым якорем

Каждая катушка при вращении якоря по отношению к щеткам имеет постоянную полярность. Изменение э. д. с. катушек во времени при вращении якоря показано на рис. 6, а. Э. д. с. на щетках равна э. д. с. каждой параллельной ветви обмотки якоря. Из рис. 5 видно, что э. д. с. параллельной ветви равна или э. д. с. одной катушки, или сумме э. д. с. двух соседних катушек:

В результате этого пульсации э. д. с. обмотки якоря заметно уменьшаются (рис. 6, б). При увеличении числа витков и коллекторных пластин можно получить практически постоянную э. д. с. обмотки якоря.

Небольшой генератор

Конструкция генераторов постоянного тока

В процессе технического прогресса в электромашиностроении конструктивный вид машин постоянного тока изменяется, хотя основные детали остаются теми же.

Рассмотрим устройство одного из типов машин постоянного тока, выпускаемых промышленностью. Как указывалось, основными частями машины являются статор и якорь. Статор 6 (рис 7), изготовленный в виде стального цилиндра, служит как для крепления других деталей, так и для защиты от механических повреждений и является неподвижной частью магнитной цепи.

К статору крепятся магнитные полюсы 4, которые могут представлять собой постоянные магниты (у машин малой мощности) или электромагниты. В последнем случае на полюсы насаживается обмотка возбуждения 5, питаемая постоянным током и создающая неподвижный относительно статора магнитный поток.

При большом числе полюсов их обмотки включают параллельно или последовательно, но так, чтобы северный и южный полюсы чередовались (см. рис. 1). Между главными полюсами располагаются добавочные полюсы со своими обмотками. К статору крепятся подшипниковые щиты 7 (рис. 7).

Якорь 3 машины постоянного тока набирается из листовой стали (см. рис. 2) для уменьшения потерь мощности и от вихревых токов. Листы изолируются друг от друга. Якорь является подвижной (вращающейся) частью магнитопровода машины. В пазы якоря укладывается обмотка якоря, или рабочая обмотка 9.

Изменение во времени э.д.с катушек и обмотки кольцевого якоря

Рис. 6. Изменение во времени э.д.с катушек и обмотки кольцевого якоря

В настоящее время выпускаются машины с якорем и обмоткой барабанного типа. Рассмотренная ранее обмотка кольцевого якоря имеет недостаток, заключающийся в том, что э. д. с. индуцируется только в проводниках, расположенных на внешней поверхности якоря. Следовательно, активными являются только половина проводников. В обмотке барабанного якоря все проводники — активные, т. е. для создания той же э. д. с, что и в машине с кольцевым якорем, требуется почти в два раза меньше проводникового материала.

Расположенные в пазах проводники обмотки якоря соединяются между собой лобовыми частями витков. В каждом пазу обычно располагается несколько проводников. Проводники одного паза соединяются с проводниками другого паза, образуя последовательное соединение, называемое катушкой или секцией. Секции соединяются последовательно и образуют замкнутую цепь. Последовательность соединения должна быть такой, чтобы э. д. с. в проводниках, входящих в одну параллельную ветвь, имели одинаковое направление.

На рис. 8 показана простейшая обмотка якоря барабанного типа двухполюсной машины. Сплошными линиями показано соединение секций друг с другом со стороны коллектора, а пунктирными — лобовые соединения проводников с противоположной стороны. От точек соединения секций делаются отпайки к коллекторным пластинам. Направление э. д. с. в проводниках обмотки показано на рисунке: «+» — направление от читателя, «•» — направление на читателя.

Обмотка такого якоря имеет также две параллельные ветви: первая, образованная проводниками пазов 1, 6, 3, 8, вторая — проводниками пазов 4, 7, 2, 5. При вращении якоря сочетание пазов, проводники которых образуют параллельную ветвь, все время изменяется, но всегда параллельная ветвь образуется проводниками четырех пазов, занимающих постоянное положение в пространстве.

Устройство машины постоянного тока якоря барабанного типа

Рис. 7. Устройство машины постоянного тока якоря барабанного типа

Простейшая обмотка

Рис. 8. Простейшая обмотка

Выпускаемые заводами машины имеют десятки или сотни пазов по окружности барабанного якоря и число коллекторных пластин, равное числу секций обмотки якоря.

Коллектор 1 (см. рис. 7) состоит из медных изолированных друг от друга пластин, которые соединяют с точками соединения секций обмотки якоря, и служит для преобразования переменной э. д. с. в проводниках обмотки якоря в постоянную э. д. с. на щетках 2 генератора или преобразования постоянного тока, подводимого к щеткам двигателя из сети, в переменный ток в проводниках обмотки якоря двигателя. Коллектор вращается вместе с якорем.

При вращении якоря по коллектору скользят неподвижные щетки 2. Щетки бывают графитовые и медно-графитовые. Они крепятся в щеткодержателях, которые допускают поворот на некоторый угол. С якорем соединена крыльчатка 8 для вентиляции.

Генератор постоянного тока

Классификация и параметры генераторов постоянного тока

В основу классификации генераторов постоянного тока положен вид источника питания обмотки возбуждения. Различают:

1. генераторы с независимым возбуждением, обмотка возбуждения которых питается от постороннего источника (аккумулятора или другого источника постоянного тока). У генераторов малой мощности (десятки ватт) основной магнитный поток может создаваться постоянными магнитами,

2. генераторы с самовозбуждением, обмотка возбуждения которых питается от самого генератора. По схеме соединения обмоток якоря и возбуждения по отношению к внешней цепи бывают: генераторы параллельного возбуждения, у которых обмотка возбуждения включена параллельно с обмоткой якоря (шунтовые генераторы), генераторы последовательного возбуждения, у которых эти обмотки включены последовательно (сериесные генераторы), генераторы смешанного возбуждения, у которых одна обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря, а вторая — последовательно (компаундные генераторы).

Номинальный режим генератора постоянного тока определяется номинальной мощностью — мощностью, отдаваемой генератором приемнику, номинальным напряжением на зажимах обмотки якоря, номинальным током якоря, током возбуждения, номинальной частотой вращения якоря. Эти величины обычно указываются в паспорте генератора.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Генератор постоянного тока

Современные условия развития производственной сферы предполагают использование большого количества электроэнергии в различных ее видах. Как правило, мы слышим о широком распространении и востребованности переменного тока, однако, во многих сферах используется и постоянный.

Для его получения используется особый вид энергогенерирующего оборудования – генератор постоянного тока. Данное устройство строится на принципе преобразования механической энергии в электрическую.

Как и другим источникам энергии, генератору постоянного тока свойственны такие основные характеристики, как:

  • Номинальное напряжение;
  • Номинальный ток;
  • Мощность;
  • Частота вращения.

В частности, показатели мощности таких установок могут очень существенно колебаться и находятся в диапазоне от нескольких КВт до 10 МВт.

Устройства данного типа, в свою очередь, подразделяются на 2 основные группы в зависимости от способа возбуждения:

  • Генераторы с независимым возбуждением;
  • Генераторы с самовозбуждением.

В первом случае обмотка возбуждения питается от посторонних источников энергии в виде вспомогательных генераторов или аккумуляторов. Также при небольших мощностях (500 кВт) в качестве источника питания используется магнитоэлектрический принцип.

Во втором случае обмотка питается от энергии, вырабатываемой самим генератором.

Устройство генератора постоянного тока

Принципом, на котором основывается работа генератора постоянного тока, является электромагнитная индукция и устройство самой установки включает в себя несколько основных узлов.

  • Неподвижная индуктирующая часть;
  • Вращающаяся индуктируемая часть – якорь.

Неподвижная часть включает главные и дополнительные полюса, а также станину. Полюса представляют собой стальные сердечники с размещенными на них катушками с обмоткой возбуждения, как правило, из медного провода.

Вращающийся якорь включает стальной сердечник с медной обмоткой и коллектор.

Впоследствии при работе установки постоянный ток проводится через обмотку возбуждения и происходит образование магнитного потока полюсов.

Обе части генератора объединяются в одну цепь при помощи специальных неподвижных щеток из графита или графитного сплава.

Применение генераторов постоянного тока в жизни

Во многих сферах промышленности широко используются источники постоянного тока, что обусловлено особенностями технологического процесса и на сегодня является безальтернативным вариантом.

В частности, востребованы генераторы постоянного тока в электролизной промышленности, металлургии. Кроме того, часто такие установки применяют на судах, тепловозах, трамваях и в других направлениях транспортной сфере.

В металлургии установки постоянного тока необходимы для использования в работе прокатных станов.

Дизельные электростанции со скидкой. Продажа

Вам нужна дешевая дизельная электростанция? Посмотрите наш каталог ДГУ по специальной цене.
Возможно, будет выгоднее купить дизельную электростанцию, чем брать ее в аренду.

Запросить коммерческое предложение

Нужна консультация отдела продаж или инженера для расчета проекта — звоните:

Принцип работы генераторов постоянного и переменного тока

По способу генерации электроэнергии генераторы бывают постоянного и переменного тока, каждый из которых имеет свою сферу применения.

Устройство генератора постоянного тока

Дизельный генератор постоянного тока состоит из двух основных узлов:

  1. Неподвижный статор, который является и корпусом генератора. На его внутренней поверхности зафиксировано несколько пар электромагнитов.
  2. Вращающийся якорь, который имеет стальной сердечник и коллектор. В пазах сердечника находится рабочая обмотка якоря.

Эксплуатационные характеристики генератора постоянного тока позволяют использовать его на крупных промышленных предприятиях и судах, где применяется оборудование с большим пусковым моментом. Постоянный ток сложно трансформировать и для повышения или понижения напряжения необходимо использовать дополнительное специализированное оборудование, поэтому такие модели чаще всегда не применяются в частных домах, магазинах и дачах.

Как работает генератор переменного электрического тока?

Принцип действия генератора переменного тока заключается в электромагнитной индукции. Электроток образуется в замкнутом контуре, который состоит из проволочной рамки, она вращается в магнитном поле.

По конструкционным особенностям генераторы бывают:

  • с подвижным якорем и статическим магнитным полем;
  • с неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

Агрегаты с вращающимися магнитными полюсами пользуются большим спросом, поскольку с неподвижной стационарной обмотки напряжение снимается произвольным образом, поэтому нет необходимости в применении сложных токосъемных конструкций.

Подобные установки чаще всего используются для подключения бытового оборудования, так как оно отличается простотой передачи тока на большие расстояния и легкостью его генерации. А при помощи специальных устройств напряжение однофазной сети 220 В можно изменять по величине в зависимости от конкретных потребностей техники. Бытовые модели дизельных генераторов обладают мощностью до 25 кВт и станут прекрасным дополнительным источником электроэнергии для частного дома.

В каталоге компании «МЕТАЛИСТ» представлен широкий выбор дизельных генераторов от 6,6 до 1500 кВт. Подобрать подходящую модель с учетом дальнейшей сферы применения всегда помогут опытные менеджеры.

Что такое генератор постоянного тока и для чего он нужен

Что такое генератор постоянного тока и для чего он нужен

Поговорим о том, что такое генератор постоянного тока и для чего он нужен, а также чем отличается от аналогичных систем. Несмотря на то, что инженеры создали более совершенные и мощные системы выработки тока, главный герой обсуждения до сих пор широко используется. Начнём с определения этой детали.

Что такое генератор постоянного тока?

В первую очередь стоит узнать, что такое генератор постоянного тока и что он собой представляет. Этим термином называют устройство для производства напряжения постоянной величины. Его изобрели в конце 19 века, однако до сих пор устройство не претерпело значительных изменений.

В основе работы генератора лежит закон электромагнитной индукции. За счёт взаимодействия проводника и постоянного магнита начнёт вырабатываться электродвигательная сила. По специальным проводникам она распределяется по всей системе электроснабжения и питает её. Из-за довольно сложного устройства иногда может потребоваться ремонт генератора авто в специализированном сервисе.

Несмотря на сложность конструкции и возможность поломки, роль генератора постоянного тока в работе электросистем нельзя недооценить. Рассмотрим подробнее вопрос о том, для чего нужен генератор постоянного тока в автомобиле.

Для чего нужен генератор постоянного тока?

Итак, для чего нужен генератор постоянного тока и почему без него не обойтись? Сложно представить работу автомобиля без электричества. За его выработку отвечает генератор. Они используются в устройствах малой мощности. У него есть как преимущества, так и недостатки.

К преимуществам можно отнести выработку постоянного тока, который со временем не изменяется по величине или направлению. Ток не меняет вектор движения в сети, поэтому не требуется использование выпрямителя. На полюсах расположена обмотка возбуждения.

К недостаткам относят потерю мощности между щетками и коллектором. Удельная мощность генератора постоянного тока ниже, чем у аналогов. Из-за сложной конструкции может потребоваться ремонт втягивающего реле стартера или других деталей. Разберём подробнее устройство этой детали.

Из чего состоит генератор постоянного тока?

Стоит узнать из чего состоит генератор постоянного тока и на что следует обратить особое внимание. В конструкцию включаются якорь и статор. Наличие двух этих деталей характерно для всех электрических машин. В корпус якоря укладываются обмотки. Для этого предназначены специальные углубления.

Концы обмоток присоединяются к медным пластинам, разъединённым диэлектриком, которые называются коллектором. Для размещения обмотки катушки возбуждения используют статор, в сердечнике которого образуется магнитное поле. Ещё одно важное понятие – это что такое редуктор и для чего его используют.

Магниты крепятся к корпусу генератора вместе с обмоткой. Наличие коммутационного узла позволяет использовать графитовые щётки. Они создают контакт и преобразовывают электрическую энергию в механическую.

В электросистеме генератора постоянного тока есть достаточное количество деталей, помогающих передавать энергию. При недостаточном напряжении элементов, стоит проверить работу каждого из них. Для этого стоит познакомиться с тем, что собой представляет и что такое обгонная муфта генератора и другие детали. От работы каждого элемента будет зависеть качество снабжения автомобиля постоянным током.

Чем отличается генератор постоянного и переменного тока?

В заключении стоит рассмотреть, чем отличается генератор постоянного и переменного тока и почему каждый из них необходим. У каждого из них своё устройство и своё предназначение. О том, как устроен и как работает генератор переменного тока мы подробно поговорили выше.

Генератор переменного тока отличается не только своим устройством, но и сферой применения. Он имеет более простое строение, высокую мощность, однако ток, выработанный в нём не имеет постоянного направления. Они оба преобразуют электрическую энергию в механическую, но делают это разными путями. При поломке любого из них стоит доверить ремонт стартера генератора в СПБ и других городах специалистам, которые имеют опыт работы в данной сфере.

Генератор постоянного тока – важная деталь в работе автомобиля. Для увеличения продолжительности его работы следует своевременно проходить диагностику и заменять детали. Благодаря этому электросистема автомобиля будет бесперебойно снабжаться постоянным током.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *