Как работает генератор постоянного тока: Генератор постоянного тока: устройство и принцип действия

устройство и принцип действия агрегата.

18.05.2015 18.05.2015 / Генератор

Генератор постоянного тока – это электрическая машина, производящая напряжение постоянной величины.

За этим вполне банальным определением кроется очень сложное устройство, являющееся практически совершенством технической мысли. Ведь с момента изобретения в конце XIX века устройство генератора постоянного тока не претерпело существенных изменений.

Никакая энергия не возникает просто так, ниоткуда. Она — всегда порождение другой силы. Это касается и электрического тока. Чтобы он возник, нужно магнитное поле, позволяющее использовать эффект электромагнитной индукции — возбуждение ЭДС во вращающемся проводнике.

Принцип работы генератора постоянного тока

Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами. На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения.

Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит. Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.

Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.

[blockquote_gray]Есть несколько методов для решения вопроса: как подключить генератор к сети дома. Можно использовать перекидной или реверсивный рубильник, или же устанавливать агрегат с автоматической системой запуска.

Как находить возможные неисправности генераторов и чинить их — подскажет подробная инструкция.[/blockquote_gray]

В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора. [attention type=red]Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря.[/attention]

Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.

Выясняем, как устроен агрегат

Как любая электрическая машина, генератор постоянного тока состоит из якоря и статора.

Якорь собирается из стальных пластин с углублениями, в которые укладываются обмотки. Их концы подсоединяются к коллектору, состоящему из медных пластин, разделенных диэлектриком. Коллектор, якорь с обмотками и вал электрической машины после сборки становятся единым целым.

Статор генератора является одновременно и его корпусом, на внутренней поверхности которого закрепляется несколько пар постоянных или электрических магнитов. Обычно используются электрические, сердечники которых могут быть отлиты вместе с корпусом (для машин малой мощности) или набраны из металлических пластин.

[attention type=yellow]Также на корпусе предусматривается место для крепления токосъемных щеток. [/attention]В зависимости от количества полюсов магнитов на статоре меняется и количество графитовых элементов. Сколько пар полюсов, столько и щеток.

Типы подключения электрических магнитов статора

Генераторы постоянного тока различаются по типу подключения электрических магнитов статора. Они могут быть:

  • с независимым возбуждением;
  • параллельным;
  • последовательным.

При независимом возбуждении электрические магниты статора подключаются к автономному источнику постоянного тока. Обычно это делается через реостат. Достоинством такой схемы является возможность регулировки генерируемой электрической мощности в широких пределах. Недостатком – необходимость иметь дополнительный источник питания.

Остальные два способа являются частными случаями самовозбуждения генератора, которое возможно при небольшом остаточном магнетизме статора. При параллельной работе генератора постоянного тока электромагниты статора питаются частью генерируемого напряжения. Это самая распространенная схема.

[blockquote_gray]Для выбора оптимальной температуры жала инструмента вполне возможно сделать регулятор мощности для паяльника своими руками. При этом существует несколько схем сборки, у которых есть свои преимущества и недостатки.

С принципами работы симисторов познакомит эта статья. Как на таких полупроводниках собрать регулятор мощности, можно узнать тут.

[/blockquote_gray]

При последовательном возбуждении цепь электромагнитов включается последовательно с нагрузочной цепью якоря. Величина тока, протекающего по электромагнитам, существенно зависит от нагрузки генератора. Поэтому такая схема используется только для подключения тяговых двигателей постоянного тока, которые при торможении переходят в режим генерации.

Применяется и смешанная схема подключения обмотки возбуждения – параллельно-последовательная. Для этого на каждом полюсе электромагнита должно быть две изолированные обмотки (включаемая последовательно обычно состоит всего из двух–трех витков). [attention type=green]Такие электрические машины применяются в том случае, если требуется ограничить ток короткого замыкания в нагрузке. Например, в мобильных сварочных агрегатах.

[/attention]
Наличие коллекторно-щеточного узла существенно усложняет конструкцию электрической машины. Кроме того, передача генерируемой энергии через него осуществляется с большими потерями и физическими нагрузками. Поэтому, там где это возможно, машины постоянного тока заменяют асинхронными генераторами с выпрямительным мостом. Таковы, например, все автомобильные источники электроэнергии.

Устройство и принцип работы генератора постоянного тока на видео

«Чем отличается генератор постоянного от генератора переменного тока?» — Яндекс Кью

Популярное

Сообщества

ФизикаНаука+2

Евгения Зыкова

  ·

141,7 K

На Кью задали 1 похожий вопросОтветить1Уточнить

Asutpp

1,2 K

⚡Информационный сайт «ASUTPP». Статьи и рекомендации по ремонту электрооборудования. ..  · 10 мар 2020  · asutpp.ru

Отвечает

Юрий Макаров

И тот и другой генератор вырабатывает электрическую энергию посредством вращения ротора внутри статора. Физический результат для электрических машин постоянного и переменного тока отличается только формой функции ЭДС от времени.

Конструктивно генератор постоянного и переменного тока практически ничем не отличается. И один, и другой вид электрической машины включает в себя статор и ротор. Основным отличием машины постоянного тока является полукольцо, которое предназначено для смены направления движения, что и обеспечивает протекание электрического тока в одном направлении, в отличии от генератора переменного тока, где ЭДС меняет свое направление движения от фазы к нулю и от нуля к фазе 100 раз за секунду.

Технически постоянный ток на выходе с генератора также представляет собой пульсирующую кривую, которая изменяется в пространстве и времени. Однако за счет кучности ЭДС, вырабатываемых реальными генераторами, кривая имеет структуру близкую к непрерывной линии, за счет чего на выходе получается постоянный ток. В генераторах переменного тока присутствуют три различных обмотки, которые представляют собой три фазы, смещенные друг относительно друга и не соединенные электрически. Поэтому в электрических машинах переменного тока происходит плавное изменение ЭДС во времени по всем трем фазам.

Больше полезной информации по электрике вы можете найти на нашем сайте:

Перейти на asutpp.ru

43,9 K

Владимир Яшагин

21 октября 2020

В генераторах переменного тока фазные обмотки соединены электрически (чаще в звезду). Остальное правильно.

Комментировать ответ…Комментировать…

Юрий Романов

Технологии

184

Интересно всё обо всём. Не самая плохая эрудиция. Образование среднее техническое…  · 18 авг 2021

Конструкцией щёточно — коллекторного узла(скользящий контакт, коллектор расположен на роторе, выполнен из бронзы(чаще всего) или латуни, щётки — на статоре, они графитовые/медно-гафитовые, прижим осуществляется пружиной). У машины постоянного тока коллектор имеет вид разрезного кольца, с подключением концов обмотки возбуждения к полукольцам, щётки располагаются… Читать далее

Комментировать ответ…Комментировать…

Naeel Maqsudov

Топ-автор

7,9 K

IT, телеком, телефония, базы данных, интеграционные решения, естествознание, образование  · 25 мар 2019

В обоих генераторах применяется постоянный магнит, с помощью которого создаётся магнитный поток. Также в обоих генераторах мы найдём обмотка медного провода, которая благодаря вращению (строго говоря всё равно что мы вращаем обмотку или магнит) занимает различное положение в магнитном поле. В проводниках обмотки возникает наведённая ЭДС. Удобнее представить себе обмотку… Читать далее

1 эксперт согласен

95,6 K

Елена Петрова

25 марта 2019

это школьный курс.

..а без постоянных магнитов работают автомобильные генераторы, практически все.

Комментировать ответ…Комментировать…

Михаил Лощинский

81

Электромеханик ГПМ  · 27 апр 2020

Генератор переменного тока, синхронная электрическая машина. А постоянного, коллекторная. Да и обмотки возбуждения у коллекторной
в статоре, у синхронной в роторе.

44,6 K

mr-duplet-2020

15 июля 2020

Генератор переменного тока нуждается в генераторе постоянного тока (((а вот генератор постоянного тока сам возбуждается !!!

Комментировать ответ…Комментировать…

Владимир Аринин

3

Математик, специализация — алгебра изображений в аксиоматике Римана. Разбираюсь в химии…  · 12 окт 2020

В большинстве случаев конфигурацией щеток. Но есть одно исключение — использование асинхронного двигателя в качестве генератора, при этом генерируется переменный ток той же частоты и фазности. Это происходит, если тратить механическую энергию на опережающее вращение подключенного к сети двигателя. Это широко используется во встречных эскалаторах — и двигатели одни и… Читать далее

10,8 K

Михаил Лощинский

30 октября 2020

Правильнее будет сказать «Синхронная машина».

Комментировать ответ…Комментировать…

Первый

Виктор Минайлов

Пенсионер и этим все сказано 69 лет   · 28 дек 2020

Сами по себе генераторы не отличаются друг от друга оба имеют постоянные магниты в статоре Различие лишь в постоянном генераторе встроин диодный мост который преобразует переменное напряжение в постоянное вот и вся разница А в переменном генераторе таких выпрямительных диодов нет

Виталий Суколенов

8 декабря 2021

Ну ну. ..

Комментировать ответ…Комментировать…

Олег Моичкин

-1

изобретатель  · 4 нояб 2020

Оба генератора имеют пульсирующий ток, разница в том, что называется переменным, по факту является переменнонаправленным. А переменного тока в природе просто не существует, ни каких плюсов и минусов, просто при наличии разности электрических потенциалов происходит движение электрических зарядов от большего потенциала к меньшему. Это всё похоже на движение жидкости или… Читать далее

Владимир

4 января 2022

Не Киргофа, а КирХгофа

Комментировать ответ…Комментировать…

Владимир Берендяев

1,2 K

инженер-химик,любитель книг проф.Перельмана.  · 19 окт 2020

Некоторые взрослые пишут ,что генераторы генерируют (масло масляное)не ток ,а Э. Д.С. Вообще-то за счет Э.Д.С. ( электродвижущей силы ) с генератора снимается напряжение ( разность потенциалов ) при определенной силе тока. На генераторе переменного тока напряжение снимается графитовыми щетками с коллектора с множества ламелей . Поэтому напряжение получается… Читать далее

Владимир Яшагин

21 октября 2020

Читайте школьную физику и не путайте конструкции генераторов

Комментировать ответ…Комментировать…

worker999 all time

-41

Worker 999 all time Я у вас на Дзен давно! Тысячи просмотров! И не одного «бана»…  · 5 янв 2021

Граждане кью — канал? А вы ЗАЧЕМ такое в ТЕМУ ставите? У вас тут ликбез для 9-классников школ РФ?? Это конечно благородно: — неучей, к физике и электротехнике приобщать. Но тут и Магистр -Энергетик тусуется! Мне это даже как — то обидно читать! Да Я больше и не читаю! оставайтесь! Читать далее

Виталий Суколенов

8 декабря 2021

плачу на взрыд от тоскливой разлуки. Прощайте. Прощайте мой юный друг.

Комментировать ответ…Комментировать…

7 мая 2020

У генератора переменного, на выходе переменная полярность «тока», а у простоянного полярность постоянная. В остальном разницы никакой..

У обоих «ток» пульсирующий.. Оба «пускают» волны.. 🙂

18,2 K

Виталий Суколенов

8 декабря 2021

и пузыри.

Комментировать ответ…Комментировать…

Ответы на похожие вопросы

В чем разница между генератором переменного тока и генератором постоянного тока? — 5 ответов, задан 

Владимир Яшагин

226

Инженер путей сообщения электромеханик. Электро и теплоэнергетика ,электрические машины. э…  · 29 дек 2021

Возможность преобразования механической энергии в электрическую была доказана знаменитыми опытами Фарадея в 1831 году. Первые попытки использования явлений электромагнитной индукции для целей генерирования электрического тока были сделаны самим Фарадеем в 1833 году. Практическое осуществление эта идея получила лишь спустя более чем 30 лет. Значительным шагом вперед было применение в электрической машине электромагнитов, сделанное в 1862 году Wilde в Манчестере. Настоящей эрой в истории эл. машины явилось открытое Сименсом в 1867 году явление самовозбуждения машины постоянного тока и до 1885 года продолжался триумф машины постоянного тока. С появлением первого трансформатора и до 1891 года происходило постепенное распространение для целей освещения однофазного переменного тока, громадные преимущества которого при передаче электрической энергии на расстояние были сразу учтены. Появившиеся в 1891 году асинхронные двигатели положили начало вытеснения постоянного тока как в области генерирования так и в области распределения эл. энергии. Началась эра генератора переменного тока с гениальной подачи нашего соотечественника М. О. Доливо Добровольского.

Теперь о самих генераторах.

Принцип работы генераторов переменного и постоянного тока одинаков и основан на двух законах электротехники : это закон электромагнитной индукции и закон электромагнитных сил. По Фарадею индукционный ток можно вызвать двумя способами :1-й способ — перемещение замкнутого проводника в постоянном магнитном поле создаёт в проводнике ток индукции, 2-й способ — изменяющееся магнитное поле создаёт в замкнутом проводнике ток индукции. По первому способу работает генератор постоянного тока в нем неподвижная обмотка возбуждения на статоре создаёт постоянное электромагнитное поле, а в этом поле вращается якорь с рабочей обмоткой и коллектором со щетками.

Коллектор со щетками выполняет роль механического выпрямителя

переменного индукционного тока . Генератор постоянного тока сложнее в изготовлении и в эксплуатации, чем генератор переменного тока. Ток генератора постоянного тока пульсирующий одного направления, величина пульсаций менее 1%.

Генератор переменного тока в настоящее время является основным источником электроэнергии на планете Земля. Энергетические генераторы переменного тока (ГПТ) синхронные, работающие с постоянной скоростью вращения ротора. Рабочая трехфазная обмотка ГПТ неподвижна и расположена расположена в пазах сердечника статора. На роторе находится обмотка возбуждения, питаемая постоянным током и создающая двухполюсный ,многополюсный или неявнополюсный электромагнит , в зависимости от конструкции ГПТ. При вращении ротора создаётся периодически изменяющееся электромагнитное поле, наводящее ЭДС электромагнитной индукции в проводах трёхфазной обмотки статора, а при замыкании цепи генератор — трёхфазная нагрузка возникает индукционный электрический ток . Генераторы постоянного и переменного тока являются электромеханическими преобразователями механической энергии в электромагнитную. Преобразование происходит в электромагнитных системах генераторов, но работу превращения выполняет сторонняя сила ,не электрическая, а механическая от первичного двигателя. Синхронные генераторы в ЕЭС России работают параллельно и каждый имеет систему автоматического регулирования уровня напряжения и частоты. Эти параметры в системе постоянно изменяются и при значительных отклонениях диспетчер системы приближает их к номиналу включением или отключением резервных генераторов. Синхронный генератор моя любимая машина, а первым моим генератором был турбогенератор системы MAN мощностью 4500 кВ А .

Турбину МАN турбинисты звали Маней и эта Маня с 1935 года бесперебойно проработала всю войну и вот в 1963 году мне новоиспеченному мастеру эл. цеха Мурманской ТЭЦ, поручают ревизию генератора с вскрытием и проверкой центровки! Восторгу не было предела и всё прошло благополучно . Потом был пуск генератора №2 уже родного — Электросила. Ну а потом пуск

2го, 3го , 4го блока Кольской АЭС, Серебрянской ГЭС -2, НижнеТериберской ГЭС,подземного рыбохода с вертикальным подъемником на Верхне Туломской ГЭС и много чего.

Поздравляю энергетиков с 75 летием атомной энергетики и наступающим Новым годом!

Комментировать ответ…Комментировать…

В чем разница между генератором переменного тока и генератором постоянного тока? — 5 ответов, задан 

Автор канала Vivan755

15

Работал в авиации, строительстве, на трамваях и локомотивах, ходил в дикие одиночные…  · 6 окт 2021

Любая электромашина вырабатывает переменный ток, так как создаётся ток за счёт движения проводника в магнитном поле, а магнитных полюсов всегда два, и в проводнике, вращающемся в их поле, наводится переменная ЭДС. Только из генератора переменного тока ток выводится напрямую, а на выходе из генератора постоянного тока он выпрямляется — коллекторным узлом, если машина коллекторная (как на старых авто типа КрАЗа-214, самолётах типа Ан-2 или Ан-24), диодным мостом, если машина синхронная (так устроены генераторы современных автомобилей, генератор постоянного тока Ту-160).

Комментировать ответ…Комментировать…

В чем разница между генератором переменного тока и генератором постоянного тока? — 5 ответов, задан 

Владимир

23

Системы автоматики промышленных объектов, электроника, электрика, радиолюбительство. ПОЛЕЗ…  · 20 нояб 2021

Генератор переменного тока превращается в генератор постоянного обычным выпрямителем. Плюс — небольшие габариты и отсутствие токоснимающих щёток. Минус — необходимость выпрямителя, в надёжности которого не всегда есть уверенность. Случайное КЗ мгновенно выведет из строя, если нет дополнительных мер защиты.

Не будем углубляться в тиристоры, симисторы и в IGBT транзисторы, это всё дополнительная «обвязка» и затраты, соответственно.

Но это никак не является таким уж препятствием и широко применяется в современной технике ввиду довольно высокой надёжности элементов.

Ну а «голый» генератор постоянного тока, так это любой электродвигатель постоянного тока. Плюс — не нуждается в выпрямителе (хотя пульсации сглаживать придётся, если это необходимо). Минус — наличие щёток и коллектора, подверженных износу. А также более значительные габариты и масса по сравнению с бесколлекторными машинами.

Комментировать ответ…Комментировать…

В чем разница между генератором переменного тока и генератором постоянного тока? — 5 ответов, задан 

Константин Тверев

984

мат-мех СПбГУ  · 24 апр 2022

Разница в том, что один из них генерирует переменный ток, а другой — постоянный. Примеры — зарядные устройства, электролизёры, сварочные агрегаты…

Те генераторы, о которых очень правильно рассуждали в других ответах — на самом деле источники напряжения. Посмотрите на обычную розетку 220 Вольт. Возможно, на ней есть надпись 6 Ампер  (или 10, или другое число). Это наш с Вами доступ к «генератору переменного тока». Но пока мы ничего не включили, никакого тока в розетке нет!! НИКАКОГО! Ни переменного, ни постоянного… Зато есть напряжение!

Даже когда мы что-то включим, величина тока будет определяться нагрузкой. И для эксперимента (а по правилам это запрещено) мы можем включить лампочку или нагреватель через диод — и ток будет знакопостоянный. Прерывистый, пульсирующий, но не синус и только в одну сторону. Источник напряжения, а ток уж как получится…

Внимание! Обзывать источники напряжения источниками тока — это общепринятая установившаяся традиция. Поэтому не пытайтесь всех переспорить, просто знайте это сами:)

Комментировать ответ…Комментировать…

Сравнение генераторов переменного тока

и резервных генераторов постоянного тока

Вашему бизнесу нужен генератор переменного тока или резервный DC ? генератор ? Можете ли вы сказать, в чем разница между типами генераторов, доступных на рынке, и какой из них лучше всего соответствует вашим потребностям? Вот что ты необходимо знать, чтобы вы могли инвестировать в правильные решения резервного питания для вашего бизнеса.

Существует два основных типа резервных генераторов:

  1. Генераторы переменного тока (переменного тока)
  2. Генераторы постоянного тока (постоянного тока)

Чтобы определить, какой генератор вам нужен, вы должны сначала понять несколько вещей. Например, как они работают? Что разница между питанием переменного и постоянного тока? Что такое мощность постоянного тока? Будет ли AC генератор дать вам то, что вам нужно?

Что производят генераторы переменного и постоянного тока ?

Любой тип генератора работает путем преобразования механической энергии в электрическую посредством электромагнитной индукции. электромагнитный индукция возникает, когда электрический ток проходит через смещающееся магнитное поле, что позволяет преобразовать механическую энергию в электроэнергия. Это основной способ производства электроэнергии генераторами.

Различия в использовании и дизайне

АС и DC электрогенераторы оба используют электромагнитную индукцию для выработки электричества. Однако процесс, который они используют, отличается. Генератор переменного тока создает переменный ток, который периодически меняет направление. Но в генераторе постоянного тока постоянный ток течет в одном направлении.

В генераторе переменного тока катушка, по которой течет ток, неподвижна, а магнит обычно движется. Южный и северный полюса магнита заставить ток течь в противоположных направлениях, тем самым создавая переменный ток.

Напротив, катушка в генераторе постоянного тока не закреплена; скорее, он вращается в фиксированном поле. Два конца катушки присоединены к коммутатор, который уравновешивает заряды к и от генератора , в результате чего ток не меняет направление.

Два резервных генератора используются для разных целей. Генератор переменного тока используется для питания небольших электрических устройств в вашем бизнесе. как кофемашины, компьютеры и т. д. С другой стороны, генератор постоянного тока используется для питания более крупных электродвигателей, даже таких больших, как те, которые используются в системы метро.

Генераторы переменного тока Преимущества резервного генератора постоянного тока

Поскольку каждый резервный генератор служит разным целям, каждый из них имеет ряд преимуществ.

Генератор переменного тока Преимущества
  • Экономичность
  • Идеально подходит для небольших и электрических приборов в офисе
  • Нижнее обслуживание потребности

Генератор постоянного тока Преимущества
  • Простая конструкция
  • Запускает большие двигатели
  • Плавное напряжение

Что такое частота в генераторе переменного тока ?

Частота в генераторе переменного тока определяется количеством магнитных полюсов и скоростью вращения. Обычно генераторы переменного тока имеют частоту 60 циклов в секунду.

Как преобразовать трехфазный переменный ток в однофазный?

В зависимости от ваших обстоятельств это можно сделать несколькими способами.

  • Преобразование трехфазного переменного тока в постоянный, а затем в однофазный. Это осуществляется с помощью силового электронного выпрямителя и однофазного инвертора.
  • Однофазный трансформатор. Это работает до 13 ампер, но выше этого уровня вам нужно будет преобразовать в постоянный ток.

В целом генераторы переменного тока являются наиболее распространенными резервными генераторами. Но решение для ваших энергетических решений в конечном итоге сводится к тому, что вам нужно питание. Вот почему важно учитывать различия между постоянным и переменным током, чтобы знать, стоит ли вам инвестировать в генератор переменного и постоянного тока.


Мощность Плюс! является ведущим поставщиком надежных нерадиоактивных генераторов энергии в США и Канаде.

Есть вопрос или комментарий по Power Plus? Мы хотели бы услышать от вас!

Пожалуйста, предоставьте свою контактную информацию, и мы свяжемся с вами, как только сможем.

Свяжитесь с Power Plus по телефону (800) 863-2525 | [email protected] для получения дополнительной информации о генераторах переменного тока, аренде генератора и генераторе услуги .

    Генераторы постоянного тока и органы управления — электрическая система самолета

    Как показано на рис. 2, токосъемные кольца и щетки могут использоваться для передачи электрической энергии от вращающегося контура к стационарным нагрузкам самолета. Токосъемные кольца соединены с петлей и вращаются; щетки стационарны и пропускают ток к электрическим нагрузкам. Токосъемные кольца обычно изготавливаются из меди, а щетки из мягкого углеродного материала.

    Важно помнить, что напряжение, вырабатываемое этим базовым генератором, является переменным, и переменное напряжение подается на контактные кольца. Поскольку цель состоит в том, чтобы питать нагрузки постоянного тока, должны быть предусмотрены некоторые средства для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Генераторы используют модифицированную конструкцию контактных колец, известную как коммутатор, для преобразования переменного тока, производимого в контуре генератора, в постоянное напряжение. Действие коммутатора позволяет генератору выдавать на выходе постоянный ток.


    Путем замены контактных колец базового генератора переменного тока двумя полуцилиндрами (коммутатором) получается базовый генератор постоянного тока. На рис. 3 красная сторона катушки соединена с красным сегментом, а желтая сторона катушки — с желтым сегментом. Сегменты изолированы друг от друга. Две стационарные щетки размещены на противоположных сторонах коллектора и установлены таким образом, что каждая щетка контактирует с каждым сегментом коммутатора, когда коммутатор вращается одновременно с контуром. Вращающиеся части генератора постоянного тока (катушка и коллектор) называются якорем.

    Рис. 2. Кольца и петля генератора вращаются; щетки стационарные
    Как простой генератор, видимый в самом простом генераторе 3, при вращении контура щетки соприкасаются с разными сегментами коллектора. В положениях A, C и E щетки касаются изоляции между щетками; когда петля находится в этих положениях, напряжение не вырабатывается. В положении B положительная щетка касается красной стороны контура проводника. В положении D положительная щетка касается желтой стороны проводника якоря. Этот тип реверсирования соединения изменяет переменный ток, производимый в проводящей катушке, на постоянный ток для питания самолета. Фактический генератор постоянного тока более сложен, он имеет несколько контуров проводов и сегментов коммутатора.

    Из-за этого переключения элементов коммутатора красная щетка всегда соприкасается со стороной катушки, движущейся вниз, а желтая щетка всегда соприкасается со стороной катушки, движущейся вверх. Хотя ток фактически меняет свое направление в петле точно так же, как и в генераторе переменного тока, действие коммутатора заставляет ток всегда течь в одном и том же направлении через внешнюю цепь или счетчик.

    Напряжение, генерируемое базовым генератором постоянного тока на рис. 3, изменяется от нуля до максимального значения дважды за каждый оборот контура. Это изменение напряжения постоянного тока называется пульсацией и может быть уменьшено за счет использования большего количества контуров или катушек, как показано на рисунке 4.9.0003

    Рисунок 3. Двухсекционное контактное кольцо, или коммутатор, позволяет щеткам передавать ток, протекающий в одном направлении (постоянный ток)
    Рисунок 4], а выходное напряжение генератора приближается к устойчивому значению постоянного тока. Для каждого дополнительного контура в роторе требуется еще два сегмента коммутатора. Фотография коммутатора типичного генератора постоянного тока показана на рис. 5.9.0003
    Рисунок 5. Типичный генератор DC Generator Commutator

    . Функция конструкции DC Generations

    , OR ASTAREIOR ASTAREIOR, OR ASTARIE, OR ASTARIE, OR ASTAREIOR ASTARIE, OR ASTARIE, OR ASTAREIOR ASTARIE, OR ASTAREIOR ASTARIE, OR ASTAREIOR ASTAREIE, OR ASTAREIO и щеточный узел. Детали типичного авиационного генератора показаны на рис. 6.

    Рис. 6. Типовой 24-вольтовый авиационный генератор

    Рама поля

    Рама выполняет две функции: удерживает обмотки, необходимые для создания магнитного поля, и служит механической опорой для других частей генератора. Настоящий проводник электромагнита обернут вокруг кусков ламинированного металла, называемых полюсами возбуждения. Полюса обычно крепятся болтами к внутренней части рамы и ламинируются, чтобы уменьшить потери на вихревые токи, и служат той же цели, что и железный сердечник электромагнита; они концентрируют силовые линии, создаваемые катушками поля. Катушки возбуждения состоят из множества витков изолированного провода и обычно намотаны на форму, которая надевается на железный сердечник полюса, к которому она надежно прикреплена. [Рисунок 7]

    Рис. 7. Корпус генератора возбуждения

    Постоянный ток подается на катушки возбуждения для создания электромагнитного поля. Этот ток обычно получают от внешнего источника, который обеспечивает регулирование напряжения и тока для системы генератора.

    Якорь

    Якорь генератора состоит из двух основных элементов: проволочных катушек (называемых обмотками), намотанных на железный сердечник, и узла коллектора. Обмотки якоря равномерно распределены вокруг якоря и закреплены на стальном валу. Якорь вращается внутри магнитного поля, создаваемого катушками возбуждения. Сердечник якоря действует как железный проводник в магнитном поле и по этой причине ламинирован для предотвращения циркуляции вихревых токов. Типичная сборка якоря показана на рис. 8.9.0003

    Рис. 8. Арматура барабанного типа Коллектор расположен на конце якоря и состоит из медных сегментов, разделенных тонким изолятором. Изолятор часто делают из минеральной слюды. Щетки перемещаются по поверхности коммутатора, образуя электрический контакт между обмотками якоря и внешней цепью. Гибкий плетеный медный проводник, обычно называемый косичкой, соединяет каждую щетку с внешней цепью. Щетки могут свободно скользить вверх и вниз в своих держателях, повторяя любые неровности на поверхности коллектора. Постоянное замыкание и разрыв электрических соединений между щетками и сегментами коллектора, наряду с трением между коллектором и щеткой, приводит к износу щеток и требует регулярного ухода или замены. По этим причинам материал, обычно используемый для щеток, представляет собой высококачественный углерод. Уголь должен быть достаточно мягким, чтобы предотвратить чрезмерный износ коллектора, и в то же время достаточно твердым, чтобы обеспечить достаточный срок службы щеток. Поскольку контактное сопротивление углерода довольно велико, щетка должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить путь тока для обмоток якоря.

    Рис. 9. Коллектор со снятой частью для демонстрации конструкции Никогда не используйте масло или смазку для коллектора, и при его очистке необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы не повредить и не поцарапать поверхность.


    Типы генераторов постоянного тока

    Существует три типа генераторов постоянного тока: с последовательной обмоткой, с параллельной (шунтирующей) обмоткой и с последовательно-параллельной обмоткой (или со сложной обмоткой). Подходящий генератор определяется соединениями якоря и цепей возбуждения по отношению к внешней цепи. Внешняя цепь представляет собой электрическую нагрузку, питаемую от генератора. Как правило, внешняя цепь используется для зарядки аккумуляторной батареи самолета и подачи питания на все электрическое оборудование, используемое самолетом. Как следует из их названий, последовательные обмотки имеют характеристики, отличные от характеристик параллельных обмоток.

    Генераторы постоянного тока с обмоткой серии

    Генератор серии содержит обмотку возбуждения, соединенную последовательно с внешней цепью. [Рисунок 10] Последовательные генераторы имеют очень плохую стабилизацию напряжения при изменении нагрузки, поскольку чем больше ток проходит через катушки возбуждения во внешнюю цепь, тем больше ЭДС индукции и тем больше выходное напряжение. Когда электрическая нагрузка самолета увеличивается, напряжение увеличивается; при уменьшении нагрузки напряжение уменьшается. 9Рис. 10. Схема генератора с последовательным возбуждением Генераторы в самолетах имеют обмотки возбуждения, которые соединены либо в шунтирующем, либо в составном формате.

    Генераторы постоянного тока с параллельной (шунтовой) обмоткой

    Генератор, обмотка возбуждения которого подключена параллельно внешней цепи, называется шунтирующим генератором. [Рисунок 11] Следует отметить, что с точки зрения электротехники шунтировать означает параллельно. Следовательно, этот тип генератора можно назвать либо шунтирующим генератором, либо параллельным генератором.

    Рис. 11. Генератор с параллельным возбуждением

    В генераторе с параллельным возбуждением любое увеличение нагрузки вызывает уменьшение выходного напряжения, а любое увеличение выходного напряжения вызывает уменьшение выходного напряжения. Это происходит потому, что обмотка возбуждения подключена параллельно нагрузке и якорю, и весь ток, протекающий во внешней цепи, проходит только через обмотку якоря (а не возбуждение).

    Как показано на рис. 11А, выходное напряжение шунтового генератора можно регулировать с помощью реостата, включенного последовательно с обмотками возбуждения. По мере увеличения сопротивления цепи возбуждения ток возбуждения уменьшается; следовательно, генерируемое напряжение также снижается. По мере уменьшения сопротивления поля увеличивается ток возбуждения и увеличивается выходная мощность генератора. В реальном самолете полевой реостат будет заменен устройством автоматического управления, например регулятором напряжения.

    Генераторы постоянного тока с составной обмоткой

    В генераторе со сложной обмоткой используются две обмотки возбуждения, одна последовательно, а другая параллельно нагрузке. [Рисунок 12] В этом расположении используются как последовательные, так и параллельные характеристики, описанные ранее. Выходная мощность генератора с комбинированной обмоткой относительно постоянна даже при изменении нагрузки.

    Рисунок 12. Генератор с комбинированной обмоткой

    Номинальные характеристики генератора

    Генератор постоянного тока обычно оценивается по напряжению и выходной мощности. Каждый генератор рассчитан на работу при определенном напряжении, примерно 14 или 28 вольт. Следует отметить, что электрические системы самолета рассчитаны на работу при одном из этих двух значений напряжения. Напряжение дрона зависит от того, какая батарея выбрана для этого дрона. Полностью заряженные батареи имеют напряжение 12 или 24 вольта. Выбранный генератор должен иметь выходное напряжение немного выше, чем напряжение батареи. Следовательно, для авиационных генераторов постоянного тока требуется номинальное напряжение 14 или 28 вольт.

    Выходная мощность любого генератора определяется как максимальное количество ампер, которое генератор может безопасно выдать. Номинальные данные и рабочие характеристики генератора указаны на заводской табличке, прикрепленной к генератору. При замене генератора важно выбрать один из правильных номиналов.

    Генераторы вращаются по часовой стрелке или против часовой стрелки, если смотреть с ведомого конца. Направление вращения также может быть указано на заводской табличке. Важно использовать генератор с правильным вращением; в противном случае полярность выходного напряжения меняется на противоположную. Скорость авиационного двигателя варьируется от оборотов холостого хода до оборотов на взлете; однако на протяжении большей части полета он имеет постоянную крейсерскую скорость. Привод генератора обычно рассчитан на вращение генератора в диапазоне от 11/8 до 11/2 частоты вращения коленчатого вала двигателя. У большинства авиационных генераторов есть скорость, при которой они начинают вырабатывать нормальное напряжение. Называемая «входной» скоростью, она обычно составляет около 1500 об/мин.


    Техническое обслуживание генераторов постоянного тока

    Следующая информация об осмотре и техническом обслуживании систем генераторов постоянного тока носит общий характер из-за большого количества различных систем генераторов самолетов. Эти процедуры предназначены только для ознакомления. Всегда следуйте применимым инструкциям производителя для данной генераторной системы. В целом проверка генератора, установленного на самолете, должна включать следующие пункты:

    1. Безопасность крепления генератора.
    2. Состояние электрических соединений.
    3. Грязь и масло в генераторе. Если масло присутствует, проверьте сальники двигателя. Сдуйте грязь сжатым воздухом.
    4. Состояние щеток генератора.
    5. Работа генератора.
    6. Работа регулятора напряжения.

    Искрение щеток быстро уменьшает эффективную площадь контакта щеток с коллекторными стержнями. Следует определить степень такого искрения. Чрезмерный износ требует тщательной проверки и возможной замены различных компонентов. [Рисунок 13] 9Рис. 13. Зоны износа коллектора и щеток Поднимите щетку настолько, чтобы можно было вставить полоску сверхтонкой наждачной бумаги с зернистостью 000 (тройная фракция) или мельче под щетку, шероховатой стороной к угольной щетке. [Рис. 14]

    9Рис. 14. Посадка щеток с помощью наждачной бумаги во избежание закругления краев кисти. При подтягивании наждачной бумаги к исходной точке поднимите щетку, чтобы она не скользила по наждачной бумаге. Шлифуйте щетку только в направлении вращения. Углеродная пыль, образующаяся при шлифовании щеткой, должна быть тщательно удалена со всех частей генератора после операции шлифования.

    После непродолжительной работы генератора следует проверить щетки, чтобы убедиться, что в них не застряли частицы песка. Ни при каких обстоятельствах нельзя использовать наждачную шкурку или аналогичные абразивы для посадки щеток (или сглаживания коллекторов), поскольку они содержат проводящие материалы, вызывающие искрение между щетками и коллекторными стержнями. Важно, чтобы давление пружины щетки было правильным. Чрезмерное давление вызывает быстрый износ щеток. Однако слишком слабое давление приводит к тому, что щетки подпрыгивают, что приводит к ожогам и ямкам на поверхностях.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *