Какой ток вырабатывает генератор автомобиля: Мощность генератора автомобиля. Как ее узнать (определить) и от чего она зависит

Содержание

Проблема с генератором. Как определить и диагностировать? Что делать если падает напряжение в сети питания авто и садится аккумулятор?

Большинство аккумуляторов работают от 3 до 5 лет, после истечения этого срока автомобильные аккумуляторы обычно выходят из строя. Обязательно заменяйте аккумулятор если он выходит из строя.
По электрической схеме генератор и аккумулятор должны работать только в связке. Как минимум это связано с тем что строение современных генераторов достаточно сложное.

Генератор состоит из активного ротора и статора которые представляют собой катушки индуктивности (большое количество витков медной проволоки)

Активный ротор и статор автомобильного генератора постоянного тока.


В следствии того что и ротор и статор в данной схеме активные, генератор начнет вырабатывать необходимую мощность, только при определенном напряжении на обмотке (катушке) ротора. Необходимое напряжение на обмотке статора появляется благодаря аккумуляторной батарее автомобиля. Двигаясь внутри статора катушка ротора вызывает в нем движение тока — вырабатываемую электрическую энергию.

Если аккумулятор садится либо он испортился или отключен от электросети, обычно в сети автомобиля наблюдают большие скачки напряжения. Связано это с тем что генератор пытается питать себя своей же энергией, что является затухающим процессом.

Колебания напряжение в сети питания автомобиля могут привести к тому что некоторые приборы бортовой сети, могут сгореть, поэтому очень не рекомендуется использовать автомобиль без аккумулятора.

Как и наоборот — автомобиль без генератора будет использовать только мощность аккумуляторной батареи и долго не проработает. Аккумулятор сядет, автомобиль заглохнет. Далее вам придется заряжать аккумулятор на специальной станции или специальным зарядным устройством дома.

Как же определить после зарядки аккумулятора, что проблема на данный момент именно в генераторе.

Найдите в вашем подкапотном пространстве аккумуляторную батарею. Батарея имеет две клеммы, + (положительную) и — (отрицательную). Отрицательная клемма обычно соединена напрямую с кузовом автомобиля. В некоторых случаях стартер тоже напрямую соединен с отрицательной клеммой аккумуляторной батареи, хотя в большинстве автомобилей стартер напрямую соединен с генератором.

Положительная клемма зачастую защищена пластиковой накладкой, что бы не произошло замыкания с близлежащими контактами или кузовом автомобиля в том числе и после аварии (не забываем что весь кузов это большой отрицательный контакт аккумуляторной батареи).

Пластиковая защитная накладка на положительную клемму аккумулятора для защиты от КЗ на корпус или проводку


Пока машина не заведена, вся бортовая сеть автомобиля питается от аккумуляторной батареи.
Не отсоединяйте батарею пока двигатель работает. Во время такого отключения на клеммах аккумулятора будет пробивать большая искра, что может привести к разрушению внутренних ячеек аккумулятора а так же аккумулятор может просто взорваться от перегрузок (искра проскакивает потому что во время того как двигатель работает, генератор заряжает батарею большими токами).

Для того что бы определить поломку, нам необходимо проверить сначала напряжение не заведенного автомобиля. Для этого нам потребует тестер.

Снимите защитную пластиковую накладку с клеммы аккумулятора. Подсоедините к плюсовой клемме аккумулятора щуп тестера красного цвета. Соответственно к минусовой клемме щуп черного цвета.

 

Измеряем напряжение сети электропитания автомобиля при выключенном двигателе

Напряжение питания на клеммах аккумулятора должно быть в пределах 12,6 …. 12,8 Вольта. Если напряжение меньше этого значения, это скорее всего говорит что батарея выходит из строя и не накапливает необходимой энергии. Если ваш автомобиль все еще заводится от батареи с пониженным напряжением, вы вполне можете использовать ее дальше, но вы должны быть готовы к тому что в любой момент, скажем даже при понижении температуры на улице, напряжение батареи может упасть ниже необходимого уровня и ваша машина не заведется. Так же такая батарея может быстро разрядится в процессе стоянки — если вы слушаете музыку или оставляете открытой дверь (в этот момент горит внутреннее освещение). Так же плохо если вы на долго оставляете машину на стоянке и не заводите ее. В такие моменты аккумулятор сильно разряжается.

Далее вы можете найти генератор. Обычно он закреплен болтами к корпусу двигателя и крутится с помощью ремня во время вращения двигателя. За счет вращения генератор вырабатывает электрическую энергию необходимую для работы всех электроприборов автомобиля, а так же для зарядки аккумулятора.

Генератор с шкивом для ременного привода. Закреплен к корпусу двигателя болтами.


Если генератор не вырабатывает необходимую электроэнергию, аккумулятор не будет заряжаться и постепенно сядет — машина перестанет работать.

Теперь нам необходимо проверить отдает ли генератор необходимую энергию в бортовую сеть автомобиля. Для этого нам надо завести двигатель и снова измерить напряжение на клеммах аккумулятора. При работающем генераторе напряжение на клеммах должно быть около 13,6 …. 14,3 Вольта.

 

Измеряем напряжение сети электропитания автомобиля при работающем двигателе

Так же нам необходимо узнать силу тока которую выдает наш генератор. Для этого нам необходимо будет взять Амперметр (переключить наш тестер в режим измерения силы тока А) и подключить его последовательно с генератором. Либо если ваш тестер может измерить силу тока щупом, то необходимо просто обхватить щупом провод который идет от генератора к положительной клемме аккумулятора.

Обычно генератор выдает максимум своей мощности где то на 1200 оборотах двигателя. Вы можете включить все электроприборы в автомобиле и поднять обороты двигателя до заявленных. О том какой ток должен выдавать ваш генератор вы можете узнать в технической документации или прочитать на его корпусе. Зачастую генератор выдает чуть меньший пиковый ток чем заявлено, скажем если ваш генератор по тех документации должен выдавать 90 Ампер, скорее всего при измерениях он будет выдавать 88 Ампер — это нормально.

Не используйте генератор в  пиковом режиме слишком долго, он не предназначен для этого. Если вы будете использовать генератор на пиковой мощности долго он перегреется и сгорит.

Если генератор работает неправильно, его придется снять и заменить (обратиться в сервисный центр), либо разобрать и устранить поломку.
Если с генератором все хорошо, но электросеть автомобиля все равно работает неадекватно, скорее всего проблема в аккумуляторе либо в самой электросети.
Часто бывает так, что где то есть замыкание или плохие контакты, но это уже материал для отдельной статьи.

 

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Задумывались ли вы когда-нибудь, о том, что питает все системы вашего автомобиля? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все! Скорее всего вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле. Однако во всей этой стройной теории проверенной практикой присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике – генератор вырабатывает ток переменный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории с первого взгляда нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят электричество постоянного тока? Ведь раньше вроде так и делали? Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?

Вооружившись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под электричеством переменного и постоянного тока. Автомобили используют постоянный ток, прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900 — х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что легче передавать большие расстояния.

Большая часть электроники — в том числе почти вся в вашем автомобиле – использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой, выделяя на выходе немного тепла. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру, компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?


Ответ очень прост, таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокое КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу.

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжения через блок щеток и контактные кольца.
Инициируется появление магнитного поля.
Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.
Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок где происходит его преобразование в постоянный ток.
Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.
 
После всего процесса, часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.

Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем — Ипполит Пикси.

На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства, по сравнению с аналогичными по мощности устройствами на постоянном токе. Разница получилась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. В кратце — это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых признаться честно, по сути и не существовало в чистом виде.

Историческая справка:
Скажем более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», которого имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.
Коммутатором тогда было механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.

Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, щетки, создававшие контакт, могли быстро изнашиваться, и общая надежность была так себе. Тем не менее, это был лучший способ получить постоянный ток, который вам нужен для зарядки аккумулятора и запуска систем автомобиля.

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны, в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что в свою очередь позволило использовать более простые, а значит более надежные генераторы переменного тока в автомобилях. Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, который имел опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны. Интересно, что в Википедии, отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным, улучшением американцев, стало применение кремниевых выпрямительных диодов, вместо селеновых.

В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.

«Одними из ведущих разработчиками благодаря которым в СССР и на Европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока были Ю. А. Купеев (НИИ Автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», говорится на страницах Википедии.

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?


Ну а мы завершаем наш рассказ. Первый легковой автомобиль, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.

Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и они производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток. Тем более после того как был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.

Видите? В конце концов, в этом есть смысл!

Источник

Генератор выдает слишком большой зарядный ток, почему? | TWOKARBURATORS

Генератор выдает большой зарядный ток, в чем причина?

Генератор выдает большой зарядный ток, в чем причина?

Существует несколько неисправностей генератора автомобиля при которых он начинает вырабатывать (выдавать) слишком большой зарядный ток, что очень негативно сказывается на работе остального электрооборудования, питающегося за его счет.

На примере генератора 37.3701 автомобиля ВАЗ 2109 (2108, 21099) попробуем разобраться в признаках и причинах этой неисправности, а так же примем меры к ее самостоятельному устранения.

Признаки неисправности «генератор автомобиля выдает слишком большой зарядный ток»

После остановки двигателя слышно какое-то бурление внутри аккумуляторной батареи (АКБ)

Уровень электролита постоянно снижается

Под капотом и салоне появился неприятный запах «тухлого яйца»

Стрелка вольтметра все время уходит в красную зону

Приборы светятся пугающе ярко

Измерение напряжения на выводах АКБ при работе двигателя на холостых показывает выше 14,6 В

Причины неисправности «генератор автомобиля выдает слишком большой зарядный ток»

Основная причина — вышел из строя регулятор напряжения генератора

Как это происходит? Чем выше вращение ротора генератора, тем больше напряжение вырабатываемого генератором тока. При достижения порога 13,6 – 14,6 В (для генератора 37.3701) в работу вступает регулятор напряжения. Выходной транзистор в нем запирается, и ток через обмотку возбуждения прерывается. Напряжение вырабатываемое генератором уменьшается. Когда оно падает ниже пороговых значений, транзистор отпирается. Такие циклы запирания-отпирания повторяются с большой частотой, поддерживая значение напряжения на выходе с регулятора в пределах 13,6 – 14,6  В.

В случае, если регулятор напряжения неисправен и автоматического снижения, вырабатываемого напряжения не происходит (оно превышает пороговые значения) генератор вырабатывает большой ток. Электролит в банках аккумулятора в таком случае закипает, наступают признаки перечисленные выше.

Схема подключения генератора 37.3701 ВАЗ 2108, 2109, 21099 и его регулятора напряжения

Схема подключения генератора 37.3701 ВАЗ 2108, 2109, 21099 и его регулятора напряжения

Что делать, если генератор вырабатывает слишком большой зарядный ток?

Вариант тут только один — заменить регулятор напряжения. При замене следует очистить место посадки регулятора на генератор и установить регулятор, правильно подсоединив его провода. Так можно предотвратить короткое замыкание, после которого новый регулятор сразу сгорает и генератор либо продолжает вырабатывать большой зарядный ток, либо прекращает его вырабатывать вообще.

Помимо этого при покупке нового регулятора напряжения следует обратить внимание на качество его изготовления и соответствие модели генератора.

Примечания и дополнения

Регулятор напряжения можно проверить, собрав некую электрическую цепь. Статьи на эту тему есть здесь, на этом канале, а так же на нашем сайте — twokarburators.

Вот почему в автомобилях используются генераторы переменного тока, когда они работают от постоянного тока

Вы когда-нибудь задумывались об электричестве, которое проходит через ваш автомобиль? Вы подозреваете, что в волшебном сосуде заключена молния? Конечно, нет. Вы не неандерталец. Вы знаете, что есть аккумулятор и генератор. Возможно, вы даже знаете, что ваша батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в автомобиле, но ваш генератор вырабатывает переменный ток. Разве это не кажется странным? Это почему?

Это интересный вопрос, потому что он просто не имеет смысла.Если все в вашем автомобиле работает от 12 вольт постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые вырабатывают богатое сливочное электричество постоянного тока? Почему имеет смысл генерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянный ток?

Как вы, наверное, догадались, на то есть веская причина, и я попытаюсь рассказать ее вам сейчас.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под электричеством постоянного и переменного тока. В автомобилях используется постоянный ток, постоянный ток. Это электричество, производимое батареями, и оно течет в одном постоянном направлении.Это также тип электричества, производимого генератором, который использовался в автомобилях с начала 1900-х до 1960-х годов.

Другой вид тока — это переменный ток, поскольку он периодически меняет направление. Это вид электричества, доступ к которому осуществляется через любую стенную розетку, и мы используем его для питания домов, зданий, городов и так далее, потому что его легче передавать на большие расстояния. Большая часть электроники — в том числе почти все в вашем автомобиле — использует постоянный ток внутри и должна преобразовывать мощность от настенной розетки из переменного тока в постоянный.Вот почему так много электронных устройств имеют эти большие вилки, похожие на кирпичи: внутри есть оборудование для преобразования переменного тока в постоянный (и немного тепла).

G / O Media может получить комиссию

Итак, опять же, зачем приводить в движение двигатель автомобиля, который вырабатывает неправильную электроэнергию?

Ответ прост: генераторы просто лучше преобразуют вращательное движение в электричество. Однако так было не всегда. Что ж, очень ранние автомобили с двигателем внутреннего сгорания использовали магнето, которое было чем-то вроде грубых генераторов переменного тока для очень простых автомобильных электрических систем без батарей.Их разработал человек с самым лучшим именем Ипполит Пикси.

Вот настоящий секрет всего этого. Генераторы постоянного тока (также известные как динамо) на самом деле также вырабатывают переменный ток, поскольку якорь (вращающаяся часть) вращается внутри статора (внешнего «корпуса», имеющего постоянное магнитное поле). Чтобы превратить этот реверсивный ток в электричество постоянного тока, используется коммутатор. Коммутатор — это механическое устройство, которое использует сегментированный цилиндр на вращающихся битах и ​​некоторых щетках для электрического контакта.

Это работает, но здесь много механических деталей, а щетки иногда могут быть привередливыми. Тем не менее, это был лучший способ получить постоянный ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы автомобильных систем.

Генератор проще и легче, но он не выдает постоянного тока, который нужен автомобилю. Преобразование механически просто делает генератор, так в чем же смысл генератора переменного тока?

Что ж, не было смысла до конца 1950-х годов, когда появилось твердотельное электронное решение для преобразования переменного тока в постоянный с помощью кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители (иногда называемые диодными мостами) намного лучше справлялись с преобразованием переменного тока в постоянный, что позволяло использовать более простые и надежные генераторы переменного тока в автомобилях. Первым автопроизводителем, который действительно разработал эту идею и представил ее на рынке, был Chrysler, у которого был опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны.

Первым автомобилем, который стандартно поставлялся с генератором переменного тока, был, хотите верьте, хотите нет, Plymouth 1960 года (хотя сначала они хотели, чтобы Valiant была собственной маркой) Valiant.Некоторые из наиболее очевидных преимуществ генератора переменного тока заключались в том, что на низких оборотах холостого хода генератор все еще вырабатывал достаточный ток, чтобы поддерживать заряженную батарею, что не под силу большинству генераторов.

Генераторы дешевле в производстве, чем генераторы, они служат дольше и вырабатывают больше тока во всем диапазоне скоростей. Они настолько сильно улучшились, что преобразовать их переменный ток в постоянный нет ничего страшного — ну, по крайней мере, это не было большой проблемой с тех пор, как был разработан дешевый, надежный твердотельный чередующийся звук.

Итак, давайте просто резюмируем: все методы производства электричества путем вращения чего-либо внутри магнитного поля или вращения магнитного поля вокруг чего-либо, или что-то еще, приводят к переменному току, который необходимо превратить в постоянный ток для использования в автомобиле. Генератор обрабатывает это внутренне и механически с помощью коммутатора и щеток. Генератор проделывает тот же трюк с внешней электроникой.

Конечным результатом, тем не менее, является постоянный ток, а генератор с выпрямителем просто дешевле, надежнее и лучше превращает вращение в свет фар, музыку по радио, очистку дворников или что-то еще.

Видите? В конце концов, это имеет смысл!

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока
Далее: Двигатель переменного тока Up: Магнитная индукция
Предыдущая статья:
Генератор переменного тока Наиболее распространенные электрические приборы (, например, , электрические лампочки и электрические нагревательные элементы) нормально работают от сети переменного тока. Однако есть некоторые ситуации, в которых предпочтительнее питание постоянного тока.Например, небольшая электрическая двигатели (, например, , те, которые приводят в действие миксеры для пищевых продуктов и пылесосы) очень хорошо работают от переменного тока. электричество, но очень большие электродвигатели ( например , те какие поезда метро) обычно намного лучше работают на электричестве постоянного тока. Разрешите нам исследуйте, как можно генерировать электричество постоянного тока.
Рисунок 41: Коммутатор с разъемным кольцом.

Простой генератор постоянного тока состоит из тех же основных элементов, что и простой Генератор переменного тока:

i.е. , многовитковая катушка, равномерно вращающаяся в магнитном поле. Основное различие между генератором постоянного тока и генератором переменного тока заключается в способом, которым вращающаяся катушка подключена к внешней цепи содержащий груз. В генераторе переменного тока оба конца катушки соединены для отделения контактных колец, которые вращаются вместе с катушкой и соединены с внешняя цепь через проволочные щетки. Таким образом, ЭДС видимая внешней цепью всегда такая же, как ЭДС генерируется вокруг вращающегося катушка.В генераторе постоянного тока два конца катушки прикреплены к разным половинкам. одного разъемного кольца, которое вращается вместе с катушкой. Разъемное кольцо связано к внешний контур с помощью металлических щеток — см. рис.41. Эта комбинация вращающегося разъемного кольца и стационарных металлических щеток. называется коммутатором . Коммутатор предназначен для обеспечения того, чтобы ЭДС видно по внешней цепи равна ЭДС генерируется вокруг вращающегося катушка для
половина периода вращения
, но равна минус этой ЭДС для другая половина (так как соединение между внешней цепью и вращающейся катушка переворачивается коммутатором каждые полупериод вращения).В положение металлических щеток можно отрегулировать так, чтобы соединение между вращающаяся катушка и внешняя цепь меняют местами всякий раз, когда ЭДС генерируемый вокруг катушки проходит через ноль. В этом частном случае ЭДС, наблюдаемая во внешней цепи, просто

(218)

Рисунок 42 показывает график как функция время согласно приведенной выше формуле. Изменение ЭДС во времени равно очень похож на генератор переменного тока, за исключением того, что всякий раз, когда генератор переменного тока создаст отрицательную ЭДС, коммутатор в генераторе постоянного тока меняет местами полярность катушки по отношению к внешней цепи, так что отрицательный половина сигнала переменного тока инвертируется и становится положительной.В результате получается ухабистая прямая ЭДС, которая возрастает и падает, но никогда не меняет направления. Этот тип пульсирующую ЭДС можно сгладить, используя более одной катушки, вращающейся вокруг той же оси или другими электрическими методами, чтобы хорошо имитировать постоянный ток от батареи. Генератор
в автомобиле (, то есть , генератор постоянного тока, который заряжает аккумулятор) является распространенным примером. генератора постоянного тока типа, описанного выше. Конечно, в генераторе внешний крутящий момент, необходимый для вращения Катушка обеспечивается двигателем автомобиля.
Рисунок 42: ЭДС, генерируемая в устойчиво вращающемся постоянном токе генератор.


Далее: Двигатель переменного тока Up: Магнитная индукция Предыдущая статья: Генератор переменного тока
Ричард Фицпатрик 2007-07-14

Как электромобили на топливных элементах работают с использованием водорода?

Как и полностью электрические транспортные средства, электромобили на топливных элементах (FCEV) используют электричество для питания электродвигателя.В отличие от других электромобилей, FCEV вырабатывают электроэнергию, используя топливный элемент, работающий на водороде, а не потребляя электричество только от батареи. В процессе проектирования транспортного средства производитель транспортного средства определяет мощность транспортного средства размером электродвигателя (двигателей), который получает электроэнергию от комбинации топливного элемента и батареи соответствующего размера. Хотя автопроизводители могут спроектировать FCEV с возможностью подключения к сети для зарядки аккумулятора, большинство FCEV сегодня используют аккумулятор для возврата энергии торможения, обеспечения дополнительной мощности во время коротких событий ускорения и для сглаживания мощности, вырабатываемой топливным элементом, с возможностью на холостом ходу или выключите топливный элемент во время низкой потребности в энергии.Количество энергии, хранящейся на борту, определяется размером водородного топливного бака. Это отличается от полностью электрического транспортного средства, где количество доступной мощности и энергии тесно связаны с размером батареи. Узнайте больше об электромобилях на топливных элементах.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты электромобиля на водородных топливных элементах

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электроприводом вспомогательная низковольтная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора; он также приводит в действие автомобильные аксессуары.

Аккумулятор: Эта высоковольтная аккумуляторная батарея накапливает энергию, генерируемую рекуперативным торможением, и обеспечивает дополнительную мощность тяговому электродвигателю.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока более высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока более низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.

Электрический тяговый двигатель (FCEV): Используя энергию топливного элемента и тягового аккумулятора, этот двигатель приводит в движение колеса автомобиля.В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Стек топливных элементов: Набор отдельных мембранных электродов, которые используют водород и кислород для производства электричества.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (водород): Хранит газообразный водород на борту автомобиля до тех пор, пока он не понадобится топливным элементам.

Контроллер силовой электроники (FCEV): Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой топливным элементом и тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение) — (FCEV): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур топливного элемента, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Трансмиссия (электрическая): Трансмиссия передает механическую энергию от тягового электродвигателя для привода колес.

Toyota описывает двигатель внутреннего сгорания, который вырабатывает электроэнергию напрямую

Несмотря на недавнее появление пригодных для использования талантливых электромобилей, двигатели внутреннего сгорания, вероятно, сохранятся в течение довольно долгого времени, часто в качестве компонента подключаемых гибридных автомобилей и электромобилей с увеличенным запасом хода.

Затем ответственность ложится на улучшение мощности сгорания для гармоничной работы со все более электрифицированными транспортными средствами — и новый линейный генератор со свободнопоршневым двигателем Toyota (FPEG) может быть одним из решений.

В идее линейного двигателя нет ничего нового — инженеры и исследовательские отделы разрабатывали их годами.

Линейные двигатели избегают вращающегося коленчатого вала обычных двигателей в пользу одной камеры, в которой поршень движется вперед и назад.

Процесс горения во многом аналогичен, работает в камере в верхней части поршня. Внизу заполненная газом камера обеспечивает возвратное движение, обычно обеспечиваемое движением шатунов от коленчатого вала.

Преимущество коленчатого вала заключается в том, что линейное движение вашего поршня может быть преобразовано в более удобное вращательное движение, что невозможно в линейном генераторе.

Вместо этого для выработки энергии используется кинетическая энергия возвратно-поступательного движения поршня.

Раньше это работа пневморессор. В FPEG Toyota пишет: Green Car Congress (через Charged EVs ), все сводится к движению необычного W-образного поршня в специальной камере.

Центр буквы W находится в камере сгорания, которая работает по двухтактному циклу — сгоревший газ удаляется через отверстия в головке блока цилиндров во время фазы выпуска, в то время как свежий воздух поступает через отверстие в гильзу цилиндра.

Между тем, стороны «W» имеют магнитный «движитель», а стены этой камеры содержат катушки статора. Когда постоянные магниты на поршне проходят через катушки, генерируется электрический заряд — и у вас есть линейный двигатель.

БОЛЬШЕ: Видео FPEG в действии ЗДЕСЬ

Хотя это звучит сложно по идее, само устройство на самом деле очень компактно, легко охлаждается и легко смазывается. А поскольку камера газовой пружины оснащена клапаном регулирования давления, жесткость возвратной «пружины» может быть изменена для различных рабочих параметров.

Это все хорошо, но для чего это можно использовать?

По сути, его компактные размеры делают его идеальным генератором для электромобилей с увеличенным запасом хода.

Испытательные образцы

Toyota имеют мощность всего 10 кВт (13 лошадиных сил), но пара из них вырабатывает достаточно электроэнергии, чтобы автомобиль размером с Yaris или Corolla мог путешествовать по шоссе со скоростью 75 миль в час.

Если это звучит не впечатляюще, учтите, что один из первых обозревателей BMW i3 изо всех сил пытался поддерживать безопасную скорость на шоссе в версии с увеличенным запасом хода, когда двухцилиндровый двигатель не мог в достаточной степени поддерживать заряд батареи.

Линейный генератор может вызывать проблемы с вибрацией, но этому можно противодействовать, как и в любом другом двигателе внутреннего сгорания, за счет использования более одного FPEG в горизонтально-противоположной компоновке.

Toyota Central R&D Labs Inc. представила концепцию на недавнем Всемирном конгрессе SAE 2014 в Детройте.

Это все еще далеко от производственной реальности, но оно показывает, что будущие автомобили с увеличенным запасом хода могут не быть ограничены размерами, массой и ограничениями по выработке энергии обычных поршневых двигателей.

_________________________________________

Подпишитесь на GreenCarReports в Facebook, Twitter и Google+

DIY Wind Turbine — Mother Earth News

Может быть, вы живете на лодке, отдыхаете в уединенной хижине или живете вне сети, как я.Или, возможно, вы просто хотите снизить счет за электроэнергию. В любом случае, с помощью горстки недорогих и легких материалов, вы можете построить самодельный ветрогенератор, который сделает электричество вашим, пока дует ветер. Вы сможете осветить складское помещение, включить электричество в свой сарай или использовать генератор, чтобы поддерживать все аккумуляторные батареи в автомобиле.

Электроэнергия для моей автономной кабины поступает от солнечной и ветровой энергии, хранящейся в группе из четырех 6-вольтовых батарей для гольф-каров, подключенных к 12-вольтовой системе.Контроллер заряда и аккумуляторная батарея предохраняют мою систему от недостаточной или чрезмерной зарядки. Весь шебанг обошелся мне меньше чем в 1000 долларов, и у меня есть освещение, вентиляторы, телевизор и стереосистема, холодильник и дискотечный шар, который поднимают для особых случаев.

Если вы можете поворачивать гаечный ключ и работать с электродрелью, вы можете построить этот простой генератор за два дня: один день на поиск деталей и один день на сборку компонентов. Четыре основных компонента включают автомобильный генератор переменного тока со встроенным регулятором напряжения, вентилятор и блок сцепления General Motors (GM) (я использовал один из двигателя GM 350 1988 года), опору или столб, на котором можно установить генератор (15 футы использованных 2-дюймовых трубок обошлись мне в 20 долларов), и металл для сборки кронштейна для крепления генератора на мачте или столбе.Если вы любитель Ford или Mopar, ничего страшного — просто убедитесь, что в вашем генераторе есть встроенный регулятор напряжения. Вам также понадобится электрический кабель или провода, чтобы подключить генератор к аккумуляторным батареям. Я использовал 3-жильный кабель 8-го калибра, украденный из масляного пятна. (И они сказали, что переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии займет годы. Пфф!)

Узел муфты вентилятора к генератору

Лопасти ветрогенератора заменены на муфту автомобильного вентилятора.Чтобы прикрепить лопасти к генератору, вы можете приварить ступицу муфты вентилятора непосредственно к ступице генератора — просто убедитесь, что вентилятор идеально совмещен с валом генератора. Кроме того, убедитесь, что разъемы для встроенных проводов генератора расположены в нижней части генератора. Если у вас нет доступа к сварочному аппарату, вы можете подключить муфту вентилятора к генератору, используя следующие материалы:

• Шайба 5/8 дюйма на 3 дюйма, толщина 3/16 дюйма
• Электродрель
• Метчик с резьбой 1/4 дюйма
• Сверло, соответствующее специальному метчику с резьбой
• (4) 1 / Болты размером от 4 дюймов на 1-1 / 2 дюйма до 2-1 / 2 дюйма с соответствующими гайками и стопорными шайбами ​​

Создайте соединение, используя 3-дюймовую шайбу и четыре болта, которые будут скреплять вместе муфту вентилятора и генератор.Просверлите четыре отверстия в шайбе, чтобы они совпадали с отверстиями в муфте вентилятора, а затем нарежьте резьбу в отверстиях с помощью метчика на 1/4 дюйма. Вверните болты в отверстия. Чтобы определить длину необходимых болтов, поместите вентилятор на верхнюю часть генератора так, чтобы шкив вентилятора опирался на шкив генератора и оба вала были расположены на одной линии. Измерьте длину по двум валам от задней части вентилятора генератора до задней части ступицы муфты вентилятора. Используйте эту длину для болтов. Отвинтите гайку шкива генератора и снимите шкив и небольшой вентилятор.Наденьте соединение, которое вы сделали из шайбы и четырех болтов на вал генератора, так, чтобы болты были направлены в сторону от генератора. Затем снова прикрепите вентилятор генератора и гайку к валу, не снимая шкив. Большая гайка удерживает соединение на месте. Присоедините узел муфты вентилятора к болтам, которые теперь выступают из генератора, и затяните гайки с установленными стопорными шайбами.

Кронштейн в сборе для установки генератора

Если у вас есть сварщик, сделать кронштейн несложно.Я использовал 1-дюймовую квадратную трубку для всех частей кронштейна и кусок 1-дюймовой трубы длиной 2 фута для вращающегося стержня, который помещается внутри стойки. Если у вас нет сварщика, не бойтесь. Кронштейн в сборе может быть соединен с оцинкованной трубой 1/2 дюйма и фитингами. Вот список фитингов, которые вам, скорее всего, понадобятся:

• (5) тройников 1/2 дюйма
• (2) колена 1/2 дюйма
• (2) штуцера 1/2 дюйма на 12 дюймов
• (2) 1/2 дюйма- ниппели размером 6 дюймов
• (2) ниппели 1/2 дюйма на 1 1/2 дюйма
• (2) ниппели 1/2 дюйма на 2 дюйма
• (3) 1 / 2-дюймовые соски

Хвостовой плавник должен быть прикреплен к 12-дюймовому штуцеру в задней части кронштейна, чтобы вращать генератор и выровнять его с направлением ветра.Вы можете вырезать плавник высотой около 1 фута и длиной 2 фута из старого оловянного сайдинга или кровли с помощью ножниц или резака — лучше всего подойдет прямоугольный треугольник. Если вы используете гофрированный металл, обязательно обрезайте ребро так, чтобы гофры проходили горизонтально. После того, как плавник будет вырезан, положите его поверх одного из 12-дюймовых ниппелей и просверлите три пилотных отверстия в нижней части хвостового плавника и в боковой части соска. Используйте три винта (подойдут стальные кровельные винты), чтобы прикрепить хвост к ниппелю.

Башня ветрогенератора

Я использовал старую телевизионную антенную вышку высотой 20 футов вместе с трубой диаметром 2-1 / 2 дюйма для верхней части. Вам также потребуется приварить или закрепить болтами упор в верхней части мачты, который будет контактировать с упором на вашем узле кронштейна. Ограничители позволяют генератору вращаться только на 360 градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки, поэтому ваш кабель не перекручивается вокруг мачты и мачты.

Соединение 2–3 / 8-дюймовых толстостенных металлических труб длиной от 10 до 20 футов (или высотой после возведения) создает хорошую башню после ее присоединения к зданию или другой прочной, стационарной конструкции.Убедитесь, что он надежен, и при необходимости рассмотрите возможность использования растяжек.

После того, как вы скрепили все компоненты генератора вместе и прикрепили к кронштейну в сборе, установите его на неизвлекаемую стойку или башню. Вставьте трубу на кронштейне генератора в опору или верх башни. Используйте две стальные шайбы, сложенные вместе, чтобы создать гладкую поверхность, которая будет служить опорой между генератором и башней. Присоедините положительный и отрицательный провода к генератору и закрепите их на кронштейне и вдоль опоры с помощью стяжек, тюков или изоленты.(На самом деле он не самодельный, если только на нем где-то не есть небольшая проволока и клейкая лента, правда?) Убедитесь, что провода достаточно провисают, чтобы ветрогенератор мог вращаться на 360 градусов.

Скорее всего, вам понадобится помощь, чтобы поставить башню и генератор в вертикальное положение, так как они будут довольно тяжелыми. Веревки и попутчик помогут, если вы поднимаетесь довольно высоко. Если в вашем районе всегда ветрено, вам нужно только подняться достаточно высоко над землей, чтобы движущиеся части находились над головой.Надежно закрепите башню на месте. Ветер может быть обманчиво сильным, поэтому не срезайте углы на этом этапе окончательной сборки. После того, как вы установили свой ветрогенератор, подключите провода к аккумуляторной батарее с контроллером заряда между ними, чтобы предотвратить недостаточную или чрезмерную зарядку.

Теперь вы готовы зажигать свет, заводить джемы и исполнять те старые дискотечные трюки, которые, я знаю, вы копили на электрическую горку с семьей и друзьями.

Небольшой отказ от ответственности: создавайте и используйте на свой страх и риск.Мой генератор работает нормально, но вы несете ответственность за свою работу. Удачи и сил!


Роберт Д. Коупленд выращивает и продает мясной скот на травяном откорме и является владельцем автономного пансионата в Техасе под названием The Sunflower , в комплекте с коттеджами из соломенных тюков и глиняной штукатурки, свежих органических питание, обучение пермакультуре, семинары и многое другое!

Другие статьи о ветроэнергетике:

Power From the Wind — это полностью переработанное и обновленное издание руководства для частных лиц и предприятий, заинтересованных в установке небольших ветроэнергетических систем.Это практическое руководство, написанное для непрофессионала, дает точное и беспристрастное представление обо всех аспектах малых ветроэнергетических систем, в том числе:

  • Опции ветроэнергетики и ветроэнергетики
  • Способы оценки ветровых ресурсов на вашем участке
  • Ветряные турбины и башни
  • Инверторы и батареи
  • Монтаж и обслуживание систем
  • Стоимость и преимущества установки ветряной системы

Читатели получат знания, необходимые им для принятия мудрых решений при проектировании, покупке и установке небольших ветроэнергетических систем, а также для эффективного общения с установщиками ветряных систем, а также смогут помочь сделать наиболее разумный и экономичный выбор.Заказ в магазине новостей Матери-Земли или по телефону 800-456-6018.

В чем разница между генератором и генератором?

Ключевые различия между генератором и генератором

Генератор и генератор переменного тока — это механические устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую. Кроме того, они отличаются друг от друга во всех остальных аспектах. Основное различие между генератором переменного тока и генератором состоит в том, что в генераторе переменного тока магнитное поле вращается вокруг неподвижного якоря и в генераторе; якорь вращается внутри стационарного магнитного поля.

Прежде чем углубляться в различия между генератором и генератором, давайте посмотрим, что такое генератор и генератор и как вырабатывается электричество.

Производство электроэнергии

Электроэнергия вырабатывается с использованием закона Фарадея об электромагнитной индукции . В нем говорится, что ток (ЭДС) будет индуцироваться в проводнике, если он находится в постоянно изменяющемся магнитном поле.

Генератор и генератор переменного тока используют один и тот же принцип для выработки электрического тока.Ток создается за счет изменения магнитного поля, действующего на проводник. Однако у есть два способа сделать это . Либо вращает магнитное поле (в корпусе) вокруг неподвижного проводника, либо вращает проводник (в форме прямоугольной катушки) внутри неподвижного проводника. В обоих случаях силовые линии магнитного поля, пересекающие проводник, различаются, и это индуцирует электрический ток в проводнике.

Вращающаяся часть машины называется ротором , а неподвижная часть называется статором .

Что такое генератор?

Генератор переменного тока — это механическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую энергию переменного тока.

Это тип генератора, в котором магнитное поле (ротор) вращается вокруг якоря (статора).

Магнитное поле создается постоянным магнитом или электромагнитом, использующим источник постоянного тока. Электромагнит находится в корпусе, окружающем якорь (токопроводящие обмотки). Магнитное поле вращается с помощью любых средств (паровых турбин, газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания), известных как первичный двигатель.Его вращение вызывает изменение силовых линий магнитного поля, пересекающих проводники якоря. В результате в якоре индуцируется электрический ток.

Якорь через щетки подает электрический ток на выходную нагрузку. Поскольку якорь неподвижен, щетки не изнашиваются. Таким образом увеличивается его механический срок службы и уменьшается потребность в техническом обслуживании.

Вращающееся магнитное поле постоянно меняет свою полярность (север и юг), воздействуя на неподвижный якорь, вызывая непрерывное изменение направления индуцированного тока.По этой причине на выходе генератора всегда используется переменный ток.

Генератор сохраняет энергию. Это усовершенствованная и эффективная версия генератора, который вырабатывает энергию, когда это необходимо (в зависимости от нагрузки). Таким образом, аккумуляторные батареи в автомобиле не умирают из-за перезарядки (поскольку генератор перестает подавать питание). Следовательно, генератор не тратит энергию впустую.

Генератор нельзя использовать для зарядки полностью разряженного аккумулятора.

Похожие сообщения:

Что такое генератор?

Генератор — это механическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую энергию переменного или постоянного тока.

В генераторе внешний корпус, который окружает якорь, сделан либо из постоянного магнита, либо из неподвижного электромагнита, известного как статор. Якорь состоит из катушек проводников, которые вращаются вокруг своей оси внутри этого стационарного магнитного поля. Из-за вращающегося якоря силовая линия магнитного поля, пересекающая проводники, меняется. Следовательно, во вращающемся якоре индуцируется ток.

Якорь подключается либо к контактному кольцу, либо к коммутатору.Оба они передают электрический ток (который постоянно меняет направление) от вращающегося якоря к статической выходной цепи. Но контактное кольцо имеет полностью круговое соединение, которое позволяет непрерывно передавать электрический ток от вращающегося вала, что приводит к переменного тока переменного тока . С другой стороны, коммутатор имеет по крайней мере 2 разрыва между ними, которые меняют направление тока после каждого полуоборота, таким образом, выходной ток остается в одном направлении, также известном как Direct Current DC .

Связанное сообщение:

Обеспечивает постоянную энергию даже без необходимости. Это причина того, что он имеет меньшую эффективность, чем генератор переменного тока. Но он может генерировать как переменный, так и постоянный ток, и выходное напряжение остается постоянным на протяжении всей его работы. Поэтому генератор идеально подходит для использования в качестве резервного источника питания в домах, офисах, строительных площадках и т. Д.

Может использоваться для зарядки полностью разряженного аккумулятора.

Похожие сообщения:

Основные различия между генератором и генератором
Генератор Генератор
Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Машина, преобразующая механическую энергию в переменный или постоянный (электрический) ток.
Он может генерировать только переменный ток «AC». Он может генерировать как переменный ток AC, так и постоянный ток «DC».
Вращающаяся часть или ротор — это магнитное поле. Вращающаяся часть или ротор — это якорь.
Неподвижная часть или статор — это якорь. Неподвижная часть или статор — это окружающее магнитное поле.
Генерируемый выходной ток снимается со статора. Генерируемый выходной ток снимается с ротора.
Выходное напряжение генератора всегда выше, чем выходное напряжение генератора. Выходное напряжение генератора всегда выше, чем выходное напряжение генератора.
Щетки служат дольше, потому что якорь неподвижен и отсутствует трение. Щетки изнашиваются из-за трения о ротор, поэтому служат недолго.
Поляризация после установки не требуется. Генератору необходима поляризация после установки.
Он имеет широкий диапазон оборотов в минуту. Имеет низкий диапазон оборотов.
Генерируемое напряжение или энергия зависит от нагрузки. Выходное напряжение постоянно независимо от нагрузки.
Не может зарядить полностью разряженный аккумулятор (в худшем случае он сгорит). Может использоваться для зарядки полностью разряженного аккумулятора.
Он экономит энергию и более эффективен, чем генератор. Он расходует немного энергии и менее эффективен, чем генератор.
Они меньше по размеру, чем Генератор. Они больше по размеру, чем генератор.
Генераторы переменного тока в основном используются в транспортных средствах для зарядки аккумулятора. Генератор широко используется в качестве резервного источника питания во всех секторах, таких как бытовые, промышленные, строительные площадки и т. Д.

Похожие сообщения:

Интеграция ветра в движущиеся транспортные средства для удовлетворения его общего спроса на энергию

Временные характеристики электрической системы ветряной турбины намного быстрее, чем у механических частей в WECS. Это позволяет разделить ветряную турбину и схемы управления DFIG и, таким образом, описать структуру каскадного управления на основе двух элементов управления подсистемой:

  1. 1.

    Управление подсистемой ветряной турбины касается аэродинамической подсистемы, которая обеспечивает опорные входы для управления подсистемой DFIG.

  2. 2.

    Управление подсистемой DFIG касается электрогенератора через преобразователь мощности.

В дальнейшем эти два уровня управления будут рассматриваться отдельно, как показано на рис. 5.

Рис. 5

Блок-схема всей системы

Стоит отметить, что нет необходимости в опорном напряжении, ограничителе крутящего момента или блоке насыщения из-за внутренних ограничений опорных значений, генерируемых при переходных процессах.После получения напряжения используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) для генерации стробирующих импульсов с фиксированной частотой переключения для преобразователя на стороне нагрузки.

Управление подсистемой ветряной турбины

На рисунке 6 показаны четыре отдельные области типичного WECS, где V max — скорость ветра, при которой достигается максимально допустимая скорость ротора, а V отсечка — это скорость закрученного ветра, при которой турбину необходимо выключить для защиты.

Рис.6

Области эксплуатации и контроля WECS

На практике существует два возможных региона работы турбины: высокоскоростные и низкоскоростные (E.W.E Association 2012). Работа на высокой скорости (IV) часто ограничивается ограничением скорости машины. И наоборот, регулирование в области низких скоростей (II) обычно не ограничивается ограничениями скорости.

Однако в этой области система имеет нелинейную неминимальную фазовую динамику. Обычно цели управления ветряной турбиной зависят от скорости ветра.При низкой скорости ветра цель состоит в том, чтобы оптимизировать улавливание энергии ветра путем отслеживания сигналов оптимальной скорости ротора (Faida и Saadi 2010; Bianchi et al. 2007; Ghennam et al. 2007). Как только скорость ветра превысит номинальное значение, цель управления перейдет на номинальную регулирующую мощность. В литературе было предложено множество методов MPPT (Gopal Sharma et al. 2013; Gupta et al. 2011).

Метод, предложенный в этой статье, прост и основан на предельной скорости ветряной турбины.Поэтому для измерения скорости ветра на ветряной турбине требуется анемометр. Предполагая, что оптимальное значение TSR λ может быть получено из рис. 4, оптимальная скорость турбины может быть определена следующим образом с помощью уравнения. (3):

$$ \ varOmega _ {{t, {\ text {opt}}}} = \ frac {{\ lambda _ {\ text {opt}} \ cdot V}} {R} $$

(9)

Для этого метода MPPT контроллер скорости непрерывно регулирует скорость вала генератора, чтобы наложить эталонный электромагнитный момент DFIG с целью отслеживания, как показано на рис.7. Затем скорость вала турбины регулируется для получения максимального коэффициента мощности. Метод MPPT значительно увеличивает эффективность ветряной турбины. Для каждой скорости ветра существует определенная скорость вращения, при которой кривая мощности данной ветряной турбины имеет максимум ( C p достигает максимального значения). Начиная описание WECS с аэродинамической подсистемы, следует отметить, что в данной работе основное внимание уделяется области II.Блок-схема системы управления MPPT для ветряной турбины показана на рис. 7.

Рис. 7

Блок-схема MPPT с порабощенной скоростью при регулировании мощности, получаемой от ветра, чтобы применить ее к последовательности турбины, шестерня и вал ДФИГ; в частности, цель управления состоит в том, чтобы уловить максимальную доступную мощность ветра

Эта блок-схема управления WECS с регулируемой скоростью и фиксированным шагом в области II обычно направлена ​​на регулирование мощности, получаемой от ветра, путем изменения скорости генератора; в частности, цель управления фиксирует максимальную эффективность мощности (MPE) кривых мощности и частоты вращения для 7.Ветряк мощностью 8 кВт, рассматриваемый в данной статье при различных скоростях ветра. Соединяя все MPP из каждой кривой мощности, получается оптимальная кривая мощности, а система управления должна следовать характеристической кривой слежения (TCC) ветряной турбины. У каждой ветряной турбины есть TCC, подобный показанному на рисунке ниже. При работе в области IV, которая имеет место выше номинальной скорости ветра, турбина должна ограничивать захваченную энергию ветра таким образом, чтобы не превышались безопасные электрические и механические нагрузки (рис.8).

Рис. 8

Аэродинамические мощности с различными скоростными характеристиками для разных скоростей ветра, с указанием максимальной мощности с кривой слежения

Управление подсистемой DFIG

Принцип этого метода состоит в ориентации потока статора таким образом, чтобы вектор потока статора указывал в направлении оси d (Heier 1998; Hossain 2016). Этот подход реализуется установкой квадратичной составляющей потока статора равной нулю:

$$ \ phi_ {s} = \ phi_ {ds} \ Rightarrow \ phi_ {qs} = 0 $$

(10)

В системе отсчета Парка этот подход показан на рис.9. Используя вышеуказанное условие и предполагая, что система электросети устойчива с одним напряжением В с , что приводит к постоянному потоку в статоре ϕ с , мы можем легко вывести напряжение как

Рис. 9

Блок-схема нечеткого контроллера

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {v_ {ds} = 0} \ hfill \\ {v_ {qs} = \ omega_ {s} \ cdot \ phi_ {s} = V_ {s}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(11)

Пофазное сопротивление статора не учитывается (реалистичное приближение для машин средней мощности, используемых в WECS).

Следовательно, вектор напряжения статора является квадратичным опережением вектора магнитного потока статора. Используя уравнения. (5) и (11) получаем напряжения ротора:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {v_ {dr} = \ sigma L_ {r} \ frac { {{\ text {d}} i_ {dr}}} {{{\ text {d}} t}} + R_ {r} i_ {dr} — \ sigma L_ {r} \ omega_ {r} i_ {qr } + \ frac {M} {{L_ {s}}} \ frac {{\ text {d}} \ phi_ {ds}}} {{{\ text {d}} t}}} \ hfill \\ {v_ {qr} = \ sigma L_ {r} \ frac {{{\ text {d}} i_ {qr}}} {{{\ text {d}} t}} + R_ {r} i_ {qr} + \ sigma L_ {r} \ omega_ {r} i_ {dr} + g \ frac {M} {{L_ {s}}} V_ {s}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(12)

где V с — величина напряжения статора, которая предполагается постоянной, а g — диапазон скольжения. Мы можем переписать напряжения ротора следующим образом:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {v_ {dr} = \ sigma L_ {r} \ frac {{di_ {dr} }} {dt} + R_ {r} i_ {dr} + {\ text {fem}} _ {d}} \ hfill \\ {v_ {qr} = \ sigma L_ {r} \ frac {{di_ {qr) }}} {dt} + R_ {r} i_ {qr} + {\ text {fem}} _ {q}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(13)

с fem d и fem q , условия перекрестной связи между осью d и осью q имеют следующий вид:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {{\ text {fem }} _ {d} = — \ sigma L_ {r} \ omega_ {r} i_ {qr}} \ hfill \\ {{\ text {fem}} _ {q} = \ sigma L_ {r} \ omega_ { r} i_ {dr} + s \ frac {M} {{L_ {s}}} V_ {s}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right.$$

(14)

Следовательно, относительно (10) потоки (6) упрощаются следующим образом:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {\ phi_ {ds} = L_ {s } i_ {ds} + Mi_ {dr}} \ hfill \\ {0 = L_ {s} i_ {qs} + Mi_ {qr}} \ hfill \\ \ end {array}} \ right. $$

(15)

Из (15) мы можем вывести токи равными

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {i_ {ds} = \ frac {{\ phi_ {ds} — Mi_ {dr}}} {{L_ {s}}}} \ hfill \\ {i_ {qs} = — \ frac {M} {{L_ {s}}} i_ {qr}} \ hfill \\ \ end {массив}} \ право.$$

(16)

Используя уравнения. (7), (11) и (16) активная и реактивная мощности статора могут быть связаны с этими токами ротора следующим образом:

$$ \ left \ {{\ begin {array} {* {20} l} {P_ {s} = — V_ {s} \ cdot \ frac {M} {{L_ {s}}} i_ {qr}} \ hfill \\ {Q_ {s} = — V_ {s} \ frac {M } {{L_ {s}}} \ left ({i_ {dr} — \ frac {{\ phi_ {ds}}} {M}} \ right)} \ hfill \\ \ end {array}} \ right. $$

(17)

Из-за постоянного напряжения статора активная и реактивная мощности статора регулируются через i qr и и др .

Таким образом, затем может быть выполнено ориентированное на поле управление DFIG, при этом токи ротора будут рассматриваться как переменные, которые необходимо контролировать.

Развязанное управление гарантируется без компенсации прямой связи, потому что FLC по своей сути устраняет условия перекрестной связи между двумя осями [уравнение. (14)]. В установившемся режиме для генератора без потерь мы можем использовать следующий баланс энергии: P с + Pr = P м , где P с = т выс. М ω с и P м = т г ω.

На основе метода MPPT электромагнитный крутящий момент используется для расчета опорного значения для активной мощности статора, которое следует предварительно определенной характеристике мощности и скорости турбины для отслеживания точки максимальной мощности (Hossain 2016; Tsourakisa et al. 2009; Grätzel 2001).

Затем регулируется частота вращения вала турбины для получения максимального коэффициента мощности. Отсюда следует, что P с = т выс. М ω с , где T em * — эталонный электромагнитный крутящий момент, который выводится из стратегии управления MPPT.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.