Генератор
Принципиальная конструкция генератора не сильно отличается от динамо-машины, только вместо постоянных магнитов используется обмотка возбуждения – электромагниты. По сути природа магнитного поля ничем не отличается от электромагнитного, поэтому говорить какое явление лежит в основе работы генератора, а какое в основе динамо-машины не имеет смысла.
По принципу действия генератор можно кратко описать следующим образом. При запуске на возбуждающую обмотку подается напряжение со стороннего источника и генератор возбуждается. Другими словами, возникает электромагнитное поле, которое при вращении ротора индуцируется в ЭДС в рабочих обмотках. При работе часть электроэнергии, генерированной устройством, потребляется для возбуждения электромагнитного поля. В результате стороннего источника питания уже не нужно, а генератор самовозбуждается.
В трехфазных генераторах используются 3 рабочие обмотки фаз А, В и С, которые расположены на роторе или в статоре со смещением на треть периода на 120 градусов. Лучшим примером для рассмотрения трехфазного генератора стала автомобильная генерирующая установка, в которой применяется вентильный генератор с диодным выпрямлением тока.
Тест по физике Получение и передача переменного тока 9 класс
Тест по физике Получение и передача переменного тока, Трансформатор для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.
1. Выберите верное(-ые) утверждение(-я).
А. в электрических сетях нашей страны используется постоянный ток Б. в электрических сетях нашей страны используется переменный ток
1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б
2. Где происходит промышленное получение переменного тока?
1) На заводах 2) На фабриках 3) На электростанциях 4) В жилых домах
3. Какое явление лежит в основе действия генераторов?
1) Намагничивание 2) Электролиз 3) Электромагнитная индукция 4) Резонанс
4. Как называется подвижная часть генератора?
1) Ротор 2) Статор 3) Трансформатор 4) Электродвигатель
5. В индукционном генераторе тока происходит превращение
1) механической энергии ротора и магнитной энергии статора в электрическую энергию 2) механической и магнитной энергии ротора в электрическую энергию 3) электрической энергии тока, протекающего по обмотке статора, и механической энергии ротора в магнитную энергию 4) магнитной энергии ротора в электрическую энергию
6. Чему равна стандартная частота переменного тока в России?
1) 25 Гц 2) 50 Гц 3) 75 Гц 4) 100 Гц
7. Стандартная частота переменного тока в США 60 Гц. Определите его период.
1) 0,017 с 2) 0,6 с 3) 0,3 с 4) 60 с
8. На рисунке приведен график зависимости силы тока от времени. Пользуясь графиком, определите частоту колебаний.
1) 0,25 Гц 2) 0,5 Гц 3) 1 Гц 4) 2 Гц
9. Повышающий трансформатор на электростанциях используетcя для
1) увеличения силы тока в линиях электропередач 2) увеличения частоты передаваемого напряжения 3) уменьшения частоты передаваемого напряжения 4) уменьшения доли потерянной энергии на линии электропередач
10. Напряжения на концах первичной и вторичной обмоток ненагруженного трансформатора равны U1 = 220 В и U2 = 55 В. Каково отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной N1/N2?
Ответы на тест по физике Получение и передача переменного тока, Трансформатор 1-2 2-3 3-3 4-1 5-1 6-2 7-1 8-1 9-4 10-2
Методические разработки, презентации и конспекты
В презентации показаны различные традиционные способы получения электрической энергии, а так же альтернативные генераторы электрической энергии. Рассмотрено устройство и принцип действия генератора пе.
Презентация к уроку по физике «Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор» (9кл.).
Может быть использована при изучении темы «Производство, передача и использование электрической энергии» в 11 классе.
Цель урока: · изучить устройство и принцип действия трансформатора.
Презентация рассказывает о истории создания генератора переменного тока и различных магнитоэлектрических машинах и их назначени. Работа завершается небольшим опросником для слушателей 9 и 11 классов н.
В материале представлена презентация к учебному занятию по указанной теме.
В данной методической разработке представлена технологическая карта урока, конспект урока и рабочий лист обучающегося.
Опции и возможности бытовых электрогенераторов
Для удобства эксплуатации производители оснащают свою продукцию рядом полезных опций, среди которых можно выделить:
При подключении к электрогенератору нагрузки, величина которой буде ниже паспортной, агрегат начнет «съедать» часть жидкого топлива впустую, не используя полностью свои возможности.
Не будет лишним наличие в комплекте поставки специального шумогасящего кожуха, топливного бака увеличенного объема, кожуха, защищающего агрегат от воздействия низкой температуры и пр.
Генератор на жидком топливе
Устройство бензинового генератора переменного тока, ровно, как и дизельного, мало чем отличается от того, что установлен в вашем автомобиле, за исключением нюанса, что ток он будет выдавать, как положено, переменный.
Из особенностей можно выделить то, что ротор агрегата всегда должен вращаться с одной скоростью, так как при перепадах выработка электроэнергии становится хуже. В этом кроется существенный недостаток подобных устройств – подобный эффект происходит при износе деталей.
На этом, пожалуй, закончим. Мы разобрали назначение и общее устройство этих приборов максимально просто. Надеемся, генератор переменного тока и принцип его действия стали к вам чуточку ближе, и с нашей подачи вы захотите погрузиться в увлекательный мир электротехники.
Тест с ответами на тему
1. Электрическим током называют: а) графическое изображение элементов б) упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике + в) беспорядочное движение частиц вещества
2. Какое название носит устройство, которое состоит из двух проводников любых форм, разделенных диэлектриком: а) конденсатор + б) источник в) резисторы
3. Закон Джоуля – Ленца: а) определяет зависимость между ЭДС источника питания, с внутренним сопротивлением б) работа производимая источникам, равна произведению ЭДС источника на заряд, переносимый в цепи в) количество теплоты, выделяющейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и время прохождения тока через проводник +
4. Необходимо определить сопротивление нити электрической лампы мощностью 100 Вт, если лампа рассчитана на напряжение 220 В: а) 488 Ом + б) 625 Ом в) 523 Ом
5. Назовите физическую величину, которая характеризует быстроту совершения работы: а) напряжение б) сопротивление в) мощность +
6. Сила тока в электрической цепи 2 А при напряжении на его концах 5 В. Найдите сопротивление проводника: а) 4 Ом б) 2,5 Ом + в) 10 Ом
7. Диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризацию после устранения внешнего электрического поля: а) пьезоэлектрический эффект б) сегнетоэлектрики в) электреты +
8. Какое название носят вещества, которые почти не проводят электрический ток: а) диэлектрики + б) сегнетоэлектрики в) электреты
9. Наименьший отрицательный заряд имеют именно эти частицы: а) протон б) электрон + в) нейтрон
10. Что такое участок цепи: а) замкнутая часть цепи б) графическое изображение элементов в) часть цепи между двумя точками +
11. Что преобразует энергию топлива в электрическую энергию: а) гидроэлектростанции б) тепловые электростанции + в) гетроэлектростанции
12. Для регулирования в цепи чего применяют реостат: а) сопротивления б) мощности в) напряжения и силы тока +
13. Как называется устройство, состоящее из катушки и железного сердечника внутри ее: а) электромагнит + б) батарея в) аккумулятор
14. Что такое диполь: а) абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума б) два разноименных электрических заряда, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга + в) выстраивание диполей вдоль силовых линий электрического поля
15. Как называется часть генератора, которая вращается: а) ротор + б) статор в) катушка
16. В цепь с напряжением 250 В включили последовательно две лампы, рассчитанные на это же напряжение. Одна лампа мощностью 500 Вт, а другая мощностью 25 Вт. Необходимо определить сопротивление цепи: а) 2045 Ом б) 2625 Ом + в) 238 Ом
17. Трансформатором тока называют: а) трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками б) трансформатор, питающийся от источника напряжения в) трансформатор, питающийся от источника тока +
18. Магнитный поток Ф является величиной: а) механической б) векторной + в) скалярной
19. Как называется совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках: а) плоская магнитная система б) изоляция в) обмотка +
20. Электрической цепью называют: а) совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока + б) устройство для измерения ЭДС в) упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике
21. Кто впервые глубоко и тщательно изучил явления в электрических цепях: а) Фарадей б) Максвелл в) Георг Ом +
22. Как называется часть цепи между двумя точками: а) ветвь б) участок цепи + в) контур
23. Сила тока в проводнике: а) прямо пропорционально напряжению на концах проводника + б) обратно пропорционально напряжению на концах проводника в) обратно пропорционально напряжению на концах проводника и его сопротивлению
24. Какую энергию потребляет из сети электрическая лампа за 2 часа, если ее сопротивление 440 Ом, а напряжение сети 220 В: а) 240 Вт/ч б) 220 Вт/ч + в) 340 Вт/ч
25. Потенциал точки это: а) разность потенциалов двух точек электрического поля б) абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума в) называют работу, по перемещению единичного заряда из точки поля в бесконечность +
26. Носители заряда: а) электроны б) отрицательные ионы в) положительные ионы г) все из перечисленного +
27. Где используется тепловое действие электрического тока: а) в электроутюгах + б) в электродвигателях в) в генераторах
28. Источник электроэнергии, который выдает переменный ток: а) гальваническая батарейка б) аккумулятор в) сеть 220 +
29. Как соединены устройства потребления электрической энергии в квартире: а) последовательно б) параллельно + в) и так, и так
30. При измерении силы тока амперметр включают в цепь: а) последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют + б) параллельно с источником тока в) параллельно с тем прибором, силу тока в котором измеряют
Тест 9 класс Генератор переменного тока. Трансформаторы тест по физике (9 класс)
Генератор переменного тока. Трансформаторы
Принцип работы электрогенератора
В основу работы агрегатов, преобразующих энергию, положен закон Фарадея об электродвижущей силе (ЭДС). Учёный открыл закон, который объяснил природу появления тока в металлическом контуре (рамке), вращающемуся в однородном магнитном поле (явление индукции). Ток возникает также при вращении постоянных магнитов вокруг металлического контура.
Простейшая схема генератора представляется в виде вращающейся металлической рамки между двумя разно полюсными магнитами. На оси рамки помещают токосъёмные кольца, которые получают заряд электрического тока и передают его дальше по проводникам.
В действительности статор (неподвижная часть прибора) состоит из электромагнитов, а ротором служит группа рамных проводников. Устройство представляет обратный электромотор. Электродвигатель поглощает электрический ток и заставляет вращаться ротор. Электрический генератор, преобразовывающий кинематическую энергию механического вращения в ЭДС, называют индукционным генератором.
Технические характеристики генератора постоянного тока
Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:
Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.
Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5). Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).
В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена. Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.
Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.
Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.
В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.
В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным. Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря.
Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.
Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.
В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.
Реакция якоря
Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.
Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.
Электродвижущая сила (ее значение) пропорциональна магнитному потоку, числу проводников (активных) в обмотках, частоте вращения якоря. Если менять последние параметры, то можно легко управлять значением ЭДС. Последнее относится и к напряжению. Нужный результат достигается методом изменения частоты вращения якоря.
Мощность
Выделяют полезную и полную мощности устройства. При постоянной электродвижущей силе полная мощность находится в прямо пропорциональной зависимости от тока: P=EIa. Полезная, которая отдается в цепь, Р1=UI.
Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом ηe. Тогда: ηe=P1/P.
На холостом ходе ηe = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.
Описание схем
Для получения связанной трехфазной системы, обмотки электрогенератора нужно соединить между собой одним из двух способов:
“Звезда”
Соединение “звездой” предусматривает электрическое соединение концов всех обмоток в одной точке. Точка соединения называется “нулем”. При таком соединении нагрузка к генератору может быть подключена 3 или 4 проводами.
Провода, идущие от начала обмоток называются линейными, а провод, идущий от нулевой точки – нулевым. Напряжение между линейными проводами называют линейным.
Линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза.
Напряжение между нулевым и любым из линейных проводов называется фазным. Фазные напряжения равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на угол, который равен 120 градусов.
Особенностью схемы является также равенство линейных и фазных токов.
Наиболее распространена 4 проводная схема – соединение “звездой” с нейтральным проводом. Она позволяет избежать перекоса фаз в случае подключения несимметричной нагрузки, например, на одной фазе – включена активная нагрузка, а на другой – емкостная или реактивная. При этом, обеспечивается сохранность включенных электроприборов.
“Треугольник”
Соединение “треугольником” – это последовательное соединение обмоток трехфазного генератора: конец первой обмотки соединяется с началом второй, ее конец – с началом третьей, а конец последней – с началом первой.
В этом случае, линейные провода отводятся от точек соединения обмоток. При этом, линейное напряжение равно фазному, а величина линейного тока в 1,73 раза больше фазного.
Все упомянутые зависимости справедливы только при равномерной нагрузке фаз. При неравномерной нагрузке фаз, их необходимо пересчитывать аналитическими или графическими методами.
Назначение генератора переменного тока
Переменные генераторы тока применяют уже достаточно давно. За последние годы сфера применения стала еще более обширной. Используются такие приборы не только в промышленных, но и в бытовых целях. Производственные электроустановки представляют собой самый выгодный вариант для генерации электроэнергии, используемой на заводах и предприятиях, учебных учреждениях, торговых центрах и т. д. Также такие генераторы позволяют значительно ускорить строительство того или иного сооружения в тех местах, где нет возможности провести линию электропередачи.
В быту такие устройства также применяются. Они обладают более компактными размерными характеристиками и универсальностью. Часто их используют для питания частных домов, дачных участков или коттеджей.
Обратите внимание! Бытовые и производственные генераторы перемененного тока пользуются популярностью практически во всех сфера жизни человека. Особенно они полезны там, где постоянно возникают перебои с подачей электроэнергии или ее нет вообще.
КАК НА ВЫХОДЕ ПОЛУЧАЕТСЯ ПОСТОЯННЫЙ ТОК
Для того, чтобы можно было пользоваться генератором, как источником энергии, ток нужно сгладить. Если увеличить количество рамок до двух и расположить их перпендикулярно друг другу. Тогда пиковые значения Е и, соответственно, тока будут возникать уже каждые четверть оборота.
Если их соединить последовательно, индуцируемый ток будет суммироваться. А его выходная характеристика будет иметь вид двух, смещенных между собой на четверть периода выпрямленных синусоид. Пульсация значительно уменьшится.
Если количество последовательных рамок еще увеличивать, тогда значение тока будет все больше приближаться к идеальной прямой. Кроме того, величина электродвижущей силы напрямую зависит от длины проводника
. Поэтому количество рамок делают большим, а их совокупность и составляет обмотку вращающейся части генератора — якоря.
Для последовательного соединения витков обмотки, конец предыдущего нужно соединить с началом следующего. Делают это на полукольцах или, как их называют, пластинах. Их количество будет равняться количеству витков.
Другим фактором, влияющим на величину Е, является сила магнитного поля.
Индукция магнитного потока обычного магнита слишком маленькая, а потери в среде между двумя полюсами наоборот очень большие.
Для решения первой проблемы вместо постоянного магнита используют гораздо более сильный электромагнит. Для решения второй проблемы сердечник якоря выполняют из стали. Также уменьшают до самого минимума зазор между якорем генератора и полюсами электромагнита.
Ток, протекающий в якоре, образуют своего рода электромагнит, и создает свое магнитное поле. Это явление называется реакция якоря. В нем также возникает реактивная э.д.с. Вместе они искажают магнитное поле. Чтобы это скомпенсировать, устанавливаются добавочные полюса. Они включаются в цепь якоря и полностью перекрывают это негативное воздействие.
По источнику тока возбуждения генераторы бывают:
Необходимый для работы генератора магнитный поток создается благодаря току, проходящему через обмотки главных полюсов. Этот ток называется током возбуждения. При независимом возбуждении обмотка питается от аккумулятора или другого источника питания. При самовозбуждении питается током якоря.
Благодаря тому, что сердечники полюсов обладают остаточным магнетизмом, они создают небольшой магнитный поток. Если якорь начинает вращаться, этого потока достаточно для появления в витках якоря небольшого индукционного тока.
Этот ток, попадая в обмотку возбуждения полюсов, усиливает рабочий магнитный поток. Это приводит к увеличению тока в якоре и происходит цепная реакция. Таким образом, генератор быстро выходит на расчетную мощность.
По схеме подключения обмотки якоря к обмотке возбуждения генераторы с самовозбуждением делятся на три типа:
Схема возбуждения влияет на характеристики генератора и особенности его применения. Основным его параметром является внешняя характеристика, выражающая зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки при заданной частоте вращения и параметрах возбуждения. Также к основным характеристикам относится мощность и КПД, который достигает 90-95%.
Классификация и виды агрегатов
Все электрогенераторы можно распределить по критерию работы и по типу топлива, из которого и образуется электроэнергия. Все генераторы делятся на однофазные (выход напряжения 220 Вольт, частота 50 Гц) и трехфазные (380 Вольт с частотой 50 Гц), а также по принципу работы и типу топлива, которое конвертируется в электричество. Ещё генераторы могут использоваться в разных сферах, что определяет их технические характеристики.
По принципу работы
Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.
Асинхронные генераторы
Асинхронные двигатели — это приборы, которые работают в тормозящем режиме. В данной ситуации ротор выполняет вращения только в одном направлении, совпадающем с движением магнитного поля, но немного опережает его.
Обратите внимание! Такие установки практически не подвержены коротким замыканиям и обладают повышенной защитой от воздействия внешних факторов.
Синхронные электрогенераторы
Синхронный генератор переменного тока конструктивно состоит из двух частей — подвижного ротора и неподвижного статора.
При вращении ротора, представляющего собой электромагнит с сердечником и обмоткой возбуждения, подключенный к внешнему источнику питания при помощи щеточного механизма, в обмотке статора индуцируется ЭДС, которая подается на выходные клеммы генератора. Такая конструкция исключает необходимость применения скользящих контактов, что существенно упрощает конструкцию агрегата. Изначально магнитный поток возбуждается от стороннего возбудителя, закрепленного на общем валу и подключаемого к системе при помощи муфты.
В синхронных электрогенераторах малой мощности обмотка возбуждения запитывается за счет выпрямленного тока. При этом электрическая цепь образуется за счет активации трансформаторов, входящих в цепь нагрузки. Туда же включен и полупроводниковый выпрямитель. В состав основной электрической цепи входят:
Основная особенность синхронного генератора — частота генерируемого электрического тока пропорциональна скорости вращения ротора.
Инверторные генераторы
Инверторный электрогенератор — это обычный асинхронный генератор, на выходе которого установлен дополнительный стабилизатор выходных параметров.
Работает он следующим образом: вырабатываемое асинхронным генератором напряжение поступает в инвертор, где сначала выпрямляется, а затем из полученного постоянного напряжения формируются импульсы заданной частоты и скважности. На выходе устройства эти импульсы преобразуются в синусоидальное напряжение с почти идеальными техническими характеристиками.
Автономность
Главное преимущество, которым обладает электрический генератор, – это его полная независимость от централизованных поставщиков энергии. Автономность электротехнического оборудования бывает стационарной и мобильной.
Стационарные
Обычно это генераторные станции, работающие от дизельных двигателей. Станции используют для электроснабжения потребителей в местах, удалённых от централизованных электрических сетей.
Стационарные генераторные станции необходимы для обеспечения током производственных процессов там, где даже кратковременные перебои поставки электроэнергии недопустимы.
Мобильные
Электрогенераторы мобильного типа выполнены в виде компактных аппаратов, которые можно перемещать в пространстве. Передвижные станции используют для электросварки, местного освещения, снабжения током бытовых электроприборов и многое другое.
Оборудование включает в себя двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине или дизельном топливе. Агрегаты имеют различные габариты. Компактный аппарат может транспортировать один человек. Существуют мобильные агрегаты, которые устанавливаются на специальном автомобильном прицепе.
Режимы работы
В зависимости от того, в каком режиме эксплуатируются агрегаты, их подразделяют на основные и резервные.
Основные
Аппараты предназначены для работы в постоянном режиме. Мощные электрогенераторы с дизельными двигателями относят к промышленным установкам. Устанавливаются там, где требуется получение электроэнергии круглосуточно.
Резервные
Само название агрегатов говорит о применении их в исключительных случаях – при внезапном отключении централизованного электроснабжения. Генераторы могут включаться в работу при срабатывании реле, реагирующего на исчезновение напряжения в электросети централизованного источника. Резервные аппараты рассчитаны на беспрерывную работу в течение нескольких часов.
Схемы подключения
Собственно, даже не схемы включения, а варианты. Их, как правило, три:
Однофазный генератор
Здесь я подробно останавливаться не буду. Такие устройства сейчас можно встретить в любом магазине инструментов. Если однофазный генератор используется как запасной источник электроэнергии, то подключается к домовой сети, как правило, посредством рубильника. То есть, одновременно внешний источник питания и генератор на одну сеть не могут – либо то, либо другое. Во-первых, незачем, во-вторых, это сильно усложнило бы и увеличило стоимость бытовых генераторов. Единственное, на чём могу здесь остановиться, это включение однофазного генератора в трёхфазную сеть.
Однако у такого метода есть свой недостаток. Трёхфазные двигатели в такой сети работать не будут, если же их включить, то очень быстро нагреются и выйдут из строя.
Трехфазный генератор
Трёхфазные генераторы могут быть бытовыми и промышленными. Устройство генератора трёхфазного тока в бытовом варианте практически ничем не отличается от однофазного, как и схема включения. Единственное условие при включении бытового генератора в сеть, если в такой сети имеются трёхфазные двигатели – соблюдать очередность фаз. В случае же, если нагрузка в доме однофазная, то такой предосторожностью можно пренебречь.
Устройство генератора трёхфазного тока в промышленном варианте – это устройство, оснащенное автоматическим пуском и иногда может быть оснащено устройством синхронизации. Подключение таких генераторов лучше доверить специалистам.
Ну а бытовой генератор точно так же, как и однофазный включается в сеть через рубильник. Следовательно, в зависимости от положения рубильника работает либо внешний источник питания, либо генератор.
По типу топлива двигателя
Удаленность от электросети с появлением генераторов больше не становится препятствием для пользования электроприборами.
Газовый генератор
В качестве топлива здесь используется газ, во время сгорания которого и вырабатывается механическая энергия, которая затем заменяется электрическим током. Преимущества использования газогенератора:
Дизельный генератор
Эту категорию составляют преимущественно однофазные агрегаты мощностью 5 кВт. 220 Вольт и частота 50 Гц являются стандартными для бытовой техники, поэтому дизельный аппарат неплохо справляется со стандартной нагрузкой. Как можно догадаться, для его работы требуется дизельное топливо. Почему стоит выбрать именно дизельный электрогенератор:
Бензиновые
Бензиновые генераторы в основной своей массе изготавливают мощностью, не превышающей 20 кВт. Устройства используют для аварийного обеспечения электричеством загородных домов, дач, а также для питания ручных электроинструментов, небольших станков и прочее. Генераторы могут поддерживать освещение придомовой территории, автомобильной стоянки и торговых площадей.
Дополнительная информация. Стандартное топливо для агрегатов – это бензин марки АИ-92. Кратковременно можно заливать в бак оборудования бензин АИ-76 и АИ-95.
Бензиновые генераторы переменного тока могут быть мобильными и стационарными. Особо мощные тяжёлые установки оснащают колёсной парой. В зависимости от модели, устройства оснащают ручным запуском или стартером. Для понижения шумности работы двигателя внутреннего сгорания аппарат помещают в звукопоглощающий кожух.
Способы возбуждения обмотки
Последнее различие моделей, которое хотелось бы затронуть, связано со способом запитки возбуждающей обмотки.
Тут можно выделить 4 типа:
С параллельным возбуждением
Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.
Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.
Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.
Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.
Генераторы с параллельным возбуждением
У генератора с параллельным включением обмотки возбуждения, в принципе, тоже неплохие нагрузочные характеристики, хотя и несколько хуже, чем у схем с независимым возбуждением – 10-30%. У схем с зависимым возбуждением есть одна особенность, для того, чтобы произошло возбуждение, металл генератора должен иметь остаточную намагниченность. Достаточно 2-3% остаточной намагниченности чтобы запустился процесс самовозбуждения. Конечно же, при этом направление обмотки возбуждения должно совпадать с направлением поля остаточной намагниченности.
Якорь генератора раскручивают до номинальных оборотов, за счет остаточного намагничивания происходит самовозбуждение, то есть, в контуре генератор-обмотка возбуждения появляется ЭДС, появляется небольшой ток. Он увеличивает ЭДС, следовательно, ток снова увеличивается и так происходит до тех пор, пока не будет достигнут баланс между падением напряжения в обмотке генератора и падением напряжения в обмотке возбуждения.
В работе генератора есть одна особенность. Если плавно увеличивать нагрузку вплоть до короткого замыкания, то в какой-то момент мощность генератора достигнет пиковых значений, затем пойдет на спад. По сути, если в момент номинальной загрузки генератора устроить короткое замыкание, то ничего страшного не произойдет. Но если это сделать при небольшой нагрузке, то ток короткого замыкания достигает критических значений 8-10 Iн, а значит, такие генераторы крайне настоятельно рекомендуется защищать от короткого замыкания любым доступным способом.
Такие генераторы получили наибольшее распространение, поскольку не требуют внешних источников питания, имеют неплохую нагрузочную способность и позволяют контролировать ток возбуждения.
Генераторы с последовательным возбуждением
Поскольку ток обмотки возбуждения в данном случае равен току в цепи, а значит, достигает больших значений, обмотка возбуждения выполняется толстым проводом и имеет меньшее количество витков, чем в предыдущих двух схемах. Принцип работы такой же, как и у предыдущей схемы. Обмотка и поле остаточной намагниченности должны совпадать по направлению. При раскручивании якоря до номинальной частоты возникает ЭДС, поднимается ток и дальше по нарастающей, пока не будет достигнут баланс.
Но здесь есть один небольшой нюанс. Ток обмотки возбуждения изменяется от тока нагрузки, и регулировать ток возбуждения возможности нет. А это приводит к тому, что очень сильно изменяется и напряжение. Здесь мы получаем самый настоящий генератор тока, а не напряжения. Именно поэтому область применения генератора с последовательным возбуждением сильно ограничена.
Со смешанным возбуждением
Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.
Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.
Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.
Тест. Генератор переменного тока. Трансформатор
