Други Авто Автоматизация Архитектура Астрономия Аудит Биология Бухгалтерия Военное дело Генетика География геология Государство Дом Другое Журналистика Абонамент СМИ Изобретательство Иностранные языки Информатика Искусство Принтирай История Компьютеры Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлы Абонамент Сварка Механика Музыка население Образование инсталации Охрана безопасности жизни инсталации Охрана ТРУДА Педагогика Политика Право Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Р дио Регилия Связь Социология Спорт Стандартизация строительство Технологии Торговля туризм Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Ценнообразование Черчение Экология Эконометрика Экономика Электроника Юриспунденкция

Урок 13

Читайте также:
  1. Урок 1
  2. Урок 211

Измервателни генератори. Основни параметри на измервателните генератори. Обобщена блокова схема на измервателните генератори. Генератори на хармонични синусоидални сигнали. LFO. Високочестотен генератор. Импулсни генератори. Генератори на произволни сигнали.

При производството на електроенергия генераторът е устройство, което преобразува механичната енергия в електрическа енергия за използване във външна верига. Източникът на механична енергия може да се различава значително от коляно за ръчно управление до двигател с вътрешно горене. Генераторите осигуряват почти цялата мощност за електрическите мрежи.

Обратното преобразуване на електрическата енергия в механична енергия се извършва от електрически мотор, а двигателите и генераторите имат много прилики. Много двигатели могат да бъдат задвижвани механично, за да генерират електроенергия и често правят приемливи генератори.

Електромагнитните генератори попадат в една от двете широки категории - динамо и алтернатори.

· Динамиците генерират постоянен ток, обикновено с напрежение и / или текущи колебания, обикновено чрез използване на комутатор

· Алтернаторите генерират променлив ток, който може да бъде ректифициран от друга (външна или директно вградена) система.

Механична:

· Ротор: въртящата се част на електрическата машина

· Статор: Стационарната част на електрическата машина

Електрически:

· Арматура: Компонентът за производство на електрическа машина. В генератора, алтернатора или динамото намотките на котвата генерират електрически ток. Оборудването може да бъде на ротора или на статора.

· Поле: Компонентът на магнитното поле на електрическа машина. Магнитното поле на динамото или алтернатора може да бъде осигурено чрез електромагнити или постоянни магнити, монтирани върху ротора или статора.

· Принципът на действие на електромагнитните генератори беше открит през годините 1831-1832 от Майкъл Фарадей. Принципът, по-късно наричан законът на Фарадей, е, че в електрически проводник се генерира електродвижеща сила, която обкръжава променящ се магнитен поток.

· Той също така построи първия електромагнитен генератор, наречен Фарадей диск, вид хомополярен генератор, използвайки меден диск, въртящ се между полюсите на подковия магнит. Тя произвежда малка DC напрежение.



· Този дизайн е неефективен, поради саморегулиращи се обратен поток от ток в региони, които не са били под влиянието на магнитното поле. Докато токът се индуцира директно под магнита, токът би се върнал назад в области, които са извън влиянието на магнитното поле. Този обратен поток ограничава изходната мощност до проводниците за зареждане и предизвиква натрупване на отпадъци от медния диск. По-късно хомополярни генератори биха решили този проблем, като използват масив от магнити, разположени около периметъра на диска, за да поддържат постоянен полеви ефект в една посока на текущия поток.

· Друг недостатък е, че изходното напрежение е много ниско, поради единичната токова пътека през магнитния поток. Експериментаторите установиха, че използването на множество навивки на тел в серпентина може да доведе до по-високи и по-полезни напрежения. Тъй като изходното напрежение е пропорционално на броя на завоите, генераторите могат лесно да бъдат проектирани така, че да произвеждат желаното напрежение, като променят броя на завъртанията. Намотките на намотките стават основна характеристика на всички следващи конструкции на генераторите.

· Независимо от Фарадей, унгарският Анус Джедлик започва да експериментира през 1827 г. с електромагнитните въртящи се устройства, които той нарича електромагнитни самоблокове. В прототипа на еднополюсния електрически стартер (завършен между 1852 и 1854 г.) стационарните и въртящите се части бяха електромагнитни. Той също може да е формулирал концепцията за динамото през 1861 г. (преди Siemens и Уейтстоун), но не го патентова, тъй като смятал, че не е първият, който осъзнава това. [1]

Генератори на постоянен ток [редактиране]

Основна статия: Динамо

Този голям динамичен високочестотен динамичен двигател произвежда 310 ампера при 7 волта. Динамовете вече не се използват, поради размера и сложността на комутатора, необходими за приложения с висока мощност.

Динамото е първият електрически генератор, способен да доставя енергия за промишлеността. Динамото използва електромагнитна индукция за преобразуване на механичното въртене в постоянен ток чрез използването на комутатор. Рано динамо е построено от Иполит Пикси през 1832 година.

‡ агрузка ...

Модерният динамо, подходящ за използване в индустриални приложения, е измислен независимо от сър Чарлз Уитстоун, Вернер фон Сименс и Самюъл Алфред Върли. Върли извади патент на 24 декември 1866 г., докато Сименс и Уитстоун обявиха откритията си на 17 януари 1867 г., а последният представи документа за откритието си пред Кралското общество.

"Динамо-електрическата машина" използваше самомоторни електромагнитни полета, а не постоянни магнити, за да създаде полето на статора. [2] Дизайнът на Wheatstone е подобен на този на Siemens, с разлика, че в дизайна на Siemens статорните електромагнити са в серия с ротора, но в дизайна на Wheatstone те са паралелни. [3] Използването на електромагнитите, а не постоянните магнити, значително увеличи мощността на динамото и даде възможност за генериране на висока мощност за първи път. Това изобретение доведе директно до първите големи промишлени приложения на електроенергията. Например през 1870 г. Сименс използва електромагнитни динамометри за захранване на електрически дъгови пещи за производство на метали и други материали.

Разработената динамо машина се състои от стационарна структура, която осигурява магнитното поле и набор от въртящи се намотки, които се превръщат в това поле. При по-големите машини постоянното магнитно поле се осигурява от един или повече електромагнити, които обикновено се наричат ​​полеви намотки.

Големите динамометри за генериране на електроенергия сега се наблюдават рядко поради почти универсалното използване на променлив ток за разпределение на електроенергията. Преди приемането на АС, много големи динами от постоянен ток бяха единствените средства за производство и разпространение на електроенергия. AC доминира поради способността на AC да се трансформира лесно до и от много високо напрежение, за да позволи ниски загуби на големи разстояния.

Генератори на променлив ток [редактиране]

Основна статия: Алтернатор

Ferranti генератор на променлив ток, в. 1900.

Чрез серия от открития, динамото беше последвано от много по-късно изобретения, особено от алтернатора на променлив ток, който е способен да генерира променлив ток.

Системите за генериране на алтернативен ток са известни в прости форми от оригиналното откритие на Майкъл Фарадей за магнитната индукция на електрически ток. Самият Фарадей създава ранен алтернатор. Неговата машина е "въртящ се правоъгълник", чиято операция е хетерополярна - всеки активен проводник минава последователно през региони, където магнитното поле е в противоположни посоки. [4]

Големи двуфазни генератори на променлив ток са построени от британския електротехник JEH Gordon през 1882 г. Първата публична демонстрация на "алтернаторна система" е дадена от Уилям Стенли, младши, служител на Westinghouse Electric през 1886 г. [5]

Себастиан Зиани де Феранти основава Ferranti, Thompson и Ince през 1882 г., за да пусне на пазара своя алтернатор Ferranti-Thompson , изобретен с помощта на известния физик Лорд Келвин. [6] Ранните му алтернатори произвели честоти между 100 и 300 Hz. Ferranti продължи проектирането на електрическата станция Deptford за London Electric Supply Corporation през 1887 г., използвайки система с променлив ток. След завършването си през 1891 г. тя е първата наистина модерна електроцентрала, която доставя захранване с високо напрежение, което впоследствие е "отстъпило" за потребителска употреба на всяка улица. Тази основна система продължава да се използва днес по целия свят.

Малко рано в началото на 1900-те 75 kVA директно задвижван електроцентрала AC алтернатор, с отделен колан задвижващ генератор за възбуждане.

През 1891 г. Никола Тесла патентова практически "високочестотен" алтернатор (който работи около 15 kHz). [7] След 1891 г. многофазни алтернатори бяха въведени, за да доставят токове на множество различни фази. [8] По-късно алтернаторите са проектирани за различни честоти на променлив ток между шестнадесет и около сто херца, за използване с дъгообразно осветление, нажежено осветление и електрически двигатели. [9]

Самостоятелно възбуждане [редактиране]

Основна статия: Възбуждане (магнитно)

Тъй като изискванията за генериране на електроенергия в по-голям мащаб се увеличиха, нараства ново ограничение: магнитните полета, налични от постоянните магнити. Пренасочването на малка част от генерираната от генератора мощност към бобина на електромагнитно поле позволява на генератора да произвежда значително по-голяма мощност. Тази концепция беше наречена "самовъзбуждане".

Полетата се свързват последователно или паралелно с намотката на котвата. Когато генераторът започне да се върти, малкото количество останал магнетизъм, наличен в желязната сърцевина, осигурява магнитно поле, за да стартира генерирането на малък ток в арматурата. Това преминава през полеви намотки, създавайки по-голямо магнитно поле, което генерира по-голям ток на арматурата. Процесът на "bootstrap" продължава, докато магнитното поле в сърцевината се изключи поради насищане и генераторът достигне постоянна изходна мощност.

Много големи генератори на електроцентрали често използват отделен по-малък генератор, за да възбудят полевите намотки на по-големите. В случай на тежко широко разпространение на електрозахранването, при което е настъпило появата на електроцентрали, станциите може да се нуждаят от черен старт, за да възбудят полетата на своите най-големи генератори, за да възстановят услугата за обслужване на клиенти.

Специализирани видове генератор [редактиране]

Директен ток [редактиране]

Хомополярен генератор [редактиране]

Основна статия: Хомополярен генератор

Хомополярен генератор е DC електрически генератор, съдържащ електрически проводим диск или цилиндър, въртящ се в равнина, перпендикулярна на унифицирано статично магнитно поле. Разликата в потенциала се създава между центъра на диска и ръба (или краищата на цилиндъра), електрическата полярност в зависимост от посоката на въртене и ориентацията на полето.

Също така е известен като униполарен генератор , ацикличен генератор , дисково динамо или диск Faraday . Напрежението обикновено е ниско, от порядъка на няколко волта при малки демонстрационни модели, но големи изследователски генератори могат да произвеждат стотици волта, а някои системи имат няколко генератора в серия, за да произведат още по-голямо напрежение. [11] Те са необичайни, тъй като те могат да произведат огромен електрически ток, някои повече от един милион ампера, защото хомополярен генератор може да бъде направен да има много ниско вътрешно съпротивление.

MHD генератор [редактиране]

Основна статия: MHD генератор

Магнитохидродинамичният генератор директно извлича електрическа енергия от движещи се горещи газове през магнитно поле, без използването на въртящи се електромагнитни машини. MHD генераторите първоначално бяха разработени, тъй като изходът от плазмения генератор на МПГ е пламък, който е в състояние да загрее котлите на парна централа. Първият практически проект беше AVCO Mk. 25, разработена през 1965 г. Американското правителство финансира значително развитие, завършващо с демонстрационен завод с мощност 25 MW през 1987 г. В Съветския съюз от 1972 г. до края на 80-те години, заводът за МПС U 25 е в редовна търговска операция на московската електроцентрала рейтинг 25 MW, най-големият рейтинг на завод за МПС в света по това време. [12] Понастоящем (2007 г.) генераторите на МПС, които работят като цикъл на отопление, са по-малко ефективни от газовите турбини с комбиниран цикъл.

Алтернативен ток [редактиране]

Индукционен генератор [редактиране]

Основна статия: индукционен генератор

Някои AC двигатели могат да бъдат използвани като генератори, превръщайки механичната енергия в електрически ток. Индукционните генератори работят чрез механично завъртане на ротора си по-бързо от синхронната скорост, което води до отрицателно приплъзване. Един обикновен АС асинхронен двигател обикновено може да се използва като генератор, без никакви вътрешни модификации. Индукционните генератори са полезни при приложения като минихидроенергийни централи, вятърни турбини или при намаляване на газовите потоци под високо налягане до понижено налягане, тъй като те могат да възстановят енергията си с относително прости контроли.

За да работите с индукционен генератор трябва да бъде развълнуван с водещо напрежение; това обикновено се прави чрез свързване към електрическа мрежа, или понякога те са саморазвити чрез използване на фазово коригиращи кондензатори.

Линеен електрически генератор [редактиране]

Основна статия: Линеен алтернатор

В най-простата форма на линеен електрически генератор плъзгащият се магнит се движи напред и назад през соленоид - макара от медна жица. В проводниците на тел се индуцира променлив ток от закона за индукция на Фарадей, всеки път, когато магнитът се плъзга. Този тип генератор се използва във фенерчето Фарадей. По-големи линейни генератори на електроенергия се използват в схеми за вълнова енергия.

Генератори на постоянна честота с променлива скорост [редактиране]

Много от усилията за възобновяема енергия се опитват да прибират природни източници на механична енергия (вятър, приливи и отливи и т.н.), за да произвеждат електроенергия. Тъй като тези източници се колебаят в приложената мощност, стандартните генератори, използващи постоянни магнити и фиксирани намотки, биха осигурили нерегламентирано напрежение и честота. Разходите за регулиране (независимо дали преди генератора чрез намаляване на предавките или след генериране с електрически средства) е високо пропорционално на естествено произведената енергия.

Новите генератори, като асинхронния или индукционния генератор, генератора с двойно подаване, генератора с двойно захранване или генератора с двойно захранване с ротационен ротор, виждат успех при приложения с постоянна честота с променлива скорост, като вятърни турбини или други технологии за възобновяема енергия. По този начин тези системи предлагат разходи, надеждност и ефективност при определени случаи на употреба.

Схема замества [править]

Схема замества генератора и нагрузки.
G = генератор
V G = генератор на налягане холостого хода
R G = генератор внутреннее сопротивление
V L = напряжение генератора под нагрузкой
R L = сипротивление нагрузки

Эквивалентная схема генератора и нагрузки показана на рисунке справа. Генератор е представен в абстрактния генератор, осигурявайки му идеални първоначални възможности и внушителен сноп. Генератора и параметрите на мощността са определени за измерване на размерите (с поправка на работната температура) и измерените холостого движения и загружаются напрежения за задаване на тока нагрузки.

Изтеглете модела на генератора, допълнильные элементы, возможно, потребуется добавить для точного представления. В частност, индуктивността може да бъде добавена, като се закрепят конструкциите на рамката, потокът от магнитни утечки [16] , но полный представление може да стане по-трудно сложно, чем это. [17]


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | | 31 | 32 | 33 | 34 |


При использовании материала, поставете ссылку на Студалл.Огг (0.084 сек.)