Принцип действия и характеристики генератора постоянного тока

Содержание

Генератор постоянного тока

Конструктивно генераторы изготавливаются с независимым возбуждением и с самовозбуждением, из расчета, что в большинстве случаев независимое возбуждение является электромагнитным, обеспечиваемым за счет имеющейся на полюсах обмотки возбуждения, проводящей постоянный ток от постороннего источника. В маломощных агрегатах для образования основного магнитного потока могут также использоваться постоянные магниты, делающие данные устройства магнитоэлектрическими.

В генераторах с самовозбуждением конструктивно предусмотрено, что ток для обмотки возбуждения будет подаваться с якоря генератора из расчета 3 вариантов соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря:

1. Последовательное,
2. Параллельное,
3. Смешанное.

Это также определяет различные модификации генераторов постоянного тока:

  • Генераторы последовательного возбуждения,
  • Генераторы последовательного возбуждения,
  • Генераторы смешанного возбуждения, конструктивно оснащенные двумя обмотками возбуждения.

Кроме того существуют генераторы постоянного тока с комбинированным возбуждением в виде независимого с параллельным, независимого с последовательным и так далее.

Принцип действия генератора

Свойства генератора постоянного тока, выражающиеся его характеристиками, то есть зависимостями между основными величинами, определяющими работу устройства, напрямую зависят от применяемой в устройстве схемы возбуждения. Из расчета того, что основной величиной для генератора является напряжение, на зажимах напрямую зависящее от тока возбуждения, тока нагрузки и скорости вращения якоря генератора.

Устройство генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока устроен довольно сложно, но если присмотреться к самой схеме, то ничего сложного мы не увидим. Здесь все построено на зависимости напряжения тока от постоянства тока. Эта зависимость определяется по большей части при нерегулируемой цепи. Внешние характеристики при этом не оказывают существенного воздействия. Но это характерно лишь для приводных генераторов (и для устройств ручного запуска).

Генератор с автоматическим запуском и автоматическим отключением имеет несколько другие схемы устройства. Он построен скорее на переменном токе, вследствие чего нагрузка на систему при запуске не так сильно возрастает (40% увеличения нагрузки против увеличения в 4–6 раз при ручном запуске устройства). Схема движения тока по системе не бывает хаотичной, она подчиняется механизмам устройства, и если генератор выходит из строя, то происходит это, как правило, из-за поломки одной из составляющих генератора. Зависимость напряжения от постоянного тока выражается и в характеристиках этих устройств.

Характеристики генератора постоянного тока

Характеристики и устройство генератораКак уже ранее отмечалось, большое влияние положения токораздела на магнитный поток главного полюса и, соответственно, снимаемое с коллектора напряжение, определяющее необходимость в процессе опытного исследования генератора сохранение неизменного положения щеток на коллекторе. В генераторах, оснащенных добавочными полюсами, щетки расположены таким образом, чтобы токораздел совпадал с геометрической нейтралью, тогда как в аналогах без добавочных полюсов токораздел смещается по вращению якоря в положение оптимальной коммутации с последующим закреплением щеткодержателей в данном положении.

Все характеристики могут основываться в соответствии с данными расчетами генератора или же сняты в процессе его испытаний. Номинальные величины обозначают режим функционирования устройства в условиях, предназначенных для ее функционирования, и характеризуются величинами, указанными на паспортном щитке устройства в виде номинального напряжения, мощности тока и скорости вращения. Номинальной мощностью генератора определяется полезная электрическая мощность устройства, выраженная в ваттах или в альтернативном варианте в киловаттах. Кроме того термин номинальный может применяться к неуказанным на паспортном щитке устройства величинам, но также определяющим номинальный режим функционирования устройства, в частности: номинальный ток возбуждения, номинальный вращающий момент и тому подобное, а также номинальный коэффициент полезного действия.

Применение генераторов постоянного тока

До конца 19 века генераторы постоянного тока были единственными используемыми в промышленности источниками электрической энергии, так как человечество не умело использовать переменный ток, стоящий значительно дешевле электроэнергии, получаемой от химических источников тока. Впоследствии благодаря множеству ученых были разработаны трансформаторы, асинхронные двигатели переменного тока и трехфазная система электроснабжения. В результате чего постоянный ток начал уступать свои позиции, найдя свое основное применение на городском электротранспорте в виде трамваев и троллейбусов, а также в технике электросвязи. Генераторы постоянного тока использовались в различных видах автотранспорта, но в связи с распространением трехфазных генераторов они были постепенно вытеснены с рынка. К тому же, их степень надежности была на порядок ниже.

Использовались генераторы постоянного тока и на тепловозах (устаревший тип железнодорожного транспорта), существовало множество различных модификаций. Применялась так называемая электрическая передача и тяга. Со временем подобные генераторы заменили на генераторы переменно-постоянного тока. Впоследствии они были оснащены полупроводниковой системой с выпрямителями.

На сегодняшний день данная система не пользуется особой популярности по причине своей сложности и нерентабельности. В некоторых случаях применение данных генераторов может быть оправдано, но только в том случае, если подключение выполняется к устаревшему оборудованию.

Генераторы постоянного тока, видео-обзор: