Генерация электричества

На рисунке показан основной принцип действия трехфазного генератора переменного тока и его выходное напряжение. Электромагнитная индукция создается магнитом, вращающимся в неподвижном витке или витках провода. В реальном генераторе переменною тока вращающийся магнит — это электромагнит, который подключается к источнику питания через два кольцевых токосъемника со скользящими контактами.

 

 Принцип действия трехфазного генератора переменного тока

Рис. Принцип действия трехфазного генератора переменного тока

На рисунке ниже показана наиболее распространенная конструкция, которая известна как ротор с концами в форме «когтя». Каждый конец ротора становится при вращении либо северным, либо южным полюсом и, следовательно, «когти» будут чередоваться как северные и южные полюса электромагнита. Общепринятой эффективной схемой является использование роторов «коготь» с 12-ю или 16-ю полюсами.

Ротор

Рис. Ротор

Неподвижные витки провода называются статором и состоят из трех отдельных фазовых секций, каждая из которых имеет несколько обмоток. Обмотки размещены на сердечнике из тонких пластин (чтобы уменьшить вихревые токи), и должны быть согласованы по числу полюсов на роторе. На рисунке показан типичный статор.

Статор

Рис. Статор

Обмотки статора с тремя фазами могут быть соединены двумя способами, известными как «звезда» или «треугольник». Характеристики тока и напряжения на выходе генератора для соединений статора «звезда» и «треугольник» различаются.

Соединение обмоток статора треугольником или звездой

Рис. Соединение обмоток статора треугольником или звездой

Соединение «звезда» можно рассматривать как вариант последовательного соединения фаз, выходное напряжение между двух фаз будет векторной суммой фазных напряжений. Ток на выходе будет тем же самым, что и ток фазы. Поэтому статоры с обмотками типа «звезды» генерируют более высокое напряжение, тогда как статоры с обмотками типа «треугольник» выдают более сильный ток.

Соединение «звезда» можно рассматривать как вариант последовательной цепи.

Соединение «треугольник» можно рассматривать как вариант параллельной цепи. Это означает, что выходное напряжение то же самое, что и напряжение фазы, но выходной ток равен векторной сумме токов фаз.

Большая часть генераторов переменного тока автомобиля использует соединение обмоток «звезда», но в некоторых тяжелых машинах используется преимущество более высокого выходного тока обмоток, соединенных «треугольником». Подавляющее большинство современных генераторов, использующих соединение типа «звезда», включает выпрямитель с восемью диодами, чтобы максимизировать выходное напряжение.

Частот выходного напряжения генератора переменного тока может быть рассчитана. Это особенно важно, если отвод переменного тока от статора используется для счетчика оборотов двигателя:

f = pn /60

где f — частота в Гц; n — скорость вращения генератора переменного тока в об/мин; и р — число пар полюсов (12 «копей» ротора имеют 6 пар полюсов).

Генератор переменного тока при работе двигателя на холостом ходу будет вращаться со скоростью приблизительно 2000 об/мин, причем ротор с 12-ю полюсами создает сигнал частотой 6*2000/60 = 200 Гц.

Клемма, предусмотренная на многих генераторах для выхода переменного тока, обычно помечается буквой W. Выход — выпрямленная полуволна — используется, в частности, на дизельных двигателях для счетчика оборотов. Тот же выход используется на некоторых вариантах бензинового двигателя, чтобы запускать электрическую катушку высокого напряжения.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (оцени первым)
✪Устройство автомобиля Авто⚡сайт №❶
Google+ ()