Користувацький вхід

Генератори постійного та змінного струму

Зареєструйтесь,
щоб мати можливість переглядати всі сторінки та файли,
публікувати власні матеріали, отримувати сертифікати.

...

1

 Тема. Генератори постійного та змінного струму.

Мета.

 Формувати поняття «генератор», «якор», «статор», «ротор».

 Розвивати логічне мислення, пам'ять;

 Розглянути будову та призначення генераторів постійного та змінного струмів;

 Виховувати інтерес до предмету, культуру оформлення конспекту.

Тип урокуКомбінований.

Вид уроку.  Лекція з елементами бесіди.

 

Демонстрації

Презентація «Генератори постійного та змінного струму»

Обладнання та наочність

Плакати, картки з опорними блок-схемами.  Формули.

План-схема уроку

Етапи уроку

Методи й форми роботи

 Організаційний момент:

 

-               привітання;  

-               перевірка присутності учнів;

-               повідомлення основних завдань уроку.

Актуалізація опорних знань

Бесіда з теми «Генератори постійного та змінного струму».

Мотивація навчальної діяльності:

 (створення проблемної ситуації).

 

(Див. додаток з опорними питаннями)

Вивчення нового матеріалу

(Сприймання й первинне осмислення нового матеріалу)

Пояснення з елементами евристичної бесіди.

 

(Див додаток з теорією)

Закріплення вивченого матеріалу

Бліц – опитування.

(питання у додатку)

Підбиття підсумків уроку

 

Домашнє завдання

Вивчити конспект та підготувати доповідь.

Додаток. Орієнтовні  питання до учнів

  Дайте визначення генератора.

 1.Яке призначення генератора?

2.Перечисліть основні вузли генераторів змінного та постійного струмів та їх призначення

3.Як індукується змінний струм і перетворюється у постійний у генераторі?

4.Для чого обмотки котушок фаз статора з'єднуються послідовно, а не паралельно?

5.Яка будова й принцип роботи реле-регулятора?

6.Від яких показників у найбільшій мірі залежить напруга, що виробляється автомобільним генератором?

7.Що таке ротор, статор, якор? 

Додаток. Теорія. Генератори постійного та змінного струму.

 Генера́тор пості́йного стру́му — електрична машина постійного струму (генератор), що перетворює механічну енергію на електричну. Дія генератора постійного струму ґрунтується на явищі електромагнітної індукції: збудженні змінної електрорушійної сили в обмотці ротора (якоря), при його обертанні в основному магнітному полі, створюваному обмоткою збудження на полюсах. Обмотка ротора з'єднана з колектором (механічним перетворювачем змінної ерс на постійну напругу), по пластинах якого ковзають контактні щітки, підключаючи обмотку до зовнішнього електричного кола. Розрізняють генератори постійного струму з незалежним збудженням (від стороннього джерела струму) і з залежним збудженням (самозбудженням), зумовленим залишковим магнетизмом у станині й полюсах. Потужність генераторів постійного струму — від кількох ват до десятків тисяч кіловат, напруга — від одиниць до сотень і тисяч вольт. ККД їх при повному навантаженні — від 0,7 (малопотужні генератори) до 0,96 — генератори великої потужності. Генератори постійного струму застосовують для живлення постійного струму електродвигунів, у зварювальних пристроях, електричних установках літаків, тепловозів, автомобілів, у пристроях автоматики (мікрогенератори постійного струму), для електролізу тощо.

Одна й та сама машина постійного струму в принципі може працювати і як генератор, і як двигун. (Ця властивість машини постійного струму, що називається оборотністю, дає змогу не розглядати окремо будову генератора чи двигуна.)

 

Будова машини постійного струму:

henerator 1 — задній підшипниковий щит; 2 — затискачі; 3 — станина; 4 — головний полюс; 5 — обмотка головного полюса; 6 — вентилятор; 7 — обмотка якоря; 8 — осердя якоря; 9 — колектор; 10 — вал; 11 — траверса із щитковим механізмом; 12 — передній підшипниковий щит

 


henerator2Якір машини постійного струму:

 а — якір без обмотки; б — сталевий лист осердя якоря; 1 — натискні шайби; 2 — зубець; З — паз; 4 — вентиляційний отвір


 Розрізняють основні й додаткові полюси. Основні полюси збуджують магнітне поле; тому обмотки їх котушок називають обмотками збудження. Додаткові полюси встановлюють у машинах підвищеної потужності (понад 1 кВт) для поліпшення роботи машини; обмотку додаткових полюсів з'єднують послідовно з обмоткою ротора (якоря).

Ротор (якір) машини постійного струму складається з осердя й обмотки.

Осердя якоря набирають з тонких листів електротехнічної сталі, ізольованих один від одного лаковим покриттям, що зменшує втрати на вихрові струми. У пази осердя вкладають обмотку якоря. В осерді якоря роблять вентиляційні канали. Щоб струм від обмотки якоря в зовнішнє коло (у генераторі) або із зовнішнього кола до обмотки якоря (у двигуні) проходив в одному й тому самому напрямі, у машині постійного струму встановлюють колектор. Набирають його з мідних пластин, ізольованих одна від одної міканітовими прокладками. Кожну пластину колектора з'єднують з одним або кількома витками обмотки якоря. Осердя якоря і колектор закріплюють на одному валу. Отже, колектор — це пристрій, який конструктивно об'єднаний з якорем (ротором) електричної машини і є механічним перетворювачем частоти. По ізольованих один від одного і приєднаних до витків обмотки якоря пластинах, що становлять колектор, ковзають струмознімні щітки. Через ці щітки й колектор обмотка якоря приєднується до зовнішнього електричного кола. Щітки вставляють в обойми щіткотримача і притискують до колектора пружинами.

henerator3

Будова колектора: 1 — корпус; 2 — болт; З — натискне кільце; 4 — міканітова прокладка; 5 — «півник»; 6 — «ластівчин хвіст»; 7 — колекторна пластина.

 

Щітковий механізм машини постійного струму:

 а — траверса; б — щіткотримач; 1 — щітковий палець; 2 — ізоляція кільця від траверси; З — стопорний болт; 4 — мідний провід; 5 — натискні пластини; 6 — місце розміщення пружини; 7 — обойма; 8 — щітка

 Під час роботи машини щітки ковзають по колектору. Щіткотримачі кріплять до траверси.

 

Генератор змінного струму — система з нерухомого статора (складається із сталевого осердя та обмотки) і ротора (електромагніт із сталевим осердям), який обертається всередині нього.

Через два контактних кільця, до яких притиснуті ковзні контакти щітки, проводиться електричний струм. Електромагніт створює магнітне поле, яке обертається з кутовою швидкістю обертання ротора та збуджує в обмотці статора ЕРС індукції.

Щоб ротор обертався і створював магнітне поле, яке викликає у статорі ЕРС індукції, йому необхідно надавати енергію. Ротор обертається у електростанціях за допомогою пари (ТЕС та АЕС) або гідротурбін (ГЕС).

 Генератори змінного струму бувають із збудженням від постійних магнітів з електромагнітним збудженням.

Більшість генераторів, які використовуються в наш час, мають електромагнітне збудження.

Генераторна установка змінного струму, яка встановлюється в автомобілі, складається з генератора з електромагнітним збудженням, випрямляча й реле регулятора або регулятора напруги.

henerator4Генератори типу Г-250 (встановлюють на автомобілях сім'ї ГАЗ і ЗІЛ), Г-266 (встановлюють на автобусі ПАЗ-672) і Г-288Е (встановлюють на автомобілях сім'ї КрАЗ) мають однакову конструктивну схему і являють собою трифазну синхронну електричну машину з електромагнітним збудженням і вбудованим кремнієвим випрямним блоком. Генератор працює разом із регулятором напруги, який регулює його роботу. Генератор встановлюють із правого боку двигуна на кронштейні.

 

Генератор змінного струму складається з (Мал. 13.1) таких головних частин: статора 6, ротора 13, кришок 1 і 12; вентилятора 16 і шківа 17.

Статор 6 генератора набраний з окремих пластин листової електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм, покритих лаком для зменшення вихрових струмів.

Статор має 15 рівномірно розміщених по колу пазів, в які укладені окремі котушки трифазної обмотки 5. В кожній фазі розміщується по шість кат ушок, що з'єднуються між собою послідовно. Фази з'єднані в зірку, тобто початки котушок з'єднані разом, а кінці приєднані до трьох затискачів І, II, III колодки статора.

Ротор 13 складається із двох стальних кігтеподібних сердечників 18 і 19 та котушки збудження 3, яка розміщена на стальній втулці та жорстко закріплена на його валі 14. Кінці обмотки збудження припаяні до контактних кілець 4, напресованих на ізольовану втулку вала 14 ротора. Вал ротора обертається в кульових підшипниках 2 і 20, які розмішуються в передній 1 і задній 12 кришках.

Ротор генератора 13 приводиться в обертання одним або двома клиноподібними пасами через шків 17 від шківа колінчастого вала. Шків 17 і вентилятор 16 для обдуву й охолодження генератора закріплені на передньому кінці вала.

На задній кришці генератора закріплено щіткотримач 8 із двома щіточками 7, притиснутими пружинами до контактних кілець. Одна щітка з'єднана з масою автомобіля, друга — із вивідним затискачем 3 на кришці корпусу генератора. Щітки призначені для з'єднання обмотки збудження ротора з джерелом живлення постійного струму (акумуляторною батареєю або через випрямлений пристрій з обмоткою статора).

При включенні запалювання струм від акумуляторної батареї через щітки й кільця поступає в обмотку збудження ротора і створює магнітне поле. При обертанні ротора силові лінії магнітного поля ротора перетинають витки котушок статора, І в них Індукується змінний струм, який знімається через три затискачі І, II, III статора і поступає до трьох затискачів випрямляча, за допомогою якого він перетворюється в постійний, направляється до споживачів і на підзарядку акумуляторної батареї.

Випрямляч струму 2 розміщується в кришці 12 з боку контактних кілець, складений із кремнієвих вентилів (діодів), які допускають робочу температуру корпусу 150°С.

Кремнієвий випрямляч (Мал.13.2) складається із трьох моноблоків, які з'єднані в схему трифазного двоперіодного випрямляча. В кожну фазу включено два діоди, які розвернуті своїми переходами від струмопровідного затискача в різні боки: один діод гнучким провідником струму з'єднаний з від'ємною пластиною 3, а другий — із додатною.

Якщо на затискач пластини 6 пари діодів поступає струм із зарядом "+", то він буде зніматися через діод, з'єднаний з цією пластиною, при цьому перехід другого діода закритий. Під час другого півперіоду струм змінює напрям, тобто на затискач 6 він поступає з від'ємним зарядом. Тоді закривається діод, з'єднаний з додатною пластиною 6, і струм із від'ємним зарядом піде на пластину 3 через інші діоди.

Властивість напівпровідникових випрямлювачів пропускати струм тільки в одному напрямку дозволяє відмовитись від реле зворотного струму. Це значно спрощує конструкцію і знижує вартість реле-регулятора.

З підвищенням частоти обертання колінчастого вала підвищується частота обертання й ротора генератора. Внаслідок цього в обмотках статора збільшується і напруга. Щоб напруга залишалась в допустимих межах (приблизно 13,5-14,5). В при нормальній напрузі 12 В — призначений регулятор напруги, який за будовою поділяється на вібраційний, контактно-транзисторний, безконтактно-транзисторний.

В автомобілях використовують контактно-транзисторні регулятори напруги. Найпростішим контактно-транзисторним регулятором є реле-регулятор РР-362, що застосовується з генератором змінного струму Г-250 та інші.

 

Джерело: 

Голосування

Які матеріали Ви шукаєте?:

Останні коментарі