1 слайд
Презентация На тему: «Генератор трехфазового тока» Муниципальное Нетиповое Общеобразовательное Учреждение «Гимназия №1 города Белово» Руководитель: Попова Ирина Александровна Выполнили: ученики 11«В» класса Пономарёв Кирилл Малахов Александр Глущенко Анатолий Белово 2011 МОЗГ 2.0
2 слайд
3 слайд
Цели: 1) понять принцип действия трехфазного генератора 2) выяснить преимущества трехфазных систем 3) рассмотреть соединения в трехфазных цепях 4) сравнить фазное(Uф) и линейное(Uл) напряжения 5) рассмотреть схемы,графики для изучения и закрепления знания темы. 6) проделать опыт, применив полученные знания 7) сделать практические выводы
4 слайд
История возникновения… Михаи л О сипович Доли во-Доброво льский - русский электротехник польского происхождения, один из создателей техники трёхфазного переменного тока, немецкий предприниматель. Творческая и инженерная деятельность М. О. Доливо-Добровольского была направлена на решение задач, с которыми неизбежно пришлось бы столкнуться при широком использовании электроэнергии. Работа в этом направлении, на основе полученного Николой Теслой трёхфазного тока, в необычайно короткий срок привела к разработке трёхфазной электрической системы и совершенной, в принципе, не изменившейся до настоящего времени конструкции асинхронного электродвигателя. Таким образом, были получены токи с разностью фаз 120 градусов, была найдена связанная трёхфазная система, отличительной особенностью которой являлось использование для передачи и распределения электроэнергии только трёх проводов.
5 слайд
Устройство генератора трехфазного тока Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции - возникновении электрического напряжения в обмотке статора, находящейся в переменном магнитном поле. Оно создается с помощью вращающегося электромагнита - ротора при прохождении по его обмотке постоянного тока. Основные элементы: Индуктором в генераторе трехфазного тока служит электромагнит, обмотка которого питается постоянным током. Индуктором является ротор, якорь генератора – статором. В пазах статора расположены три независимые электрич. обмотки, сдвинутые в пространстве на 120гр. При вращении ротора с угл.скоростью возникает ЭДС индукции,изменяющ. по гармоническому закону с частотой ω Вследствие сдвига обмоток в пространстве фазы колебаний сдвинуты на 2п/3 и 4п/3.
6 слайд
7 слайд
Соединения в трехфазных цепях Фазное напряжение – напряжение между началом и концом каждой фазной обмотки генератора. Линейное напряжение – напряжение между началами любых двух фазных обмоток.
8 слайд
Опыт Три катушки с сердечниками размещаются по окружности под углом 120° по отношению друг к другу. Каждая катушка соединена с гальванометром. В центре окружности на оси укрепляется прямой магнит. Если вращать магнит, то в каждой из трех цепей возникает переменный ток. При медленном вращении магнита можно заметить, что наибольшее и наименьшее значения токов и их направления будут в каждый момент во всех трех цепях различными.
9 слайд
Преимущества трехфазных систем: 1) экономичность производства и передачи электроэнегии 2) возможность получения относительно простого кругового вращающ. магнитного поля 3) возможность получения в одной установки двуч эксплутационных напряжений: фазного и линейного 4) использование меньшего кол-ва проводов в производстве Вывод: Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространённые в современной электроэнергетике.
10 слайд
Список используемой литературы: Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.; Глазунов А.Т., Кабардин О.Ф., Малинин А.Н., Орлов В.А., Пинский А.А., С.И. Кабардина «Физика. 11 класс». – М.: Просвещение, 2009 г. Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
Слайд 2
Слайд 3
Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. В зависимости от способов соединения обмоток возбуждения с якорем генераторы подразделяются на: генераторы независимого возбуждения; генераторы с самовозбуждением; генераторы параллельного возбуждения; генераторы последовательного возбуждения; генераторы смешанного возбуждения; Генераторы малой мощности иногда выполняются с постоянными магнитами. Свойства таких генераторов близки к свойствам генераторов с независимым возбуждением.
Слайд 4
Генераторы постоянного тока
Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока. В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение. Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт.
Слайд 5
Генераторы постоянного тока представляют собой обычные индукционные генераторы, снабженные особым приспособлением - так называемым коллектором,- дающим возможность превратить переменное напряжение на зажимах (щетках) машины в постоянное. Рис. 329. Схема генератора постоянного тока: 1 - полукольца коллектора, 2 - вращающийся якорь (рамка), 3 - щетки для съема индукционного тока
Слайд 6
Принцип устройства коллектора ясен из рис. 329, на котором изображена схема простейшей модели генератора постоянного тока с коллектором. Эта модель отличается от рассмотренной выше модели генератора переменного тока (рис. 288) лишь тем, что здесь концы якоря (обмотки) соединены не с отдельными кольцами, а с двумя полукольцами 1, разделенными изолирующим материалом и надетыми на общий цилиндр, который вращается на одной оси с рамкой 2. К вращающимся полукольцам прижимаются пружинящие контакты (щетки) 3, с помощью которых индукционный ток отводится во внешнюю сеть. При каждом полуобороте рамки концы ее, припаянные к полукольцам, переходят с одной щетки на другую. Но направление индукционного тока в рамке, как было разъяснено в § 151, тоже меняется при каждом полуобороте рамки. Поэтому, если переключения в коллекторе происходят в те же моменты времени, когда меняется направление тока в рамке, то одна из щеток всегда будет являться положительным полюсом генератора, а другая - отрицательным, т. е. во внешней цепи будет идти ток, не меняющий своего направления. Можно сказать, что с помощью коллектора мы производим выпрямление переменного тока, индуцируемого в якоре машины.
Слайд 7
График напряжения на зажимах такого генератора, якорь которого имеет одну рамку, а коллектор состоит из двух полуколец, изображен на рис. 330. Как видим, в этом случае напряжение на зажимах генератора, хотя и является прямым, т. е. не меняет своего направления, но все время Рис. 330. Зависимость напряжения на зажимах генератора постоянного тока от временименяется от нуля до максимального значения. Такое напряжение и соответствующий ему ток часто называют прямым пульсирующим током. Нетрудно сообразить, что напряжение или ток проходят весь цикл своих изменений за время одного полупериода переменной э. д. с. в обмотках генератора. Иначе говоря, частота пульсаций вдвое больше частоты переменного тока.
Слайд 8
Чтобы сгладить эти пульсации и сделать напряжение не только прямым, но и постоянным, якорь генератора составляют из большого числа отдельных катушек, или секций, сдвинутых на определенный угол друг относительно друга, а коллектор составляют не из двух полуколец, а из соответствующего числа пластин, лежащих на поверхности цилиндра, вращающегося на общем валу с якорем. Концы каждой секции якоря припаиваются к соответствующей паре пластин, разделенных изолирующим материалом. Такой якорь называют якорем барабанного типа (рис. 331). На рис. 332 показан генератор постоянного тока в разобранном виде, а на рис. 333 - схема устройства такого генератора с четырьмя секциями якоря и двумя парами пластин на коллекторе. Общий вид генератора постоянного тока марки ПН показан на рис. 334. Генераторы этого типа изготовляются на мощности от 0,37 до 130 кВт и на напряжения 115, 115/160, 230/320 и 460 В при частоте вращения ротора от 970 до 2860 оборотов в минуту.
Слайд 9
Из рис. 332 и 333 мы видим, что, в отличие от генер4000аторов переменного тока, в генераторах постоянного тока вращающаяся часть машины - ее ротор - представляет собой якорь машины (барабанного типа), а индуктор помещен в неподвижной части машины - ее статоре. Статор (станина генератора) выполняется из литой стали или чугуна, и на внутренней его поверхности укрепляются выступы, на которые надеваются обмотки, создающие в машине магнитное Рис. 331. Якорь барабанного типа генератора постоянного тока: 1 - барабан, на котором расположены витки четырех обмоток, 2 - коллектор, состоящий из двух пар пластин
Слайд 10
Рис. 332. Генератор постоянного тока в разобранном виде: 1 - станина, 2 - якорь, 3 - подшипниковые щиты, 4 - щетки с щеткодержателями, укрепленные на траверзе, 5 - сердечник полюса
Слайд 11
поле (рис. 335, а). На рис. 333 показана только одна пара полюсов N и S; на практике обычно в статоре размещают несколько пар таких полюсов. Все их обмотки соединяют Рис. 333. Схема генератора постоянного тока с четырьмя секциями якоря и четырьмя пластинами на коллекторе
Слайд 12
последовательно, и концы выводят на зажимы m и n, через которые в них подается ток, создающий в машине магнитное поле. Рис. 334. Внешний вид генератора постоянного тока
Слайд 13
Так как выпрямление происходит лишь на коллекторе машины, а в каждой секции индуцируется переменный ток, то во избежание сильного нагревания токами Фуко\" сердечник якоря делают не сплошным, а набирают из отдельных стальных листов, на краю которых выштамповываются выемки для активных проводников якоря, а в центре - отверстие для вала со шпонкой (рис. 335, б). Эти листы изолируются друг от друга бумагой или лаком. Рис. 335. Детали генератора постоянного тока: а) полюсный сердечник с обмоткой возбуждения; б) стальной лист якоря с отверстием в центре
Слайд 14
168.1. Почему статор генератора переменного тока собирается из отдельных стальных листов, а статор генератора постоянного тока представляет собой массивную стальную или чугунную отливку?Схему соединения отдельных секций обмотки якоря с пластинами коллектора можно уяснить себе из рис. 333. Здесь круг с вырезами изображает задний торец железного сердечника, в пазах которого уложены длинные провода отдельных секций, параллельные оси цилиндра. Провода эти, обычно называемые в электротехнике активными, перенумерованы на рисунке цифрами 1-8. На задней торцевой стороне якоря эти провода соединены попарно так называемыми соединительными проводами, которые на рисунке изображены штриховыми линиями и отмечены буквами а, b, с, d. Как видим, каждые два активных провода и один соединительный образуют отдельную рамку - секцию якоря, свободные концы которой припаяны к паре пластин коллектора.
Слайд 15
Первую секцию составляют активные провода 1 и 4 и соединительный провод а; концы ее припаяны к коллекторным пластинам I и II. К той же пластине II припаян свободный конец активного провода 3, который вместе с активным проводом 6 и соединительным проводом b образует вторую секцию; свободный конец этой секции припаян к коллекторной пластине III, и к той же пластине припаян конец третьей секции, состоящей из активных проводов 5 и 8 и соединительного провода с. Другой свободный конец третьей секции припаян к коллекторной пластине IV. Наконец, четвертую секцию составляют активные провода 7 и 2 и соединительный провод d. Концы этой секции припаяны соответственно к коллекторным пластинам IV и I.Мы видим, таким образом, что все секции якоря барабанного типа соединены друг с другом так, что они образуют одну замкнутую цепь. Такой якорь называют поэтому короткозамкнутым.Пластины коллектора I-IV и щетки Р и Q показаны на рис. 333 в той же плоскости, но на самом деле они, так же как и провода, соединяющие их с концами секций и изображенные на рисунке сплошными линиями, находятся на противоположной стороне цилиндра.Разберем подробнее эту схему, чтобы выявить основные принципиальные особенности конструкции и работы якоря барабанного типа.
Слайд 16
Щетки Р и Q прижимаются к паре противоположных пластин коллектора. На рис. 336, а изображен момент, когда щетка Р касается пластины I, а щетка Q- пластины III. Нетрудно видеть, что, выйдя, например, из щетки Р, мы можем прийти к щетке Q по двум параллельно Рис. 336. Схема присоединения секций якоря к щеткам в два момента времени, отстоящие на четверть периода: а) одна ветвь содержит секции 1 и 2, а другая - секции 3 и 4; б) первая ветвь содержит секции 4 и 1, а вторая - секции 2 и 3. Во внешней цепи (нагрузке) ток всегда идет от Р к Q включенным между ними ветвям: либо через секции 1 и 2, либо через секции 4 и 3, как это схематически показано на рис. 336, а. Через четверть оборота щетки будут касаться пластин II и IV, но опять между ними окажутся две параллельные ветви с секциями 4 и 1 в одной ветви и 2 и 3 - в другой (рис. 336, б). То же будет иметь место и в другие моменты вращения якоря.
Слайд 17
Таким образом, короткозамкнутая цепь якоря в любой момент времени распадается между щетками на две параллельные ветви, в каждую из которых последовательно включена половина секций якоря. При вращении якоря в поле индуктора в каждой секции индуцируется переменная э. д. с. Направления токов, индуцируемых в некоторый момент времени в различных секциях, отмечены на рис. 336 стрелками. Через половину периода все направления индуцированных э. д. с. и токов изменятся на обратные, но так как в момент изменения их знака щетки меняются местами, то во внешней цепи ток будет всегда иметь одно и то же направление; щетка Р всегда является положительным, а щетка Q - отрицательным полюсом генератора. Таким образом, коллектор выпрямляет переменную э. д. с, возникающую в отдельных секциях якоря.Из рис. 336 мы видим, что э. д. с, действующие в обеих ветвях, на которые распадается цепь якоря, направлены «навстречу» друг другу. Поэтому, если бы во внешней цепи не было тока, т. е. к зажимам генератора не была бы присоединена никакая нагрузка, то общая э. д. с, действующая в короткозамкнутой цепи якоря, была бы равна нулю, т, е. тока в этой цепи не было бы. Положение было бы таким же, как
Слайд 18
Рис. 337. а) В цепи, составленной из двух включенных «навстречу» элементов, при отсутствии нагрузки тока нет. б) При наличии нагрузки элементы соединены по отношению к ней параллельно. Ток нагрузки разветвляется и половина его проходит через каждую ветвь при включении «навстречу» друг другу двух гальванических элементов без внешней нагрузки (рис. 337, а). Если же мы присоединим к этим двум элементам нагрузку (рис. 337, б), то по отношению к внешней сети оба элемента окажутся включенными параллельно, т. е. напряжение на зажимах сети (М и N) будет равно напряжению каждого элемента. То же, очевидно, будет иметь место и в нашем генераторе, если к его зажимам (М и N на рис. 333) мы присоединим какую-нибудь нагрузку (лампы, двигатели и т. п.): напряжение на зажимах генератора будет равно напряжению, создаваемому в каждой из двух параллельных ветвей, на которые распадается якорь генератора.
Слайд 19
Э. д. с, индуцированные в каждой из этих ветвей, складываются из э. д. с. каждой из последовательно соединенных секций, входящих в эту ветвь. Поэтому мгновенное значение результирующей э. д. с. будет равно сумме мгновенных значений отдельных э. д. с. Но при определении формы результирующего напряжения на зажимах генератора нужно учитывать два обстоятельства: а) благодаря наличию коллектора каждое из складываемых напряжений выпрямляется, т. е. имеет форму, изображаемую кривыми 1 или 2 на рис. 338; б) напряжения эти сдвинуты по фазе на четверть периода, так как секции, входящие в каждую ветвь, смещены друг относительно друга на p/2. Кривая 3 на рис. 338, полученная путем сложения соответственных ординат кривых 1 и 2, изображает форму напряжения на зажимах генератора. Как видим, пульсации на этой кривой имеют удвоенную частоту и значительно меньше, чем пульсации в каждой секции. Напряжение и ток в цепи уже не только прямые (не меняющие направления), но и почти постоянные.
Слайд 20
Чтобы еще более сгладить пульсации и сделать ток практически совершенно постоянным, на практике помещают на якоре машины не 4 отдельные секции, а значительно большее число их: 8, 16, 24, ... Такое же число раздельных пластин имеется на коллекторе. Схемы соединения при этом, конечно, значительно усложняются, но принципиально такойякорь ничем не отличается от описанного. Все секции его образуют одну короткозамкнутую цепь, распадающуюся по отношению к щеткам машины на две параллельные ветви, в каждой из которых действуют последовательно соединенные и смещенные по фазе друг относительно друга э. д. с. половинного числа секций. При сложении этих э. д. с. получается почти постоянная э. д. с. с очень малыми пульсациями.
Посмотреть все слайды
«Генератор переменного тока»Генератор переменного тока (альтернатор)
является электромеханическим устройством,
которое преобразует механическую энергию в
электрическую энергию переменного тока.
Большинство генераторов переменного тока
используют вращающееся магнитное поле.
История:
Системы производящие переменный ток былиизвестны в простых видах со времён открытия
магнитной индукции электрического тока.
Ранние машины были разработаны Майклом
Фарадеем и Ипполитом Пикси.
Фарадей разработал «вращающийся
треугольник», действие которого было
многополярным - каждый активный проводник
пропускался последовательно через область,
где магнитное поле было в противоположных
направлениях. Первая публичная демонстрация
наиболее сильной «альтернаторной системы»
имела место в 1886 году. Большой двухфазный
генератор переменного тока был построен
британским электриком Джеймсом Эдвардом
Генри Гордоном в 1882 году. Лорд Кельвин и
Себастьян Ферранти также разработали ранний
альтернатор, производивший частоты между 100
и 300 герц. В 1891 году Никола Тесла
запатентовал практический «высокочастотный»
альтернатор (который действовал на частоте
около 15000 герц). После 1891 года, были
введены многофазные альтернаторы.
Принцип действия генератора основан на
действии электромагнитной индукции -
возникновении электрического напряжения в
обмотке статора, находящейся в переменном
магнитном поле. Оно создается с помощью
вращающегося электромагнита - ротора при
прохождении по его обмотке постоянного тока.
Переменное напряжение преобразуется в
постоянное полупроводниковым
выпрямителем.
Общий вид генератора переменного тока с внутренними полюсами. Ротор является индуктором, а статор - якорем
Ротор – сердечник,вращающийся вокруг
горизонтальной или
вертикальной оси
вместе со своей
обмоткой.
Статор – неподвижный сердечник с его обмоткой.
Схема устройства генератора: 1 - неподвижный якорь, 2 - вращающийся индуктор, 3- контактные кольца, 4- скользящие по ним щетки
Вращающийсяиндуктор
генератора I
(ротор) и якорь
(статор) 2, в
обмотке которогоРотор
(индуктор)
генератора
переменного
тока
с
внутренними
полюсами. На валу ротора
справа
показан
ротор
вспомогательной
машины,
Виды генераторов:
Турбогенератор – это генератор,который приводится в действие
паровой или газовой турбиной.Дизельагрегат
-
генерат
ор,
ротор
которог
о
вращает
ся от
двигатеГидроге
нератор
вращает
гидроту
рбина.Генератор переменного тока начала 20-го века сделанный в Будапеште,
Венгрия, в зале производства электроэнергии гидроэлектростанции
(фотография Прокудина-Горского, 1905-1915). Автомобильный
генератор
переменного
тока. Приводной
ремень снят.
Широкое применение генераторов переменного тока:
Ни для кого не станет удивительным тот факт, что в наши дни популярность,востребованность и спрос таких устройств, как электростанции и генераторы переменного
тока, достаточно высоки. Это объясняется, прежде всего, тем, что современное
генераторное оборудование имеет для нашего населения огромное значение. Помимо этого
необходимо добавить и то, что генераторы переменного тока нашли свое широкое
применение в самых различных сферах и областях.
Промышленные генераторы могут быть установлены в таких местах, как поликлиники и
детские сады, больницы и заведения общественного питания, морозильные склады и
многие другие места, требующие непрерывной подачи электрического тока. Обратите свое
внимание на то, что отсутствие электричества в больнице может привести непосредственно
к гибели человека. Именно поэтому в подобных местах генераторы должны быть
установлены обязательно.
Также довольно распространенным является явление использования генераторов
переменного тока и электростанций в местах проведения строительных работ. Это
позволяет строителям использовать необходимое им оборудование даже на тех участках,
где полностью отсутствует электрификация. Однако и этим дело не ограничилось.
Электростанции и генераторные установки были усовершенствованы и дальше. В
результате этого нам были предложены бытовые генераторы переменного тока, которые
вполне удачно можно было устанавливать для электрификации коттеджей и загородных
домов.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что современные генераторы переменного
тока имеют довольно широкую область применения. Кроме того они способны решить
большое количество важных проблем, связанных с некорректной работой электрической
сети, либо ее отсутствием.
Определение Переменным током называется электрический ток, который периодически изменяется по величине и по направлению. Условное обозначение или. Модуль максимального значения силы тока за период называется амплитудой колебаний силы тока. В настоящее время в электрических сетях используется переменный ток. Многие законы, которые были выведены для постоянного тока, действуют и для переменного тока.
Переменный ток имеет ряд преимуществ по сравнению с постоянным током: - генератор переменного тока значительно проще и дешевле генератора постоянного тока; - переменный ток можно трансформировать; - переменный ток легко преобразуется в постоянный; - двигатели переменного тока значительно проще и дешевле двигателей постоянного тока; - проблема передачи электроэнергии на большие расстояния была решена только при использовании переменного тока высокого напряжения и трансформаторов. Для производства переменного тока применяется синусоидальное напряжение.
Генератор переменного тока - является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Системы производящие переменный ток были известны в простых видах со времён открытия магнитной индукции электрического тока. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции возникновении электрического напряжения в обмотке статора, находящейся в переменном магнитном поле. Оно создается с помощью вращающегося электромагнита ротора при прохождении по его обмотке постоянного тока.
Количественный рост использования энергии привел к качественному скачку ее роли в нашей стране: создалась крупная отрасль народного хозяйства - энергетика. В народном хозяйстве нашей страны важное место занимает – электроэнергетика. Атомная электростанция во Франции Каскад гидроэлектростанции
Если k > 1, то трансформатор повышающий. Если k 1, то трансформатор повышающий. Если k 1, то трансформатор повышающий. Если k 1, то трансформатор повышающий. Если k 1, то трансформатор повышающий. Если k title="Если k > 1, то трансформатор повышающий. Если k
Задача: Коэффициент трансформации трансформатора равен 5. Число витков в первичной катушке равно 1000, а напряжение во вторичной катушке - 20 В. Определите число витков во вторичной катушке и напряжение в первичной катушке. Определите вид трансформатора?
Дано: Анализ: Решение: k = 5 n2 = 1000: 5 = 200 n1 = 1000 U1 = 20 B * 5 = U2 = 20 B n2 = n1: k = 100 B U1 = U2 * k n2 - ? U1 - ? Ответ: n2 = 200; U1 = 100 В; трансформатор повышающий, так как k > 1. 1."> 1."> 1." title="Дано: Анализ: Решение: k = 5 n2 = 1000: 5 = 200 n1 = 1000 U1 = 20 B * 5 = U2 = 20 B n2 = n1: k = 100 B U1 = U2 * k n2 - ? U1 - ? Ответ: n2 = 200; U1 = 100 В; трансформатор повышающий, так как k > 1."> title="Дано: Анализ: Решение: k = 5 n2 = 1000: 5 = 200 n1 = 1000 U1 = 20 B * 5 = U2 = 20 B n2 = n1: k = 100 B U1 = U2 * k n2 - ? U1 - ? Ответ: n2 = 200; U1 = 100 В; трансформатор повышающий, так как k > 1.">
13
