Технические основы электрогенераторов

Причиной появления напряжения на клеммах гене ратора является явление электромагнитной индук ции, которое заключается в следующем.

При пересечении проводником электрического тока (проводом или рамкой) силовых линий маг нитного поля в нем наводится (индуцируется) элек трическое напряжение. При этом совершенно без различно, движется ли проводник в неподвижном магнитном поле или, наоборот, магнитное поле движется относительно проводника.

Величина индуцируемого напряжения возрастает с усилением магнитного поля. То есть напряжение тем выше, чем больше плотность силовых линий магнитного поля и чем больше скорость, с которой проводник пересекает эти линии.

Чтобы усилить действие электромагнитной индук ции, в генераторах предусматривают не одну про волочную петлю, подверженную действию пере менного магнитного поля, а множество петель, образующих обмотку. Система электрической ма шины, состоящая из обмотки и сердечника, назы вается якорем или ротором.

Приведенный ниже рисунок поясняет описанное выше явление:

В позиции 1 проволочная петля (рамка) располо жена горизонтально. В этом положении силовые линии магнитного поля не пересекаются, так как образующий петлю провод располагается парал лельно им. Поэтому напряжение в проводнике не создается. В позиции 3 рамка пересекает силовые линии точно под прямым углом. Соответственно в этом положении в проводнике наводится наиболь шее напряжение.

В позиции 5 рамка повернулась на 180° и вновь за няла горизонтальное положение, поэтому напря жение в ней отсутствует. С этого момента поляр ность напряжения изменяет свой знак на обратный. В позиции 7 напряжение снова достигает своего максимального значения, но уже с противополож ным знаком, а в позиции 9 напряжение вновь сни жается до нуля. Показанная на рисунке кривая со ответствует повороту рамки на 360°. Время за ко торое рамка делает один оборот называют перио дом.

Если генератор должен вырабатывать ток с часто той 50 Гц (Герц), то рамка должна совершать 50 оборотов в секунду, что соответствует 3000 обо ротов в минуту.

Частота тока зависит, таким образом, от частоты вращения ротора и соответствует числу периодов в секунду. Она зависит также от числа полюсов ге нератора.

Рис. 2

В качестве примера рассмотрим простейшую рамку, которая вращается в магнитном поле, т. е. между северным и южным полюсами. Начало и конец рамки соединены с соответствующими контактными кольцам. Индицируемое напряжение через угольные щетки, скользящие по контактным кольцам, подается на вольтметр. Вольтметр показывает как величину индуцируемого в рамке напряжения, так и его полярность.

Электротехнической промышленностью выпускаются в основном синхронные и асинхронные генераторы. Проще всего можно определить тип генератора по конструкции ротора. Ротор синхронного генератора (см. рис. 4) снабжен токопроводя щей обмоткой. Короткозамкнутый ротор асинхронного генератора (см. рис. 9) обмотки не имеет, а вместо нее применяется так называемая «беличья клетка» из алюминия.

Примеры конструкций генераторов и их деталей:

Рис.3. Асинхронный генератор в сборе

Рис 4. Асинхронный генератор в разрезе. Видны обмотки (статора), ротор и набранный из пластин сердечник статора, а также шарикоподшипники и крыльчатка вентилятора.

Рис. 5. Статор асинхронного генератора

Рис. 6. Синхронный генератор в сборе (модель Eisemann BSKA 5)

Рис. 7. Ротор синхронного генератора

Рис. 8. Ротор бесщеточного синхронного генератора

Рис. 9. Ротор асинхронного генератора

2.2. Двигатели для привода генераторов

2.2.1Бензиновый двигатель фирмы Honda

Это одноцилиндровый четырехтактный двигатель воздушного охлаждения с наклоном цилиндра на 25° к горизонтали, с двумя верхними клапанами (OHV) и горизонтально расположенным коленча тым валом. В сравнении с нижнеклапанным дви гателем он расходует меньше на 50% масла и на 20% топлива. Следящее за уровнем масла автома тическое устройство не позволяет запустить дви гатель или останавливает его при недостатке мас ла. Это устройство срабатывет также при установ ке электрогенератора в наклонном положении. Дви гатель может работать как на высокооктановом, так и на обычном бензине (по заказу). Запуск осуще ствляется в зависимости от исполнения с помощью механического реверсивного устройства или от электрического стартера. Бензиновый двигатель фирмы Honda оснащен транзисторной системой зажигания.

Двигатель GX 390 фирмы Honda

рис. 10

рис. 11

2.2.2 Двухцилиндровый двигатель IC фирмы Briggs & Stratton

Это двухцилиндровый четырехтактный коротко ходный двигатель с бесконтактной системой зажигания, работающей от магнетрона. Он имеет Vоб разную конструкцию с верхним расположением клапанов (OHV). На выпускные клапаны и их седла нанесено жаростойкое покрытие из сплава на ос нове кобальта, благодаря чему их срок службы в 5 раз больше, чем у двигателей без подобного по крытия. При ремонте подшипники могут быть за менены. В алюминиевые цилиндры залиты чугун ные гильзы. Высокой надежности двигателя спо собствует установленный на нем масляный фильтр. Двигатель может работать как на высоко октановом, так и на обычном бензине (по заказу). Запуск осуществляется в зависимости от испол нения или с помощью механического реверсивно го устройства или от электрического стартера.

Двигатель модели 294444 фирмы Briggs & Stratton (применяется в генераторе 5000УВAA/SEBA)

рис. 12

рис. 13

2.2.3 Дизель фирмы Hatz

Эти надежные 1 и 2цилиндровые четырехтактные двигатели производятся в Германии. Двигатели фирмы Hatz отличаются низким расходом топли ва, длительным сроком службы, низким уровнем вибраций и небольшими затратами на обслужива ние. Поэтому они часто используются в составе генераторов, используемых на мелких предприятия. Они могут работать только на дизельном топливе. Некоторые модели (9001, 15000, P 10000DE) снаб жены шумоизолирующим кожухом и электричес ким стартером.

Двигатель модели 1B40 фирмы Hatz (применяется в генераторе 6001 EDAA/ZED)

рис.14

рис. 15

2.2.4 Бензиновый двигатель фирмы Suzuki

Это одноцилиндровый 4тактный двигатель с на клонно установленным цилиндром, двумя верхни ми клапанами (OHV) и горизонтально расположен ным коленчатым валом. Следящее за уровнем мас ла автоматическое устройство не позволяет запу стить двигатель или останавливает его при недо статке масла. Это устройство срабатывает также при установке электрогенератора в наклонном поло жении. Двигатель может работать как на высоко октановом, так и на обычном бензине (по заказу). Запуск осуществляется в зависимости от испол нения с помощью механического реверсивного устройства или от электрического стартера. Бен зиновый двигатель фирмы Suzuki оснащен транзи сторной системой зажигания.

Двигатель модели 160A фирмы Suzuki (применяется в генераторе T 2500E фирмы Eisemann)

Рис. 17

Рис. 18

2.2.5 Бензиновый двигатель фирмы M.G.

Это одноцилиндровый двухтактный двигатель с горизонтально расположенным коленчатым валом. Он может работать как на высокооктановом, так и на обычном неэтилированном бензине (по заказу), в который добавляется масло для двухтактных дви гателей. Пуск осуществляется с помощью механи ческого реверсивного устройства.