Что отвечает за возбуждение в генераторе

Что такое система возбуждения в генераторе переменного тока?

Понятие возбуждения и его особенности

Возбуждение – это термин, используемый инженерами-электриками, означающий создание магнитного поля. Простой магнит, используемый в этой главе для иллюстрации работы генератора, конечно способен создать ток в обмотках генератора, но постоянный магнит перестает быть постоянным под действием вибраций и нагрева.

Описание процесса

Обычно ротор выполняется в виде электромагнита, изготовленного из мягкой стали или железа, на который намотана катушка. Через катушку пропускается постоянный ток, индуцирующий в железном роторе магнитное поле. Напряженность наведенного таким обрезом магнитного поля зависит от силы тока, пропускаемого через обмотку возбуждения, и этот факт дает еще одно преимущество, поскольку позволяет регулировать э.д.с, в статорных обмотках генератора.

Простой электромагнит и концентрация поля

Если катушку ротора намотать не железный сердечник так, как показано на рис. 3.13(а), то получится магнит с одной парой полюсов N (North – северный) и S (South – южный).

Из-за большого расстояния между полюсами магнитные силовые линии окажутся сильно рассеянными в пространстве. Теперь протянем полюса магнита навстречу друг другу, так, чтобы между ними остался лишь небольшой зазор (см. рис. 3.13(б)).

И, наконец, выполним полюса магнита в виде набора зубьев, входящих друг в друга, но без соприкосновения (см. рис. 3.14). Мы получим в сумме длинный узкий зазор между полюсами N и S, через который будет происходить “утечка” магнитного поля наружу. При вращении ротора эта “утечка” будет пересекать обмотки статора, и наводить в них э.д.с.

Питание ротора постоянным током: особенности процесса

Для того чтобы магнитное поле в роторе не меняло направления, его катушка должна питаться постоянным током одной полярности. Подвод тока к вращающейся катушке осуществляется через угольные щетки и коллекторные кольца.

Для питания обмотки ротора постоянным током применяют два способа: самовозбуждение и возбуждение от внешнего источника (обычно от аккумулятора).

Рис. 3.14. Зубчатый ротор генератора.

Возбуждение генератора: знакомство с определением

Возбуждение генератора – это процесс, который происходит на основе магнитодвижущей силы. Она выполняет процесс наведения магнитного поля, которое, в свою очередь, производит процесс образования электроэнергии. Для возбуждения генераторов первого поколения использовали специальные ротаторы постоянного тока, которые еще принято называть возбудителями. Их обмотка получала питание постоянного тока от другого генератора, его принято называть подвозбудителем. Все компоненты размещаются на одном валу, а их вращение происходит синхронно.

Обмотка возбуждения генератора: знакомство с определением

Обмотка возбуждения генератора – это один из основных конструктивных элементов синхронного генератора. Она получает питание от источника, предоставляющего постоянный ток. Чаще всего функцию источника выполняет электронный генератор напряжения. Такие регуляторы используется в новых моделях, работающих на основе самовозбудителя. А самовозбуждение, в свою очередь, основано на том, что первоначальное возбуждение происходит с помощью остаточного магнетизма магнитопровода синхронного генератора (СГ). Важно понимать, что энергия переменного тока поступает именно от обмотки статора СГ, трансформируя ее в энергию постоянного тока.

Для чего служит обмотка возбуждения генератора

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока. Ротор вращается с помощью первичного двигателя, тем самым магнитное поле, создаваемое в роторе, тоже вращается вместе с ним с той же скоростью. Теперь линии магнитного поля пересекают обмотку статора, расположенную вокруг ротора. В результате в обмотке образуемся переменная электродвижущая сила (эдс).

Катушка возбуждения генератора: знакомство с определением

Катушка возбуждения генератора – это специальный электромагнит, который используют для генерации электромагнитного поля в электромагнитных машинах. В его состав входит катушка и проволока, по которой протекает ток. Если взять к примеру вращающиеся машины, то там катушки возбуждения наматываются на специальный железный магнитный сердечник. Именно последний выполняет функцию направления силовой линии магнитного поля. В состав магнитопровода входит два основные компонента:

Силовые линий магнитного поля непрерывно проходят от от статора к ротору и обратно. Катушки возбуждения могут располагаться либо на статоре, либо на роторе.

Источник

СТИЛЬ-АВТО Запчасти для иномарок и отечественных автомобилей в Первоуральске

Схемы генераторов с дополнительными диодами

Можно сделать схему возбуждения генератора более короткой и надежной. Ток возбуждения проходит только внутри генератора и не проходит во внешнюю цепь через замок зажигания. Для этого ток возбуждения берется с обмоток генератора, выпрямляется отдельным маленьким выпрямителем и отправляется сразу в обмотку возбуждения.

Схема с дополнительными диодами позволяет защитить аккумулятор от случайного разряда через обмотку возбуждения. В такой схеме обмотка возбуждение, на прямую, не подсоединена к выходу генератора и аккумулятора. Ток возбуждения протекает не от выхода диодного моста, соединенного с аккумулятором, а прямо от своих обмоток в обмотку возбуждения, через дополнительный выпрямитель.

Для первоначального возбуждения приходится использовать аккумулятор. Ток первоначального возбуждения, при включении замка зажигания, проходит в обмотку возбуждения через лампочку. Лампочка имеет большое сопротивление, поэтому ток в цепи возбуждения протекает маленький (лампочка светится), такого тока вполне достаточно для подмагничивания ротора. Как только ротор подмагнитился, генератор начинает вырабатывать напряжение и появляется ток в обмотках, этот ток идет через дополнительные диоды в обмотку возбуждения и намагничивание ротора возрастает, так генератор, практически сразу, возбуждается, получив первоначальный толчок маленьким током через лампочку. Дальше генератор работает уже самостоятельно, потребляя необходимый ток возбуждения через дополнительные диоды.

Цепь внешнего возбуждения остается подключенной, она используется снова при следующем запуске двигателя. Лампочка, фактически, разделяет цепь первоначального возбуждения генератора и цепь рабочего возбуждения. Ток обмотки возбуждения может достигать 5-и Ампер, но чтобы обмотка возбуждения не могла потреблять такой ток от аккумулятора, в цепи первоначального возбуждения и стоит лампочка ограничивающая этот ток. На первый взгляд проблема остается – если ротор генератора не крутится, а зажигание включено, то аккумулятор разряжается, но разражается очень маленьким током через лампочку (лампочка горит)

Ток лампочки может гореть несколько дней и это не приведет к полному разряду нормального аккумулятора.
Очень важное преимущество такой схемы состоит в том, лампочка не только ограничивает ток разрядки аккумулятора через обмотку возбуждения, но то, что она становится очень полезным индикатором состояния системы генератор – аккумулятор и позволят контролировать процесс зарядки аккумулятора и исправность – неисправность генератора

Схема генератора с дополнительными диодами и регулятором напряжения типа L (D+)

Диагностика

В силу того, что цена нового генератора «кусается», а ремонтопригодность довольно таки высока многие автомобилисты своими руками устраняют в ваз 2110 неисправности генератора, что я и предлагаю вам сделать с помощью настоящей инструкции:

Неисправность №1

В случае, когда в щитке приборов контрольная лампочка показывает разряд аккумуляторной батареи, а при проверке тестером в электрической цепи автомобиля напряжение не поднимается выше 13,2 вольта необходимо проверить:

Проверка напряжения в бортовой сети

Так же возможно короткое замыкание обмотки статора, ее обрыв или замыкание «на массу» (в этом случае появляется в ваз 2110 шум из генератора, генератор «воет»). Данные предположения проверяются с помощью омметра, при выявлении неисправности статор или весь генератор подлежат замене.

Неисправность №2

Контрольная лампа в щитке приборов так же сигнализирует о разрядке батареи, а тестер выдает значение напряжения в цепи автомобиля не менее 14,7 вольт:

Однозначно вышел из строя регулятор напряжения (замкнулись контакты вывода «DF» с «массой») – замена регулятора.

Неисправность №3

Отчетливо слышен в ваз 2110 шум генератора:

Так же в этом случае возможно замыкание одного из вентилей, что грозит заменой блока выпрямителей.

Неисправность№4

Контрольные лампы в щитке приборов при повороте ключом замка зажигания не загораются:

Устройство

Прежде чем искать в своем ваз 2110 неисправности генератора необходимо знать что принципиальная конструкция и принцип его работы одинаковы для всех типов автомобилей. Они могут различаться лишь в габаритах, качеством изготовления и расположением монтажных креплений. Поэтому для расширения своего кругозора можете прислушиваться к советам владельцев всех марок автомобилей, благо некоторые запасные части генераторов взаимозаменяемы.

Замена в генераторе ваз 2110

На фото выделены основные составляющие генератора:

В корпусе устанавливается статор, и размещаются опорные подшипники ротора, так же на нем имеются крепления для установки генератора на двигатель автомобиля.

Технические параметры

Если старый генератор выходит из строя, многие автомобилисты задаются вопросами относительно того, какой генератор им теперь лучше поставить вместо старого.

Ничего выдумывать здесь не нужно. Самое правильное решение — это установить такой же генератор, как стоял ранее, либо более мощный.

Сегодня для ВАЗ 2110 предусмотрено применение трех видов питающих устройств:

Если у вас в машине есть мощная аудиосистема, вы пользуетесь электронасосом, питающимся от авто, а также ряд других дополнительных потребителей, вместо стандартного генератора на 80 ампер рекомендуется устанавливать 120-амперник.

Если брать во внимание размеры устройств, тогда можно выделить обычные и компактные. У них есть определенная разница в конструкции

Если быть конкретными, то отличия заключаются в следующих компонентах:

Но на деле это не играет особой роли. Ведь строение у всех генераторов, применяемых для ВАЗ 2110, одинаковое. Потому давайте разберемся в схеме и устройстве данного агрегата.

Ток возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа в ноÑмалÑном Ñежиме опÑеделÑеÑÑÑ Ñ Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾ÑÑÑ Ð²ÐµÐºÑоÑной диагÑÐ°Ð¼Ð¼Ñ Ð½Ð°Ð¿ÑÑжений и внеÑней ÑаÑакÑеÑиÑÑики пÑеобÑазоваÑелÑ.
â

Ток возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа в ÑаÑÑмоÑÑенной ÑÑеме ÑÑÑанавливаеÑÑÑ Ð¿Ð¾ макÑималÑÐ½Ð¾Ð¼Ñ Ð³ÑÑÐ·Ñ Ð¿Ñи наладке ÑÑÐµÐ¼Ñ Ð¸ не изменÑеÑÑÑ Ð² пÑоÑеÑÑе ÑабоÑÑ.
â

Ток возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа пÑоÑÐ¾Ð´Ð¸Ñ Ð¿Ð¾ Ñепи: зажим Я генеÑаÑоÑа – поÑледоваÑелÑÐ½Ð°Ñ 7 и ÑÑкоÑÑÑÑÐ°Ñ 8 обмоÑки огÑаниÑиÑÐµÐ»Ñ Ñока – замкнÑÑÑе конÑакÑÑ 9 огÑаниÑиÑÐµÐ»Ñ Ñока – вÑÑавниваÑÑÐ°Ñ Ð¾Ð±Ð¼Ð¾Ñка / / ÑегÑлÑÑоÑа напÑÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ – замкнÑÑÑе конÑакÑÑ 10 ÑегÑлÑÑоÑа напÑÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ – зажим Ш обмоÑки возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ 14 генеÑаÑоÑа – маÑÑа ( коÑпÑÑ) генеÑаÑоÑа.
â

Ток возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа в ÑÑкоÑÑÑÑей обмоÑке УРÑÐ¾Ð²Ð¿Ð°Ð´Ð°ÐµÑ Ð¿Ð¾ напÑÐ°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ Ñоком нагÑÑзки в поÑледоваÑелÑной обмоÑке, и обе обмоÑки ÑовмеÑÑно намагниÑиваÑÑ ÑеÑдеÑник.
â

Ток возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа в наÑале иÑпÑÑаний ÑвелиÑиваеÑÑÑ Ð¿Ð¾ÑÑепенно, ÑÑÑпенÑми, пока напÑÑжение на ÑкоÑе не доÑÑÐ¸Ð³Ð½ÐµÑ 130 % номиналÑного.
â

Ток возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа ÑоÑÑавлÑÐµÑ 1 – 3 пÑоÑенÑа Ñока ÑкоÑÑ.
â

ÐÑли Ñок возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа неизменнÑй, а изменÑеÑÑÑ ÑолÑко ÑопÑоÑивление пÑиемника, Ñо бÑдÑÑ Ð¸Ð·Ð¼ÐµÐ½ÑÑÑÑÑ Ñок ÑÑаÑоÑа, напÑÑжение и моÑноÑÑÑ ( моменÑ) генеÑаÑоÑа.
â

Ðзменение Ñока возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа пÑи ÑабоÑе его на обÑÑÑ ÑеÑÑ Ð½Ðµ оказÑÐ²Ð°ÐµÑ Ð²Ð»Ð¸ÑÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° велиÑÐ¸Ð½Ñ Ð½Ð°Ð¿ÑÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ оÑдаваемÑÑ Ð°ÐºÑивнÑÑ Ð¼Ð¾ÑноÑÑÑ.
â

РегÑлиÑование Ñока возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑа можно пÑоизводиÑÑ Ð¿ÑакÑиÑеÑки Ð¾Ñ Ð½ÑÐ»Ñ Ð¿Ñи помоÑи ÑеоÑÑаÑа IP, вклÑÑенного по поÑенÑиомеÑÑи-ÑеÑкой ÑÑеме.
â

Ðзменение Ñоков возбÑÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑов к ÑÑÑеÑÑÐ²ÐµÐ½Ð½Ð¾Ð¼Ñ Ð¿ÐµÑеÑаÑпÑÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð°ÐºÑивнÑÑ Ð¼Ð¾ÑноÑÑей генеÑаÑоÑов не пÑиводиÑ, а влиÑÐµÑ Ð»Ð¸ÑÑ Ð½Ð° ÑаÑпÑеделение и велиÑÐ¸Ð½Ñ ÑеакÑивной моÑноÑÑи.
â

Основное про эффект возбуждения

ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше». Как известно, вольтаж, формируемый геном на различных оборотах двигателя, регулируется посредством обмоток возбуждения

Ток поддерживается на постоянном вольтаже – 13,8-14,2 V

Как известно, вольтаж, формируемый геном на различных оборотах двигателя, регулируется посредством обмоток возбуждения. Ток поддерживается на постоянном вольтаже – 13,8-14,2 V.

Чтобы обеспечивать автомобильную систему (многочисленные потребители) током, предусмотрен регулятор или РН. Он бывает на отечественных автомобилях и некоторых иномарках, как правило, встроен внутрь генератора. В обиходе такой регулятор называется шоколадкой, таблеткой и т.д.

Ген связан с плюсовым зажимом АКБ через вывод «30». Его также называют плюсом, «В» или «ВАТ». Что касается отрицательного вывода, то он обозначается, как «31» или минус. Также в обиходе встречаются другие его обозначения: «D», «В-» и т.д. Клемма таблетки, используемая для подачи питания от автомобильной сети при включенном зажигании – вывод «15» или «S». Наконец, вывод, рассчитанный для подавания тока на поверочную лампу зарядки, обозначается, как «61» или «D+».

Регулятор напряжения или шоколадка

Если прекращается подзарядка АКБ, то это в большинстве случаев свидетельствует о порче шоколадки. Однако здесь не стоит отчаиваться, ведь достаточно будет подать напряжение на обмотки, т.е, возбудить генератор, чтобы доехать до магазина или ближайшего СТО.

Итак, чтобы доехать до нужного места, не подвергая АКБ глубокому разряду, надо снять шоколадку и возбудить ген.

Как возбудить ген

Итак, что же надо сделать, чтобы возбудить генератор? Как и говорилось выше, следует демонтировать таблетку с генератора, так как неисправность возникла именно в нем. Далее, соединить плюсовые выводы обоих устройств, а минусовой выход в шоколадке разрезать. В процессе сборки соединить его с массой щеток.

От клеммы «30» гена изолировать провод, подсоединить в выводную цепь «15» индикатор, мощностью не более 15 Вт. Это касается генов серии Г222. Если агрегаты других моделей, то возбуждать надо, подключая индикатор к выводу «В».

Самовозбуждение генератора можно представить себе и так.

На представленной выше схеме левыми крайними стрелками отмечены диоды. Они устанавливаются только в генераторы современных моделей, в старых агрегатах их не бывает. Точнее говоря, схема без представленных диодов считается классической, а с ними – модернизированной, современной.

На некоторых моделях генов якори подразумевают наличие щеток. Они тоже снимаются, высверливается таблетка. Один контакт напрямую идет к якорю через диоды на плюс, как видно на схеме, второй контакт – на минус (самая нижняя стрелка).

Соответственно, на схеме отмечено: плюс и минус.

Ток начнет подаваться не сразу, т.е, не с малых оборотов. Где-то, если смотреть по тахометру, напряжение начнет вырабатываться после 4000 об/мин. Другими словами, газуем до 4 тысяч оборотов, появляется ток. Если спускаемся до 1 тысячи оборотов в минуту или меньше, напряжение пропадает, нужно будет заново газануть. Примерно таков принцип генерации тока при самовозбуждении.

На некоторых автомоделях двигатель установлен малооборотистый. В этом случае придется делать что-то со шкивами, чтобы увеличить начальную скорость вращения. Для обычного двигателя все должно быть нормально.

Система возбуждения в генераторе

Идем дальше. На выходе получается не 12 вольт, это следует знать изначально. Без регулятора ген будет выдавать все, что он сможет, вплоть до 20-30 вольт. К примеру, во время старта и до 36 вольт доходит. Это можно проверить по лампочке такого вольтажа, подключенной к выходам. Дальше уже опускается до 20 вольт.

Схему, безусловно, можно доработать. Например, врезать конденсатор в плюсовой провод, идущий на якорь. Делается это для того, чтобы при падении оборотов двигателя, не допустить спада напряжения. Хороший конденсатор можно поставить также на выходе, чтобы сгладить первый скачок напряжения и регулировать, сглаживать спады.

Реализуя данную схему, важно помнить о выдаче большого напряжения. Это не 12 вольт, можно легко спалить лампочки, ЭБУ и всю автомобильную электрику в принципе

Предупреждение. В режиме самовозбуждения ген будет отдавать все, что сможет без каких-либо ограничений, что чревато перегревом и для него самого. Чуть больше нагрузки, и пиши панегирик генерирующему устройству. Поэтому данный способ применим только, как вынужденная мера, опять же, если вы остались на дороге и надо доехать до ближайшего СТО.

Устал платить за штрафы? Выход есть!

Устройство генератора

Устройство автомобильного генератора подразумевает наличие собственного выпрямителя и регулирующей схемы. Генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (статора) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор. Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Устройство генератора: 1.Гайка. 2.Шайба. 3.Шкив. 4.Передняя крышка. 5.Дистанционное кольцо. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Задняя крышка. 9.Кожух. 10.Прокладка. 11.Защитная втулка. 12.Выпрямительный блок с конденсатором. 13.Щелкодержатель с регулятором напряжения.

Располагается генератор в передней части двигателя автомобиля и запускается с помощью коленчатого вала. Схема подключения и принцип работы генератора автомобиля одинаковый для любых автомобилей. Есть конечно некоторые отличия, но они, как правило, связаны с качеством изготовленного товара, мощностью и компоновкой узлов в моторе. Во всех современных автомобилях устанавливают генераторные установки переменного тока, которые включают не только сам генератор, но и регулятор напряжения. Регулятор равносильно распределяет силу тока в обмотке возбуждения, именно за счет этого и происходит колебание мощности самой генераторной установки в тот момент, когда напряжение на силовых клеммах выхода остается неизменным.

Принцип работы генератора авто

Схема подключения генератора ВАЗ 2110-2115

Схема подключения генератора переменного тока включает такие составляющие:

Принцип работы достаточно простой, при включении зажигания плюс через замок зажигание идет через блок предохранителей, лампочку, диодный мост и выходит через резистор на минус. Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.

Далее в выпрямительный блок через синусоиду в левое плечо диод пропускает плюс, а в правое минус. Добавочные диоды на лампочку отсекают минусы и получаются только плюсы, далее он идет на узел приборной панели, а диод, который там стоит он пропускает только минус, в итоге лампочка гаснет и плюс тогда идет через резистор и выходит на минус.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного, можно объяснить так: через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В. Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер. Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Далее рассмотрим схему подключения автомобильного генератора на примере автомобиля ВАЗ-2107.

Как он работает

Для начала разберемся, как функционирует это устройство. Схема работы у него следующая:

Представленное видео позволит вам наглядно познакомиться с принципом действия генератора.

Новичков очень интересует самый главный вопрос, без которого самостоятельно пытаться что-то починить не имеет смысла — для чего служит генератор.

Первым делом, задача генератора заключается в обеспечении энергией всего электрозависимого оборудования.

Ошибка многих заключается в том, что питание оборудования осуществляет аккумуляторная батарея. АКБ нужна для поддержания работоспособности устройств при выключенном двигателе. За счет него работает аудиосистема, сигнализация и пр.

Когда двигатель включается в работу за счет помощи аккумулятора, все бразды правления переходят к генератору. Он отныне отвечает за работу аудиосистемы, кондиционера, стеклоподъемников и пр.

Вторая, но не менее важная задача аккумулятора, заключается в подзарядке АКБ. Происходит это тогда, когда двигатель работает. Если бы не генератор, батарея не смогла бы длительное время обеспечивать питание всех потребителей, пришлось бы регулярно ее заряжать в гараже.

Lada 2110 Клякса Logbook Избавился от перегазовки для возбуждения генератора

ОБЯЗАТЕЛЬНО К ПРОЧТЕНИЮ:В данный момент резистор выпаян, так как садился аккумулятор. Так что, устанавливая такую штуку следите за просадкой в сети!

Источник

Для чего нужно возбуждение генератора

Устройство и обслуживание автомобилей Тойота

Что такое система возбуждения в генераторе переменного тока?

1. Возбуждение — это термин, используемый инженерами-электриками, означающий создание магнитного поля. Простой магнит, используемый в этой главе для иллюстрации работы генератора, конечно способен создать ток в обмотках генератора, но постоянный магнит перестает быть постоянным под действием вибраций и нагрева.

2. Обычно ротор выполняется в виде электромагнита, изготовленного из мягкой стали или железа, на который намотана катушка. Через катушку пропускается постоянный ток, индуцирующий в железном роторе магнитное поле. Напряженность наведенного таким обрезом магнитного поля зависит от силы тока, пропускаемого через обмотку возбуждения, и этот факт дает еще одно преимущество, поскольку позволяет регулировать э.д.с, в статорных обмотках генератора.

3. Если катушку ротора намотать не железный сердечник так, как показано на рис. 3.13(а), то получится магнит с одной парой полюсов N (North — северный) и S (South — южный).

Рис. 3.13(а). Простой электромагнит.

Из-за большого расстояния между полюсами магнитные силовые пинии окажутся сильно рассеянными в пространстве. Теперь протянем полюса магнита навстречу друг другу, так, чтобы между ними остался лишь небольшой зазор (см. рис. 3.13(б)).

Рис. 3.13(6). Загнем концы электромагнита, чтобы сконцентрировать поле.

И, наконец, выполним полюса мегнита в виде набора зубьев, входящих друг в друга, но без соприкосновения (см. рис. 3.14). Мы получим в сумме длинный узкий зазор между полюсами N и S, через который будет происходить «утечка» магнитного поля наружу. При вращении ротора эта «утечка» будет пересекать обмотки статора, и наводить в них э.д.с.
4. Для того чтобы магнитное попе роторе не меняло направления, его катушка должна питаться постоянным током одной полярности. Подвод тока к вращающейся катушке осуществляется через угольные щетки и коллекторные кольца.

Для питания обмотки ротора постоянным током применяют два способа: самовозбуждение и возбуждение от внешнего источника (обычно от аккумулятора).

Рис. 3.14. Зубчатый ротор генератора.

Магнитное поле ротора, необходимое для создания электродвижущей силы обмотки статора любого генератора, создается постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения (ОВ). Для питания ОВ предназначена система возбуждения, в значительной степени определяющая надежность работы синхронных генераторов. В связи с этим к системе возбуждения предъявляются следующие основные требования:

В зависимости от источника энергии, используемого для питания обмоток возбуждения, системы возбуждения разделяются на группы:

Электромашинные системы возбуждения, где источником энергии является генератор постоянного тока, т.е. возбудитель, использовались в течение длительного времени для большинства генераторов. Обычно они находились на одном валу с генератором и приводились во вращение той же турбиной, что и сам генератор. Такая система называется прямой. В случае, если возбудитель приводится во вращение отдельным двигателем, то систему принято называть косвенной. В отечественном генераторостро- ении применяют, как правило, прямую систему возбуждения, имеющую меньшую стоимость и большую надежность.

Увеличение мощностей турбо- и гидрогенераторов, а следовательно, необходимых мощностей возбудителей инициировало необходимость замены генераторов постоянного тока электромашинными системами возбуждения с применением генераторов переменного тока, не имеющих никаких ограничений по мощности. Для преобразования переменного тока в постоянный ранее использовались ртутные выпрямители, которые в дальнейшем уступили место управляемым и неуправляемым полупроводниковым преобразователям на основе диодов, тиристоров, транзисторов. Полупроводниковые преобразователи обладают большей надежностью, а в целом система с генераторами переменного тока большим быстродействием, позволяющим осуществить высокий уровень возбуждения (до четырехкратного номинального напряжения возбуждения при постоянном времени системы возбуждения менее двух сотых секунды). Широкое внедрение систем возбуждения с управляемыми преобразователями было осуществлено впервые в мире в нашей стране. В дальнейшем переход на такие системы был осуществлен и за рубежом.

Мощность генераторов для системы возбуждения составляет 0,5-2% полной мощности главного генератора. Например, для турбогенератора 320 МВт она достигает 2 МВт, для 800 МВт — 6 МВт и т.д., токи возбуждения — тысяч ампер (для мощных турбогенераторов 5-8 тыс. А). Это обстоятельство создает большие трудности при организации токоподвода к обмотке возбуждения с помощью скользящего контакта между контактными кольцами ротора и щетками. Поэтому для ряда генераторов была успешно применена бесщеточная система возбуждения, где постоянный ток подается непосредственно с вращающегося ротора возбудителя на обмотку возбуждения главного генератора.

Переменное напряжение обмотки возбуждения преобразуется в постоянное выпрямительным мостом, установленным на роторе. Силовые роторные вентили должны обладать повышенной механической прочностью и вибростойкостью.

Преимуществом систем самовозбуждения является то, что они не имеют электромашинного возбудителя — генератора. Для питания обмотки ротора главного генератора используется часть энергии статора главного генератора. В результате надежность системы повышается, стоимость ее уменьшается, сокращается длина генератора. Начальное возбуждение генератора осуществляется за счет остаточного намагничивания машины или током от постороннего источника.

В состав системы возбуждения входит автоматический регулятор возбуждения (АРВ). Он осуществляет поддержание заданного уровня напряжения и устойчивость работы генератора при колебаниях напряжения в электрической системе при изменении значения и характера нагрузок, отключении электростанции, линии электропередачи, коротких замыканиях. Основные требования, предъявляемые к АРВ, — это быстродействие, устойчивость регулирования, обеспечение форсировки возбуждения при резких снижениях напряжения в сети, что чревато потерей статической и динамической устойчивости генераторов.

Ввод в эксплуатацию дальних электропередач, объединение отдельных энергосистем в единую сеть, рост мощностей генераторов потребовали существенного повышения их динамической и статической устойчивости. Были созданы АРВ сильного действия (АРВ СД), реагирующие не только на отклонение параметров режима генератора (напряжение, ток, частота), но и на скорость их изменения.

При возникновении аварийных режимов, коротких замыканий в генераторе, шинопроводе или трансформаторе, после внезапного отключения генератора необходимо быстро уменьшить магнитное поле обмотки возбуждения генератора. Эта операция носит название гашение поля и осуществляется специальным автоматом гашения поля (АГП). К устройству АГП предъявляются два основных, иногда противоречащих друг другу, требования: время гашения поля должно быть возможно меньшим, а возникающее при гашении индуктированное перенапряжение в обмотке ротора не должно превосходить допустимых значений.

Обмотки роторов синхронных генераторов получают питание от специальных источников постоянного тока, называемых возбудителями.

Мощность возбудителей составляет 0,3-1% мощности генератора, а номинальное напряжение — от 100 до 650 В. Чем мощнее генератор, тем обычно больше номинальное напряжение возбуждения.

Современные схемы возбуждения кроме возбудителя содержат большое количество вспомогательного оборудования. Совокупность возбудителя, вспомогательных и регулирующих устройств принято называть системой возбуждения.

Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Созданы и применяются бесщеточные системы возбуждения.

Системы возбуждения должны быть надежными и экономичными, допускать регулирование тока возбуждения в необходимых пределах, быть достаточно быстродействующими, а также обеспечивать потолочное возбуждение при возникновении аварии в сети.

Регулируя ток возбуждения, изменяют напряжение синхронного генератора и отдаваемую им в сеть реактивную мощность. Регулирование возбуждения генератора позволяет повысить устойчивость параллельной работы.

При глубоких снижениях напряжения, которые имеют место, например, при коротких замыканиях, применяется форсировка (быстрое увеличение) возбуждения генераторов, что способствует прекращению электрических качаний и сохранению устойчивости параллельной работы генераторов. Кроме того, быстродействующее регулирование и форсировка возбуждения повышают надежность работы релейной защиты и облегчают условия самозапуска электродвигателей собственных нужд электростанций.

Рис.1. Изменение напряжения возбуждения при форсировке

Важнейшими характеристиками систем возбуждения являются: быстродействие, определяемое скоростью нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке V = 0,632(U_f,пот — U_f,ном) / U_f,номt₁ (рис.1), и отношение потолочного напряжения к номинальному напряжению возбуждения U_f,пот / U_f,ном = k_ф — так называемая кратность форсировки.

Согласно ГОСТ турбогенераторы должны иметь k_ф≥2, а скорость нарастания возбуждения не менее 2 1/с. Кратность форсировки для гидрогенераторов должна быть не менее 1,8 для коллекторных возбудителей, соединенных с валом генератора, и не менее 2 для других систем возбуждения. Скорость нарастания напряжения возбуждения должна быть не менее 1,3 1/с для гидрогенераторов до 4 MBА включительно и не менее 1,5 1/с для гидрогенераторов больших мощностей.

Для мощных гидрогенераторов, работающих на дальние электропередачи, к системам возбуждения предъявляется более высокое требование (k_ф=3-4, скорость нарастания возбуждения до 10U_f,ном в секунду).

Обмотка ротора и системы возбуждения генераторов с косвенным охлаждением должны выдерживать двукратный по отношению к номинальному ток в течение 50 с. Для генераторов с непосредственным охлаждением обмоток ротора это время сокращается до 20 с, для генераторов 800-1000 МВт принято время 15 с, 1200 МВт — 10 с (ГОСТ533-85Е).

Системы возбуждения генераторов можно разделить на две группы: независимое возбуждение и самовозбуждение (зависимое возбуждение).

К первой группе относятся все электромашинные возбудители постоянного и переменного тока, сопряженные с валом генератора. Вторую группу составляют системы возбуждения, получающие питание непосредственно от выводов генератора через специальные понижающие трансформаторы. К этой группе могут быть отнесены системы возбуждения с отдельно установленными электромашинными возбудителями, приводимыми во вращение электродвигателями переменного тока, которые получают питание от шин собственных нужд электростанций.

Независимое возбуждение генераторов

Независимое возбуждение генераторов получило наибольшее распространение. Основное достоинство этого способа состоит в том, что возбуждение синхронного генератора не зависит от режима электрической сети и поэтому является наиболее надежным.

На генераторах мощностью до 100 МВт включительно применяют, как правило, в качестве возбудителя генератор постоянного тока, соединенный с валом синхронного генератора (рис.2).

Рис.2. Принципиальная схема независимого электромашинного возбуждения генератора

Возбуждение самого возбудителя выполнено по схеме самовозбуждения (обмотка возбуждения возбудителя LGE питается от якоря самого возбудителя). Регулирование возбуждения возбудителя осуществляется вручную шунтовым реостатом RR, установленным в цепи LGE, или автоматически регулятором возбуждения АРВ.

Недостатки системы возбуждения с генератором постоянного тока определяются в основном недостатками самого возбудителя. Одним из недостатков является сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидрогенераторов, которые имеют низкую частоту вращения (V=1-2 1/с).

Другой недостаток рассматриваемой системы возбуждения характерен для турбогенераторов, имеющих большую частоту вращения. Он обусловлен снижением надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий работы щеток и коллектора (условий коммутации).

Для турбогенераторов мощностью выше 165 МВт мощность возбуждения становится настолько значительной, что выполнить надежно работающий генератор постоянного тока на частоту вращения 3000 об/мин по условиям коммутации становится затруднительным.

Для снижения частоты вращения возбудителя с целью повышения надежности его работы иногда выполняют соединение возбудителя с валом генератора через редуктор. Такая система была применена для ряда турбогенераторов, в том числе и для генераторов ТГВ-300 и ТВМ-300. Недостатком этой системы возбуждения является наличие дополнительной механической передачи.

Для возбуждения крупных генераторов в СССР применяются системы возбуждения с полупроводниковыми выпрямителями.

В системе возбуждения с использованием полупроводниковых выпрямителей с валом турбогенератора сочленен вспомогательный генератор, напряжение которого выпрямляется и подводится к обмотке ротора турбогенератора (рис.3).

Рис.3. Принципиальная схема высокочастотного возбуждения турбогенератора

В качестве вспомогательного генератора применяется высокочастотный генератор индукторного типа. Такой генератор не имеет обмотки на вращающемся роторе, что повышает его надежность в эксплуатации. Повышенная частота (500 Гц) позволяет уменьшить габариты и повысить быстродействие системы возбуждения.

Индукторный высокочастотный генератор-возбудитель ВГТ имеет три обмотки возбуждения, расположенные вместе с трехфазной обмоткой переменного тока на неподвижном статоре. Первая из них LGE1 включается последовательно с обмоткой ротора основного генератора LG и обеспечивает основное возбуждение ВГТ. Благодаря включению LGE1 последовательно с обмоткой ротора основного генератора обеспечивается резкое увеличение возбуждения ВГТ при коротких замыканиях в энергосистеме вследствие броска тока в роторе. Обмотки IGE2 и LGЕЗ получают питание от высокочастотного подвозбудителя GEA через выпрямители. Подвозбудитель (высокочастотная машина 400 Гц с постоянными магнитами), как и вспомогательный генератор ВГТ, соединен с валом турбогенератора.

Регулирование тока в LGE2 и LGE3 осуществляется с помощью двух устройств — соответственно регуляторов электромагнитного типа АРВ (автоматический регулятор возбуждения) и УБФ (устройство бесконтактной форсировки возбуждения).

Устройство АРВ обеспечивает поддержание напряжения генератора в нормальном режиме работы изменением тока в обмотке LGE2. Устройство УБФ обеспечивает начальное возбуждение генератора и его форсировку при снижении напряжений более чем на 5%.

Высокочастотная система возбуждения обеспечивает k_ф=2 и скорость нарастания напряжения возбуждения не менее 2 1/с.

Рис.4. Принципиальная схема независимого тиристорного возбуждения генераторов

Принципиальная схема системы независимого тиристорного возбуждения (ТН) представлена на рис.4. На одном валу с генератором G располагается синхронный вспомогательный генератор GE, который имеет на статоре трехфазную обмотку с отпайками. В схеме, показанной на рис.4, имеются две группы тиристоров: рабочая VS1 и форсировочная VS2. На стороне переменного тока они включены на разное напряжение, на стороне постоянного тока — параллельно. Возбуждение генератора в нормальном режиме обеспечивает рабочая группа тиристоров VS1, которые открываются подачей на управляющий электрод соответствующего потенциала.

Форсировочная группа при этом почти закрыта. В режиме форсировки возбуждения тиристоры FS2, питающиеся от полного напряжения вспомогательного генератора, открываются полностью и дают весь ток форсировки. Рабочая группа при этом запирается более высоким напряжением форсировочной группы.

Рассмотренная система имеет наибольшее быстродействие по сравнению с другими системами и позволяет получить k_ф>2. Системы независимого тиристорного возбуждения нашли широкое применение. Ранее, до освоения отечественной промышленностью производства тиристоров достаточной мощности, по аналогичным схемам выполнялись схемы ионного независимого возбуждения (ИН), где применялись ртутные вентили с сеточным управлением.

Все генераторы с рассмотренными выше возбудителями имеют специальную конструкцию для подвода тока к обмотке ротора. Она представляет собой контактные кольца на валу ротора, к которым ток подводится с помощью щеток. Такая контактная система недостаточно надежна. Этот недостаток особенно проявляется при токах возбуждения 3000 А и более (генераторы мощностью 300 МВт и больше).

Перспективной, особенно для турбогенераторов большой мощности, является система бесщеточного возбуждения, не обладающая указанными недостатками. В этой системе возбуждения, сущность которой поясняет рис.5, нет подвижных контактных соединений.

Рис.5. Принципиальная схема бесщеточного возбуждения генераторов

Источником энергии для питания обмотки ротора LG является вспомогательный синхронный генератор GE. Этот генератор выполнен по типу обратимых машин, т.е. обмотка переменного тока расположена на вращающейся части, а обмотка возбуждения неподвижна. Возбуждение генератора GE осуществляется от возбудителя GEA.

Ток от вращающейся обмотки переменного тока вспомогательного генератора подводится через проводники, закрепленные на валу, к вращающемуся полупроводниковому (обычно кремниевому) выпрямителю. Выпрямленный ток подводится непосредственно к обмотке возбуждения основного генератора.

Регулирование тока возбуждения в обмотке ротора LG производится изменением тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора LGE.

Вращающийся полупроводниковый преобразователь VD снаружи закрывается звукопоглощающим кожухом.

Система бесщеточного возбуждения интенсивно совершенствуется и является перспективной для генераторов всех типов, особенно для турбогенераторов большой мощности (300-1200 МВт).

Системы самовозбуждения

Системы самовозбуждения менее надежны, чем системы независимого возбуждения, поскольку в них работа возбудителя зависит от режима сети переменного тока. Короткие замыкания в сети, сопровождающиеся понижением напряжения, нарушают нормальную работу системы возбуждения, которая именно в этих случаях должна обеспечить форсировку тока в обмотке ротора генератора.

Рис.6. Принципиальная схема зависимого электромашинного возбуждения

Принципиальная схема возбуждения синхронного генератора с электромашинным возбудительным агрегатом показана на рис.6. Возбудительный агрегат состоит из асинхронного двигателя М, питающегося от шин собственных нужд электростанции и генератора постоянного тока GE. Для повышения надежности работы возбудительного агрегата при форсировке возбуждения асинхронный двигатель, вращающий возбудитель GE, выбирается с необходимой перегрузочной способностью.

Такие возбудительные агрегаты получили широкое распространение на электростанциях в качестве резервных источников возбуждения.

Рис.7. Принципиальная схема полупроводникового самовозбуждения

Один из возможных вариантов схем самовозбуждения с полупроводниковыми преобразователями представлен на рис.7.

Основными элементами схемы являются: две группы полупроводниковых преобразователей — неуправляемые вентили VD и управляемые VS, трансформатор силового компаундирования ТА и выпрямительный трансформатор ТЕ.

Неуправляемые вентили VD получают питание от трансформаторов ТА, вторичный ток которых пропорционален току статора генератора, управляемые вентили VS получают питание от трансформатора ТЕ, вторичное напряжение которого пропорционально напряжению генератора.

Вентили VD, ток которых пропорционален току статора генератора, обеспечивают возбуждение машины при нагрузке и форсировку возбуждения при коротких замыканиях. Мощность вентилей VS рассчитывают таким образом, чтобы она была достаточна для возбуждения генераторов на холостом ходу и для регулирования возбуждения в нормальном режиме. В номинальном режиме неуправляемые вентили обеспечивают 70-80% тока возбуждения генератора. При надлежащем выборе параметров система полупроводникового самовозбуждения по своим свойствам приближается к системе независимого тиристорного (ионного) возбуждения и поэтому применяется на мощных синхронных машинах. Ранее промышленность широко выпускала системы ионного самовозбуждения с ртутными вентилями.

Источник