Устройство и работа генератора: Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Содержание

Как устроен генератор — все об устройстве электрогенераторов постоянного и переменого тока

Принцип работы генерирующего устройства

Работа электрогенерирующего оборудования основывается на принципе конвертации механической энергии, получаемой из внешнего источника, в электроэнергию. Иными словами, устройство не вырабатывает самостоятельно электричество. Происходит усиление движения возникающих в проводах его обмотки электрических зарядов, которые проходя через внешнее кольцо циркуляции, отдают свою энергию. В результате на выходе образуется электрический ток, который и поступает в сеть от электростанции.

С научной точки зрения принцип называется «магнитной индукцией» и был обнаружен Майклом Фарадеем в 19 веке. Ученый физик установил, что перемещением электрического проводника в магнитном поле рождается поток зарядов. Между двумя концами проводника, в частности, провода, создается разность напряжений, который усиливает движение зарядов, превращая их в электричество.

Перейти в каталог генераторного оборудования:

Основные элементы электростанции


Как устроен генератор переменного тока?

Это неотъемлемая часть электростанции, которая осуществляет преобразование механической мощности в электрическую энергию. Состоит устройство из неподвижных и подвижных модулей, которые вмонтированы в его корпус. Все элементы работают в синхронном режиме, усиливая движение между электрическими и магнитными полями, что рождает электричество.

Ротор, как подвижный модуль, создает вращающееся магнитное поле. Выполняется это несколькими способами:

  • индукцией, которая происходит в синхронном бесщеточном генераторе, которые, как правило, имеют достаточно внушительные габариты;
  • постоянными магнитами, используемыми в малых генераторах;
  • с помощью задающего возбудителя, активизирующего ротор через сборку щеток и токопроводящих контактных колец.

Подвижным ротором вокруг статора вырабатывается вращающееся магнитное поле и вызывается разность напряжений в обмотке. Таким образом производится на выходе переменный ток.

Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:

  • металлический или пластиковый корпус. В первом случае устройство отличается большей долговечностью. Пластик же со временем деформируется и может стать причиной повреждения внутренних элементов, создавая таким образом аварийную ситуацию и опасность для пользователя.
  • шариковый или игольчатый подшипник: первый более предпочтителен в силу большей его износостойкости.
  • в бесщеточном генераторе не используются щетки, благодаря чему отличается производством более чистой энергии на фоне меньшего технического обслуживания.

Двигатель

С помощью этого элемента образуется механическая энергия для работы миниэлектростанции. Его размер напрямую зависит от максимальной мощности электростанции. Кроме того, существует множество факторов, влияющих на функциональность двигателя

:

  • вид топлива, используемое для работы двигателя. Это могут быть бензин, дизельное топливо, природный газ или пропан. Бытовые электростанции, как правило, работают на бензине, промышленные же электростанции – на дизельном топливе, природном газу, жидком или газообразном пропане. Есть модификации, работающие на комбинированном виде топлива – дизеле и газу.
  • верхнее расположение клапанов OHV. Впускные и выпускные клапаны таких двигателей располагаются не на блоке цилиндров, а на их верхушке. Данные модели имеют более высокую стоимость, что обусловлены дополнительными преимуществами. Это компактный дизайн, упрощенная рабочая механика, удобство в использовании, а также долговечность конструкции. Кроме того, их работа отличается низким уровнем шума и меньшим уровнем выбросов.
  • чугунная гильза в цилиндре двигателя, используемая в качестве подкладки.
    Таким способом уменьшается износ двигателя, что увеличивает доремонтный срок службы. Такая чугунная гильза используется в большинстве устройств с верхним расположением клапанов. Как элемент, эта подкладка имеет невысокую стоимость, однако очень важна, особенно в случаях частого использования электростанции.

Система подачи топлива

Топливный резервуар обычно имеет достаточный объем для поддержания стабильной работы электростанции на период от 6 до 8 часов. На малых устройствах бак устанавливается в верхней части корпуса. Для промышленной установки применяется наружный резервуар.

Характеристики системы:

  • соединение трубопроводов с двигателем. Таким путем осуществляется подача топлива к работающему модулю и обратно.
  • вентиляционная труба для топливного бака необходима для снижения уровня давления при повторном заполнении или сливе резервуара. Крайне важно при этом обеспечить контакт металлических поверхностей сопла наполнителя и топливного бака во избежание искр.
  • сливное соединение с дренажной трубой используется для предотвращения протечек жидкости во время слива.
  • топливный насос отвечает за перемещение топлива от основного хранилища в точку потребления. Данное устройство имеет электропривод.
  • топливный фильтр очищает жидкость от иных примесей, способных привести к коррозии и загрязнению внутренних модулей оборудования.
  • инжектор автоматически управляет поступлением необходимого объема жидкости в камеру сгорания.

Регулятор напряжения AVR

Этот модуль осуществляет регулировку выходного напряжения электростанции. Устройство состоит из нескольких компонентов:

  • регулятор напряжения контролирует процесс преобразования переменного напряжения в постоянный электроток. Затем происходит его подача на вторичную обмотку статора.
  • возбудитель обмотки необходим для генерирования небольшого количества переменного тока.
    Напрямую связан с вращающимся выпрямителем тока.
  • вращающийся выпрямитель тока осуществляет выпрямление переданного с возбудителя обмотки переменного тока с последующей конвертацией его в постоянный. Затем выполняется его подача на ротор, где в дополнение к вращающемуся магнитному полю создается и электромагнитное напряжение.
  • ротору отводится роль индукции большого количества переменного напряжения на обмотку статора.

Регулятор напряжения максимально задействован в начальном периоде запуска установки. Как только устройство выходит на полную работоспособность, модуль снижает выработку постоянного тока. В состоянии равновесия регулятор напряжения производит только необходимое количество мощности для поддержания электростанции в рабочем состоянии.

При увеличении нагрузки на электростанцию, регулятор напряжения выходит из состояния равновесия и активизирует свою работу, пока мощность оборудования не выйдет на показанный уровень потребления.

В нашем каталоге Вы можете ознакомиться с примерами дизельных генераторов с АВР >>


Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

Включает в себя:

  • Систему охлаждения электростанции, используемую для снижения уровня перегрева рабочего устройства. В качестве антифриза используется вода, водород, а также стандартный радиатор и вентилятор. За уровнем охлаждения следует периодически наблюдать, чтобы предотвратить аварийную ситуацию. Система требует постоянной очистки от загрязнений, выполняемую через каждые 600 часов работы. Следует обеспечить приток к устройству свежего воздуха: по действующим нормам в радиусе от электрогенерирующей установки должно быть не меньше метра свободного пространства.
  • Систему выхлопа. В процессе сгорания топлива образуется отработанный газ, содержащий высокотоксичные химические соединения. Очень важно создать эффективную систему утилизации выхлопов с использованием вытяжек.

Система смазки

Электростанция в комплекте имеет множество движущихся модулей, эффективность работы которых зависит и от содержания смазочных веществ. Для чего в помпе всегда находится специальное масло, уровень которого следует контролировать каждые 8 часов. Также необходимо строго отслеживать возможные протечки смазывающего вещества.

Зарядное устройство

Запуск электростанции осуществляется с помощью аккумулятора. Эта батарея должна быть всегда заряженной, за что отвечает зарядное устройство. Оно снабжает аккумулятор необходимым количеством «плавающей» энергии, которая и производит подзарядку емкости. Важно следить за уровнем этой энергии: снижение приведет к неполной зарядке аккумулятора, а повышенный уровень выведет его из строя.

Изготавливается зарядное устройство из нержавеющей стали, чтобы увеличить срок службы модуля. Его работа полностью автоматизирована и не требует вмешательства в параметры. Постоянное напряжение на выходе определяется на уровне на 2.33 Вольт на ячейку. Зарядное устройства обладает отдельным постоянным напряжением, которое может привнести сбои в нормальное функционирование электрооборудования.

Панель управления

Модуль снабжен упрощенным интерфейсом, на котором отображены все положения управляемых элементов. Каждый производитель предлагает собственный вариант панели.

Электрическое включение и выключение автоматически запускает электростанцию в рабочее состояние в случае необходимости. И отключает, когда деятельность устройства нецелесообразна.

Механическое устройство прибора отображает на датчиках наиболее важные параметры по давлению масла, температуре охлаждения, напряжению батареи, скорости вращения двигателя и длительности работы. При превышении нормы электростанция автоматически отключается.

Датчики мини электростанции отвечают за измерение выходного тока, напряжения и рабочей частоты. Иные виды контроля: переключатель частоты, фазовый селекторный переключатель и переключатель режимов двигателя.

Рама / Корпус

Основная конструкция служит генераторному оборудованию главной поддержкой и имеет выполненный под заказ корпус. В случаях, когда предполагается перемещение оборудования, рама может быть дополнительно оснащена шасси.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела передвижные дизельные генераторы >>

Генератор — устройство и принцип работы, типы и основные характеристики.

Это устройство, которое механическую энергию вращения двигателя преобразует в электрическую. В зависимости от назначения генератора применяются асинхронные и синхронные альтернаторы 1-но или 3-х фазного исполнения.

Синхронные альтернаторы отличаются более высоким качеством вырабатываемой электроэнергии и способностью выдерживать 3-х кратные мгновенные перегрузки. Они построены конструктивно сложнее асинхронных: например, у них на роторе находятся обмотки.

Асинхронные альтернаторы дешевле и устроены гораздо проще синхронных: их ротор напоминает обычный маховик, но качество генерируемого электричества невысокое. Если к генератору с таким генератором подключается электродвигатель с большими пусковыми токами (холодильник, насос, электроинструмент), то нужно делать соответственный запас по мощности выбираемого генератора с асинхронным генератором, который не переносит пиковых перегрузок. Асинхронные применяются только в некоторых переносных моделях, в профессиональных и стационарных устанавливаются только синхронные.

Альтернаторы


Однофазный малой мощности
Мощный трёхфазный

Частота выходного напряжения генератора зависит от частоты вращения приводного двигателя, которая в свою очередь зависит от величины нагрузки и от количества полюсов альтернатора. Чем больше нагрузка, тем меньше частота вращения двигателя и, соответственно, меньше частота выходного напряжения. Чтобы частота вырабатываемой электроэнергии не выходила за пределы, определенные ГОСТом, применяются регуляторы оборотов двигателя.

Частота вращения двигателя стабилизируется двумя видами регуляторов:
  • механическими, которые настроены таким образом, что при нагрузке 75-90% частота выходного напряжения равна 50 Гц. Соответственно, на более малых нагрузках (10-30 % от номинала генератора) частота напряжения будет в пределах 52-53 Гц;
  • электронными, предназначенными поддерживать постоянную частоту 50 Гц вне зависимости от суммарной нагрузки на двигатель. Генераторы с электронной стабилизацией частоты вращения двигателя стоят дороже обычных с механическим регулятором.

Силовая часть альтернатора и цепи нагрузки комплектуется автоматами защиты или трёхполюсными переключателями-автоматами с ручным или электрическим приводом. Напряжение можно снимать либо через вмонтированные в распределительный щит розетки (на маломощных генераторах), либо через клеммные выводы.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 9 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

 

 

Рисунок \(1\). Опыт по получению индукционного тока

 

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.


Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

 

 

Рисунок \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита


Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

 

 

Рисунок \(3\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)


В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.


Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

 

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

 

 

Рисунок \(4\). Устройство гидрогенератора: \(1\) — статор; \(2\) — ротор; \(3\) — водяная турбина

Устройство и принцип работы дизельного генератора

Чтобы преобразовать механическую энергию (двигателя внутреннего сгорания, ветрового двигателя, турбины) в электрическую энергию (постоянного или переменного тока), необходим генератор. Основные части генератора – неподвижный якорь (статор) и приводимый во вращение первичным двигателем с высоким постоянством числа оборотов индуктор (ротор) с питаемой постоянным током обмоткой возбуждения.

Ротор электромашины переменного тока может вращаться с частотой магнитного поля или отставать от него (вращаться с меньшей скоростью). В первом случае машина относится к синхронным, во втором к асинхронным. Синхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме, называется синхронным генератором. Синхронный генератор обратим, т.е. при подключении якорной обмотки к трехфазной электросети он работает как электродвигатель.
Принцип работы синхронного генератора

При вращении ротора синхронного генератора (СГ) линии его магнитного поля пересекают обмотку статора. Магнитное поле ротора создается независимым возбудителем, в качестве которого может служить аккумулятор или дополнительный генератор постоянного тока с напряжением обычно не выше 150 В, а также ртутные, полупроводниковые (селеновые или германиевые) или механические выпрямители.

Возможно и обратное решение (применяемое обычно в малогабаритных передвижных установках переменного тока) – вращение ротора в неподвижном магнитном поле, при этом вырабатываемый в обмотках ротора переменный ток необходимо снимать с ротора через коллектор. Вырабатываемая СГ электродвижущая сила (ЭДС) пропорциональна магнитной индукции, длине паза статора, числу витков в обмотке статора, внутреннему диаметру статора и частоте вращения магнитного поля. Изменение ЭДС синхронного генератора возможно путем регулирования тока в обмотке возбудителя реостатом или системой автоматического регулирования.

Частота вращения магнитного поля равна скорости вращения ротора, а частота вырабатываемого переменного напряжения пропорциональна частоте вращения магнитного поля и количеству пар полюсов статора. В качестве примера, при заданной частоте СГ 50 Гц при числе пар полюсов 1 ротор должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а при числе пар 2 – со скоростью 1500 об/мин и т.д.

Для поддержания постоянства частоты вырабатываемого СГ переменного напряжения скорость вращения первичного двигателя поддерживается постоянной посредством автоматического регулятора скорости.


Обычно от СГ требуется выработка напряжения порядка 15-40 кВ, снять такое напряжение с вращающегося коллектора сложно, и обмотки якоря, с которого снимается вырабатываемая электрическая энергия, выгодно сделать неподвижными. Мощность же возбуждения СГ обычно составляет 1-3% и не превышает 5% мощности СГ; подать эту мощность на вращающийся ротор не составляет проблемы.

При мощности СГ до нескольких киловатт магнитное поле ротора может обеспечиваться постоянными магнитами (самыми современными, неодимовыми), что позволяет обойтись без коллектора и токосъемника. При этом, ввиду невозможности регулирования магнитного потока ротора, выходное напряжение СГ неизменно и не поддается регулированию, либо же с регулированием возникают сложности. Мощность современного синхронного генератора достигает нескольких Гвт и выше.

 

Виды синхронных генераторов


Генераторы разделяются по способу возбуждения. Самый простой способ, не требующий дополнительного источника питания для возбуждения статора – это использование самовозбуждения за счет остаточного намагничивания сердечника ротора даже при отсутствии в обмотках ротора тока возбуждения. При вращении ротора слабый остаточный магнитный поток ротора вызывает образование в обмотках ротора небольшой ЭДС, которая отбирается понижающим трансформатором, выпрямляется и через коллектор подается в обмотку возбуждения, что увеличивает магнитный поток, ЭДС генератора и дальнейшее развитие процесса самовозбуждения, вплоть до выхода на нормальный режим работы. Подобная схема с самовозбуждением успешно применяется в автономных установках наземного, водного и воздушного транспорта.

Если применяется тиристорное устройство регулирования тока возбуждения, появляется возможность автоматического регулирования выходного напряжения СГ (поддержания его постоянства или изменения по определенному закону в зависимости от величины и характера нагрузки). Возможно также возбуждение ротора от дополнительного генератора (подвозбудителя), имеющего общий вал с основным генератором или соединенного с валом СГ посредством полумуфты.

 

Устройство синхронного генератора


Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.


Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка.

Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).


Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя).

Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости.

Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника.

При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

 

Режимы работы синхронного генератора

Синхронный генератор может работать в режиме холостого хода, при отсутствии токов в обмотке якоря, и тогда вырабатываемое напряжение задается лишь током возбуждения.

При подключении к СГ потребителя через обмотку якоря начинают протекать токи, и создаваемое ими магнитное поле складывается с полем ротора. Ток в якорной обмотке при чисто активной нагрузке (нагревательные элементы, лампочки накаливания) совпадает по фазе с ЭДС, при индуктивной (асинхронные электродвигатели, дроссели, трансформаторы) отстает, а при емкостной (батареи конденсаторов, корректоры коэффициента мощности, высоковольтные ЛЭП) опережает. При активной нагрузке создаваемый в статоре дополнительный магнитный поток перпендикулярен потоку ротора, и ЭДС генератора, определяемая суммарным потоком, возрастает.

Реактивная нагрузка ведет к отклонению направлений потоков от перпендикулярности, вследствие несовпадения фаз тока якорной обмотки и ЭДС, и при емкостной нагрузке ЭДС генератора увеличивается еще выше, поскольку направление потоков начинает совпадать (вызывается продольно-намагничивающая реакция), а при индуктивной нагрузке к снижению ЭДС вследствие встречного направления потоков (вызывается продольно-размагничивающая реакция). Наиболее часто встречается смешанная активно-индуктивная нагрузка.

Чтобы устранить воздействие реакции якоря на ЭДС генератора, предусматривается регулирование возбуждения ротора с целью поддержания ЭДС на должном уровне с исключением ее зависимости от мощности и вида нагрузки. Также, для устранения колебаний при резкой смене режима работы СГ, помимо основной обмотки возбудителя, наматывается еще и демпферная (успокаивающая) катушка, особо полезная при совместной работе нескольких СГ на общую сеть. Поскольку нагрузка СГ не остается постоянной и время от времени меняется, существует необходимость постоянного регулирования тока возбуждения, что осуществляется автоматическими системами регулирования.

При нормальной работе СГ допустимы некоторые отклонения коэффициентов мощности нагрузки, напряжения и частоты в пределах нескольких процентов от номинальных значений. При нарушениях в линии нагрузки (коротких замыканиях, непостоянстве отбираемой мощности, неравномерном распределении нагрузки между фазами), возникает асимметрия выходного напряжения СГ, форма напряжения искажается и отклоняется от синусоидальной, что может приводить к перегреву обмоток и элементов конструкции генератора. Также, к искажениям формы ЭДС генератора ведет нелинейность нагрузки (подключенные к сети выпрямители, инверторы).

При работе СГ важно следить за расходом охлаждающей воды, автоматика должна предупреждать персонал при снижении расхода путем включения сигнализации, и при резком падении расхода приступить к разгрузке генератора с последующим отключением в течение нескольких минут.


Работа нескольких синхронных генераторов на общую сеть


Параллельная работа нескольких СГ необходима для полного использования их мощности, позволяет создавать мощные источники питания, а также периодически выводить на профилактику или в ремонт один из генераторов.


При параллельной работе нескольких СГ требуется строгое постоянство вырабатываемой каждым из них частоты, с высоким поддержанием постоянства скорости их вращения.

При включении в сеть еще одного СГ требуется равенство его напряжения напряжению сети с постоянством частоты, фазы и чередования фаз. Лишь при совпадении этих условий при включении СГ в сеть не будет толчков тока и опасных для обмоток уравнительных токов.

Синхронизация осуществляется посредством специальных устройств – синхроскопов, наиболее простыми из которых является ламповые, позволяющие по характеру свечения ламп синхроскопа определить с достаточной для практики точностью момент совпадения напряжения подключаемого генератора и сети по частоте, фазе и порядку чередования фаз.


 

 

Генератор постоянного тока. Принцип работы, применение.

Современные условия развития производственной сферы предполагают использование большого количества электроэнергии в различных ее видах. Как правило, мы слышим о широком распространении и востребованности переменного тока, однако, во многих сферах используется и постоянный.

Для его получения используется особый вид энергогенерирующего оборудования – генератор постоянного тока. Данное устройство строится на принципе преобразования механической энергии в электрическую.

Как и другим источникам энергии, генератору постоянного тока свойственны такие основные характеристики, как:

  • Номинальное напряжение;
  • Номинальный ток;
  • Мощность;
  • Частота вращения.

В частности, показатели мощности таких установок могут очень существенно колебаться и находятся в диапазоне от нескольких КВт до 10 МВт.

Устройства данного типа, в свою очередь, подразделяются на 2 основные группы в зависимости от способа возбуждения:

  • Генераторы с независимым возбуждением;
  • Генераторы с самовозбуждением.

В первом случае обмотка возбуждения питается от посторонних источников энергии в виде вспомогательных генераторов или аккумуляторов. Также при небольших мощностях в качестве источника питания используется магнитоэлектрический принцип.

Во втором случае обмотка питается от энергии, вырабатываемой самим генератором.

Устройство генератора постоянного тока

Принципом, на котором основывается работа генератора постоянного тока, является электромагнитная индукция и устройство самой установки включает в себя несколько основных узлов.

  • Неподвижная индуктирующая часть;
  • Вращающаяся индуктируемая часть – якорь.

Неподвижная часть включает главные и дополнительные полюса, а также станину. Полюса представляют собой стальные сердечники с размещенными на них катушками с обмоткой возбуждения, как правило, из медного провода.

Вращающийся якорь включает стальной сердечник с медной обмоткой и коллектор.

Впоследствии при работе установки постоянный ток проводится через обмотку возбуждения и происходит образование магнитного потока полюсов.

Обе части генератора объединяются в одну цепь при помощи специальных неподвижных щеток из графита или графитного сплава.

Применение генераторов постоянного тока в жизни

Во многих сферах промышленности широко используются источники постоянного тока, что обусловлено особенностями технологического процесса и на сегодня является безальтернативным вариантом.

В частности, востребованы генераторы постоянного тока в электролизной промышленности, металлургии. Кроме того, часто такие установки применяют на судах, тепловозах, трамваях и в других направлениях транспортной сфере.

В металлургии установки постоянного тока необходимы для использования в работе прокатных станов.


Принцип работы генератора переменного и постоянного тока

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

генератор тока

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.

Электрический мотор

Генератор переменного тока

генератор переменного тока

При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.

генератор переменного тока

Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Генератор постоянного тока

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

автомобильный генератор тока

Таким образом, генератор тока является современным устройством, способный преобразовывать энергию механического движения в электрическую.

Оцените качество статьи:

Устройство бензинового и дизельного генератора в Москве и его принцип действия

Электростанции – это специально изготовленные устройства, которые превращают механическую энергию в электрическую. Он используется для выработки электричества и снабжения электрической энергией всех потребителей, которые входят в так называемую систему электрооборудования. Кроме этого, его могут использовать в качестве зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.

Рассматривая устройство и принцип работы, можно сказать, что это сложный механизм, что синхронно работает и приносит свои плоды. Разобравшись более подробно в принципе функционирования электростанции, вы поймете, как именно она работает.

По каким принципам происходит процесс функционирования генераторов

Все современные аппараты, что представлены на рынке, работают на принципе электромагнитной индукции. В этом случае, в проводнике, что двигается в магнитном поле и пересекает его силовые линии, образуется электродвижущая сила. Этот проводник и станет выступать в качестве источника электрической энергии.

Стоит заметить, что перемещение проводника происходит с помощью, так называемых вращательных движений. В состав любой такой установки обязательно должны входить:

  • несколько магнитов, чаще всего используются электромагниты;
  • конструкция из проводников, что будут пересекать магнитное поле;
  • специальная система для отвода напряжения.

Чтобы наглядно продемонстрировать принцип работы устройства, берется проводник, сгибающийся в виде петли. Потом ее ставят между двумя магнитами с разными полюсами. В том случае, если петлю вращать вокруг своей оси, то в ее сторонах, размещенных в направлении полюсов, начинает возникать электродвижущая сила. Чтобы увидеть работу конструкции, необходимо прикрепить к ней с помощью проводов обычную лампочку. Пока петля будет совершать вращательные движения, лампа будет светить, а когда петля остановится, то она соответственно потухнет. В данном случае, на конце петли будет скапливаться напряжение, а по самой спирали будет циркулировать самый настоящий электрический ток.

Этот пример идеально показывает работу самого простого устройства. Но в современных моделях используется усовершенствованная система магнитов, внутри которых находится целая катушка из медных проводков. Медь прекрасно переносит электрический ток и передает его на систему отвода напряжения. Главное, чтобы магнитное поле было замкнутым, тогда и результат будет положительным.

Все устройства можно разделить в зависимости от того, какой ток будет на выходе оборудования.

  • Установки постоянного тока, когда на выходе имеем постоянный и одинаковый ток.
  • Устройство с переменным током на выходе, которые могут быть однофазными и трехфазными.


Естественно, мы рассмотрели принцип действия генератора бензинового или дизельного на достаточно простом примере. Но если взять достаточно сложные приборы, принцип действия будет тот же. Единственное, что здесь поменяется – это количество используемых элементов.

Консультации — Специалист по спецификациям | Проектирование генераторных систем

Тарек Г. Туссон, ЧП, Stanley Consultants, Остин, Техас 14 марта 2016 г.

Цели обучения

  • Объясняет основы проектирования генераторных систем.
  • Опишите влияние типов нагрузки на конструкцию системы генератора.
  • Проанализируйте нормы и стандарты, относящиеся к проектированию системы генератора.

При проектировании систем генераторов инженеры должны убедиться, что генераторы и электрические системы здания, которые они поддерживают, подходят для применения.Прежде чем приступить к проектированию системы генератора, необходимо ответить на многие вопросы. Большинство этих вопросов связано с применением и условиями эксплуатации на площадке, которые определяют выбор различных компонентов системы генератора и их характеристик.

Ответы на эти вопросы помогут инженерам принять решение относительно размера генератора, последовательности загрузки, параллельной работы, хранения топлива, сценариев переключения и многих других критериев.

Нормы и правила

Назначение генераторной системы будет определять, какой набор норм и правил применим к конструкции.Применимые нормы и правила устанавливают параметры для требований к конструкции, производительности и техническому обслуживанию. NFPA 70-2014: Национальный электротехнический кодекс (NEC), NFPA 99-2015: Кодекс медицинских учреждений, NFPA 101-2015: Кодекс безопасности жизнедеятельности и NFPA 110-2016: Стандарт для систем аварийного и резервного питания охватывают основные аспекты этих требования. Инженер-проектировщик должен внимательно рассмотреть все различные нормы и правила, которые будут применяться к конструкции системы генератора.

NEC устанавливает основные требования к конструкции генераторной системы.Эти требования к конструкции содержатся в статье 445 «Генераторы»; Статья 700 «Аварийные системы»; Статья 701, Законодательные резервные системы; Статья 702, Дополнительные резервные системы; Статья 705 «Объединенные источники производства электроэнергии»; и Статья 708, Системы питания критических операций (COPS).

Статья 445 «Генераторы» содержит требования к установке и другие требования к генераторам, такие как расположение, маркировка, максимальная токовая защита, допустимая токовая нагрузка проводов и другие.

Статья 700 «Аварийные системы» применяется к тем системам, которые по закону обязаны автоматически обеспечивать освещение и питание, необходимые для безопасности жизни человека, в случае выхода из мест сбора во время обычного отключения электроэнергии или аварии.Согласно 700.12, Общие требования, при потере нормального питания необходимо подать питание аварийной системы в течение 10 секунд или меньше.

Статья 701 «Требуемые по закону резервные системы» применяется к тем резервным системам, которые требуются по закону муниципальными, государственными, федеральными или другими кодексами или любым правительственным учреждением, имеющим юрисдикцию. Эти системы предназначены для автоматической подачи питания на выбранные нагрузки (кроме тех, которые классифицируются как аварийные системы), которые могут создать опасность или затруднить спасательные или противопожарные операции при остановке в случае выхода из строя нормального источника питания.Согласно 701.12, Общие требования, при потере нормального питания питание резервной системы должно подаваться за 60 секунд или меньше.

Статья 702 «Дополнительные резервные системы» применяется к тем системам, которые предназначены для обеспечения альтернативного питания (электроэнергии, генерируемой на месте) для выбранных нагрузок, автоматически или вручную, когда перебои в работе электрической системы вызывают серьезное прекращение работы.

Статья 705 «Объединенные источники производства электроэнергии» применяется к синхронным генераторным установкам, работающим параллельно.

Статья 708, Системы питания критических операций (COPS), применяется к тем системам, которые должны непрерывно работать по причинам общественной безопасности, управления чрезвычайными ситуациями или национальной безопасности. Эти системы предназначены для автоматического питания нагрузок COPS в случае выхода из строя нормального источника питания.

Дополнительные нормы и правила применяются в некоторых специальных приложениях, таких как пожарные насосы. NFPA 20-2016: Установка стационарных насосов для противопожарной защиты и статья 695 NEC «Пожарные насосы» содержат рекомендации по проектированию системы генератора.Согласно 695.7 [20: 9.4], напряжение не должно падать более чем на 15% от нормального напряжения контроллера на контроллере пожарного насоса в условиях запуска двигателя.

Своевременное участие органа, выдающего разрешения, и органа, обладающего юрисдикцией, поможет инженеру-проектировщику определить, какой набор норм и правил применяется к системе генератора на этапе проектирования. Это также поможет инженеру-проектировщику понять различные интерпретации кодов.

Условия эксплуатации площадки

Местоположение устанавливаемой генераторной системы существенно повлияет на то, как система построена и устроена.Если система генератора должна быть установлена ​​в помещении в специально отведенном помещении или совместно с другим оборудованием системы здания, можно использовать конфигурацию генераторной установки открытого типа (см. Рисунки 1 и 2). Однако могут возникнуть и другие проблемы. Генераторные установки и вспомогательное оборудование должны быть доступны для эксплуатации и обслуживания, несущая способность здания должна быть достаточной для размещения генераторной установки (ей) и вспомогательного оборудования, конструкция должна соответствовать применимым нормам и правилам (шум, выбросы, вибрация и т. Д.)), а планировка помещения должна удовлетворять требованиям производителя в отношении надлежащего забора воздуха для горения, подачи топлива, вентиляции и вытяжки. Все оборудование системы здания, расположенное вместе с системой генератора, должно быть оценено, поскольку оно должно работать в одинаковых условиях окружающей среды.

Если система генератора должна быть установлена ​​на открытом воздухе, генератор должен быть снабжен всепогодным кожухом для защиты от условий окружающей среды, таких как дождь, снег, коррозия, затопление и т. Д.Кожух также ограничит нежелательный доступ и защитит генератор от возможного вандализма. При выборе водонепроницаемого кожуха для обеспечения допустимого уровня шума может потребоваться указать дополнительные характеристики, такие как акустическая облицовка и класс глушителя. Всепогодный кожух удобен для обслуживания в суровых погодных условиях. Дополнительный резервуар с двойными стенками является дополнительной функцией для хранения дизельного топлива. Переносные или смонтированные на прицепе генераторные системы требуются в случаях, когда генератор не может быть постоянно установлен на месте или должен использоваться для резервного питания в нескольких местах.

Нагрузочные характеристики

Типы нагрузки и электрические характеристики нагрузок, обслуживаемых системой генератора, оказывают значительное влияние на размер системы генератора, топологию конфигурации системы и сложность проектирования системы. Инженеры-проектировщики должны понимать профиль нагрузки и оценивать различные варианты конструкции, чтобы обеспечить надежную и экономичную систему генератора с рейтингом, основанным на профиле нагрузки и требованиях к времени работы.

Типы нагрузки бывают линейными и нелинейными.Линейные нагрузки включают нагреватели, двигатели и трансформаторы. К нелинейным нагрузкам относятся компьютеры, источники бесперебойного питания (ИБП), электронные балласты освещения, электронное оборудование и частотно-регулируемые приводы. Нелинейные нагрузки обычно вносят гармоники в электрическую систему. В зависимости от величины гармоник и общего гармонического искажения, присутствующего в электрической системе, мощность генераторной установки будет снижена для надежной поддержки нагрузок. Линейные нагрузки, такие как большие двигатели, имеют высокий пусковой ток (ток заторможенного ротора), что в некоторых случаях требует увеличения мощности генераторной установки, чтобы преодолеть потребность.

Размер нагрузки относительно размера системы генератора также может иметь значительное влияние на работу системы генератора. Всякий раз, когда нагрузка прикладывается к генераторной установке или снимается с нее, частота вращения, напряжение и частота двигателя будут испытывать переходное состояние или временное изменение по сравнению с их установившимся состоянием. Если подключенная нагрузка или датчик нагрузки слишком велики, генератор может не запуститься. Скорость, напряжение и частота двигателя могут выходить за пределы рабочих пределов системы генератора и отключаться, или они могут отклоняться за пределы, приемлемые для нагрузки, и вызывать отключение нагрузки.Таким образом, характеристики нагрузки и возможности реакции системы генератора являются важными проектными параметрами, которые необходимо учитывать.

После определения задействованных характеристик нагрузки необходимо разработать профиль нагрузки, описывающий последовательность подачи мощности генератора на различные типы нагрузки и приращения, а также частоту включения и выключения этих нагрузок.

Система двигатель-генератор

Система двигатель-генератор состоит из множества компонентов, которые сильно влияют на размер и выходную мощность генераторной установки.Общие ключевые компоненты, которые следует учитывать при выборе двигателя-генератора, — это тип генератора переменного тока, тип возбудителя, регулятор частоты вращения двигателя и тип топлива.

Синхронный генератор переменного тока является наиболее широко используемым типом генератора переменного тока. Он лучше всего подходит для резервного генератора, поскольку выходную мощность, напряжение и частоту можно легко контролировать в автономном (автономном) приложении. Выходная мощность создается за счет приложенного крутящего момента на валу генератора от двигателя.Выходное напряжение регулируется постоянным током возбуждения вращающейся обмотки возбуждения. Выходная частота регулируется скоростью вращения обмотки возбуждения.

Возбудитель генерирует ток, необходимый для обмотки возбуждения, чтобы установить выходное напряжение на обмотке генератора. Выходное напряжение постоянно контролируется и регулируется путем регулировки возбуждения обмотки возбуждения. Есть много типов возбудителей. Чаще всего используются самовозбудитель и возбудитель на постоянных магнитах.Возбудитель с постоянными магнитами лучше реагирует на пусковые нагрузки двигателя и гармоники более низкого порядка (см. Рисунок 3).

Регулятор управляет скоростью двигателя-генератора, чтобы обеспечить правильную частоту выходной мощности при различных условиях нагрузки. Изохронный регулятор, механический или электронный, чаще всего используется с системами резервного генератора. Электронный изохронный регулятор обеспечивает более точную реакцию скорости на изменения нагрузки по сравнению с механическим изохронным регулятором.

Частота выходной мощности генератора рассчитывается по формуле:

F = (P * N) / 120

Где F = частота (Гц), P = число полюсов генератора и N = скорость генератора (об / мин). Например, четырехполюсный генератор должен вращаться со скоростью 1800 об / мин, чтобы обеспечить 60 Гц.

Есть несколько видов топлива на выбор: дизельное топливо, бензин, природный газ и пропан. Перед выбором типа топлива инженеры-проектировщики должны учитывать такие факторы, как наличие физического пространства на объекте, надежность подачи топлива, ограничения на хранение на месте и связанные с этим опасности, соответствие нормам и правилам, стоимость и характеристики приводного генератора.

Дизельные двигатели

традиционно обеспечивают лучший переходный режим и реакцию на нагрузку, в то время как двигатели, работающие на природном газе, более экологически безопасны с точки зрения выбросов. Разработка промышленных двигателей с искровым зажиганием (на природном газе) теперь позволяет оптимизировать скорость этих двигателей, чтобы их переходные характеристики были аналогичны характеристикам дизельных двигателей. В настоящее время производители производят двигатели-генераторы, работающие на природном газе, которые могут удовлетворить 10-секундное требование запуска для резервных систем, традиционно связанных только с дизельными двигателями.Обычно блок двигатель-генератор, работающий на природном газе, физически больше, чем блок дизельный двигатель-генератор с такой же выходной мощностью. Следовательно, это повлияет на требования к физическому пространству для установки. Кроме того, установка на природном газе будет стоить больше, чем дизельное топливо, если рассматривать установки с выходной мощностью более 150 кВт.

Выбор между двигателем-генератором, работающим на природном газе, и дизельным двигателем-генератором зависит от области применения, наличия источника топлива, условий на площадке проекта и других ограничений проекта, как упоминалось ранее.Если ограничения приложения и проекта требуют использования дизельного двигателя-генератора, следует спроектировать систему подачи и хранения топлива. В большинстве случаев для дизельного топлива достаточно двустенного нижнего бака. Однако в больших генераторных установках или приложениях, которые требуют большого количества хранилища топлива на месте, таких как COPS, размер базового бака может быть неудобным для эксплуатации и обслуживания, поскольку агрегат будет располагаться слишком высоко над площадкой. В этом случае более практичной была бы более сложная конструкция доставки и хранения топлива.Топливная система с резервуаром для хранения, перекачивающими насосами и дневными резервуарами может быть более жизнеспособным вариантом. Топливоперекачивающие насосы должны питаться от системы генератора для непрерывной работы во время простоя.

Автоматические переключатели

Основная функция безобрывного переключателя в системе генератора заключается в изменении подключения нагрузки с обычного (обычно сетевого) источника питания на аварийный источник питания (см. Рисунки 4 и 5). Переключатель с ручным переключением приводится в действие квалифицированным персоналом с физическим или моторным приводом для переключения между нормальным и аварийным питанием при необходимости.Автоматический переключатель резерва (АВР) приводится в действие двигателем и оснащен контроллером для определения доступности и состояния источников питания (нормального и аварийного). Коммутатор автоматически переключается с одного источника на другой в соответствии с заданной программой в случае отключения электроэнергии или запланированных проверок системы генератора.

Когда дело доходит до перехода от одного источника к другому, есть два типа переключателей: открытый переход и закрытый переход. Чаще всего используются переключатели с разомкнутым переходом.Переключатель передачи с открытым переходом сначала полностью разорвет соединение с одним источником, перейдет в положение перехода, а затем подключится к другому источнику. И наоборот, передаточный переключатель с замкнутым переходом подключит нагрузку к обоим источникам мгновенно — менее чем за 100 миллисекунд — при переключении с одного источника на другой. Безобрывный переключатель является важным компонентом генераторной системы. Инженеры-проектировщики должны выбрать правильный безобрывный переключатель или переключатели, подходящие для применения.

Когда нормальный источник питания прерывается или его характеристики (напряжение, частота или чередование фаз) выходят за пределы установленных параметров, контроллер безобрывного переключателя будет продолжать контролировать нормальный источник питания, пока не истечет время задержки. Передаточный переключатель пошлет сигнал «RUN» для запуска системы генератора и размыкания контактов на нормальный источник питания, положение «Open Transition». После того, как генераторная система заработает и достигнет заданных параметров аварийного источника питания для напряжения, частоты и чередования фаз в течение запрограммированного времени задержки, безобрывный переключатель закроет соединение с аварийным источником питания.Если аварийный источник питания не достигает заданных параметров в течение запрограммированного времени задержки, безобрывный переключатель подает сигнал тревоги. Передаточный переключатель будет продолжать контролировать нормальный источник питания, пока он не будет находиться в пределах заданных параметров. Когда нормальный источник питания восстановлен и запрограммированное время задержки истекло без изменений, передаточный переключатель переключится обратно на нормальный источник питания и отправит сигнал «СТОП» для выключения системы генератора по истечении запрограммированного времени задержки.

Время срабатывания безобрывного переключателя, включая время задержки переключения с обычного источника питания на аварийный, должно соответствовать применимым нормам и правилам. Если безобрывный переключатель установлен для обслуживания приложения аварийной системы при потере нормального питания, питание аварийной системы необходимо подать в течение 10 секунд в соответствии со Статьями 700 NEC «Аварийные системы» и 700.12 «Общие требования». Принимая во внимание, что если переключатель передачи установлен для обслуживания требуемых по закону приложений резервной системы при потере нормального питания, питание резервной системы требуется подавать в течение 60 секунд или меньше в соответствии со статьями 701, Законодательными требованиями резервных систем и 701 NEC.12, Общие требования. В некоторых приложениях, таких как пожарные насосы, инженеры-проектировщики должны при указании переключателя гарантировать, что он указан для службы приложений в соответствии со статьями 695 NEC, Пожарные насосы, 695.10, Перечисленное оборудование, и в соответствии с NFPA 20, Глава 10, Электрооборудование. -Приводные контроллеры и аксессуары, 10.1.2.1 Перечень.

Совершенно необходимо определить, является ли система генератора отдельно производной системой. Для отдельно выделенной системы потребуется четырехполюсный переключатель для переключения проводника заземленной цепи (нейтрали) между нормальным заземлением источника и отдельно выделенной землей системы генератора (см. Статью 250 NEC.30, Заземление автономных систем переменного тока).

Автоматические переключатели

могут включать в себя такие функции, как служебный вход, максимальная токовая защита, звуковое и визуальное оповещение о тревоге и изоляция байпаса. В связи с недавними изменениями кодов установка док-станции становится все более распространенным вариантом проектирования, обеспечивающим безопасное, надежное и простое соединение для блоков нагрузки для проведения нагрузочных испытаний системы генератора по мере необходимости, а также для подключения переносного генератора в качестве нужный.

Параллельное соединение

Параллельная система генераторов использует несколько генераторов, чтобы сформировать систему генераторов большой мощности. Параллельное подключение нескольких генераторов достигается за счет синхронизации выхода генераторов и их подключения к общей шине параллельного распределительного устройства. Синхронизация выхода генераторов требует, чтобы все параллельно включенные генераторы имели одинаковое напряжение, частоту и чередование фаз. Чтобы упростить конструкцию системы параллельных генераторов, следует использовать идентичные генераторы или, по крайней мере, генераторы должны иметь одинаковые выходные параметры и шаг генератора.

Если параллельное подключение разнородных генераторов необходимо из-за существующих на объекте условий, конструкция системы параллельных генераторов становится намного более сложной. Каждая конфигурация генератора должна быть оценена, и разнородные компоненты, такие как регулировка скорости, регулировка напряжения и генератор переменного тока, должны быть модернизированы для соответствия.

«Шаг» — это термин, используемый для определения конструктивных механических характеристик генератора переменного тока. Параллельное соединение генератора переменного тока с 2/3 шагами и генератором с 5/6 шагами приведет к циркуляции нейтральных токов.Циркулирующий ток нарушит работу защитного устройства и может повредить генераторы переменного тока.

Кроме того, нагрузки электрической системы должны быть разделены на аварийные, требуемые по закону резервные и дополнительные резервные нагрузки (см. Рисунки 6 и 7). Электрическая система должна быть сконфигурирована таким образом, чтобы классифицированные нагрузки были разделены, а генераторные установки были рассчитаны таким образом, чтобы один генератор мог обслуживать аварийные и требуемые по закону нагрузки.

Параллельная система генераторов может дать несколько преимуществ по сравнению с системой с одним генератором.Основными преимуществами системы параллельных генераторов являются надежность, доступность, расширяемость и экономия топлива. Надежность достигается в системе с двумя генераторами (конфигурация 2N, полное резервирование) путем выбора размера каждого генератора для питания только нагрузки. Если один генератор не запускается, второй генератор запускается и питает нагрузки. Надежность в системе с несколькими генераторами (конфигурация N + 1, ограниченное резервирование) обеспечивается установкой одного дополнительного генератора. Техническое обслуживание может выполняться без прерывания работоспособности генераторной системы, поскольку один генератор может быть удален из системы для проведения планового или внепланового обслуживания, в то время как другие генераторы доступны для питания нагрузок.Первоначальная установка может быть ограничена минимальным количеством генераторов, соответствующих требованиям к нагрузке, а при увеличении требований к нагрузке система параллельных генераторов может быть расширена путем добавления генераторов. Снижение затрат на топливо достигается при изменении подаваемых нагрузок, а параллельное распределительное устройство регулируется для работы минимального количества генераторов, чтобы избежать неэффективности использования топлива малонагруженных генераторов.

Если выбрана система параллельных генераторов, инженеры-проектировщики должны обеспечить соблюдение применимых норм и правил и, при необходимости, рассмотреть различные конструкции параллельных систем управления для повышения надежности.

Размер генератора

Инженер-проектировщик должен узнать, как выполняются расчеты размеров генератора вручную или с использованием программного обеспечения. Большинство производителей генераторов предоставляют программное обеспечение для расчета генераторов, чтобы помочь инженерам-проектировщикам и разработчикам систем генераторов. Хотя программное обеспечение для определения размеров генератора — очень удобный инструмент, инженер-конструктор должен оценить нагрузку и рабочие характеристики, прежде чем выбирать одну генераторную установку вместо другой. Кроме того, следует отметить, что результаты номинальных характеристик генератора зависят от производителя и, возможно, потребуется снижение номинальных значений с учетом температуры окружающей среды, высоты над уровнем моря и гармоник.Падение напряжения и частотная характеристика будут различаться между генераторами от разных производителей.

Для выполнения расчетов размера генератора вручную необходима следующая информация для каждой нагрузки:

  • Информация о пуске нагрузки: пусковые киловатты (SkW), пусковые киловольт-амперы (SkVA) и пусковой коэффициент мощности (PF)
  • Информация о работе под нагрузкой: рабочие киловатты (RkW), рабочие киловольт-амперы (RkVA) и рабочий коэффициент мощности (PF).

Для нагрузок двигателя эта информация может быть получена из данных паспортной таблички: мощность, КПД, заторможенный ротор, кВА / л.с., коэффициент мощности при запуске двигателя и коэффициент мощности во время работы.Кроме того, нелинейные характеристики нагрузки потребуются для правильного выбора размера генератора переменного тока и выбора оптимального типа возбудителя. Последовательность загрузки генератора будет определять, как суммируются SkW, SkVA, RkW и RkVA для определения общих SkW, SkVA, RkW и RkVA генератора. Затем генератор выбирается так, чтобы он соответствовал минимальным значениям RkW, RkVA, SkW и SkVA, требуемым из листов технических характеристик генератора (см. «Примеры определения размеров генератора» в интерактивной и цифровой версиях).


ОБ АВТОРЕ

Тарек Туссон — старший инженер-электрик в Stanley Consultants. Его опыт работы с двигателями, генераторами и системами ИБП, и он имеет 20-летний опыт проектирования систем распределения электроэнергии для критически важных объектов и других типов зданий.


Пример: переносная система резервного генератора для скважинного насоса

Требовалось проектирование переносной системы резервного генератора для конфиденциального водоснабжения для работы водяного насоса во время обычных перебоев в электроснабжении.Насос водяной станции и другие различные нагрузки обслуживались из существующего центра управления электродвигателями (ЦУП). MCC запитывался от главного выключателя, расположенного рядом с трансформатором электросети. Для запуска насосов использовались твердотельные пускатели пониженного напряжения (SSRVS) с внешними байпасами. Для управления работой насоса использовался программируемый логический контроллер. Обычная последовательность работы заключается в том, что, когда есть потребность в производстве воды, отправляется сигнал пуска для запуска обоих насосов. Насосы запускаются поочередно с помощью таймеров задержки, которые перехватывают сигнал разрешения работы на SSRVS каждого насоса.

После завершения полевых работ по документированию существующей электрической системы был разработан проект установки системы генератора. Предлагаемая конструкция системы генератора предусматривала определение размеров генератора и АВР, последовательность операций, модификации существующей системы управления и компоновку оборудования. Определение размера генератора было важнейшей задачей из-за характера поддерживаемой нагрузки и ограниченности доступных на рынке продуктов. Переносной генератор должен был поддерживать как насос, так и различные нагрузки.Он также должен был приспособиться к установке на прицепе на гусиной шее, чтобы его можно было тянуть с помощью обычного пикапа, а не грузового автомобиля.

Для удовлетворения этих требований был выбран дизельный генератор с возбуждением типа генератора на постоянных магнитах (PMG), обеспечивающий наилучшую реакцию на переходную нагрузку во время запуска двигателя и улучшенную реакцию восстановления. АВР был установлен ниже по течению от основного сервисного разъединителя и выше по течению от MCC. ATS был интегрирован с док-станцией генератора, чтобы обеспечить безопасное, надежное и простое подключение портативного генератора.Док-станция генератора была оборудована соединением вспомогательной проводки, которое использовалось для управляющей сигнализации для отправки сигнала работы генератору в случае нормального отключения электроэнергии или запланированного включения генератора. Подключение также использовалось для удаленного контроля состояния генератора (уровень топлива, температура охлаждающей жидкости и т. Д.). Кроме того, подключение обеспечивало вспомогательное питание зарядного устройства аккумуляторной батареи портативного генератора и блочного нагревателя.

Существующий блок управления был изменен, чтобы предотвратить работу обоих насосов, когда электрическая система питается от генератора.Это было сделано путем установки реле блокировки, которые перехватывали сигнал разрешения работы на SSRVS обоих насосов. Реле блокировки были включены в последовательность управления после того, как АВР находился в положении аварийного источника. Был предусмотрен переключатель предпочтений, чтобы выбрать, какой насос будет работать от мощности генератора. Переключатель предпочтений обошел реле блокировки выбранного насоса.

После завершения строительства были проведены пусковые испытания переносного генератора. Переносной генератор отключился от перегрузки и не смог запустить насос.Была предпринята еще одна попытка запустить насос на переносном генераторе, и снова она не удалась.

Что пошло не так? Был ли генератор ненадлежащего размера и не мог работать с насосом?

При рассмотрении расчетов размеров генератора и пусковой способности выбранного портативного генератора стало очевидно, что полевая проверка настроек, элементов управления и принадлежностей портативного генератора, реализованных в SSRVS, может дать ответ на вопрос, почему портативный генератор вышел из строя. .

В ходе полевой проверки выявлено:

  • Ограничение тока SSRVS и время разгона не были установлены должным образом, что привело к высокому пусковому току, превышающему пусковые возможности двигателя генератора.
  • Переносной возбудитель генератора был самовозбуждающим, а не указанным типом PMG, что ограничивало возможность запуска двигателя.

После устранения обоих недостатков пусковые испытания переносного генератора были успешно выполнены. В этом случае ввод в эксплуатацию будет более практичным подходом, чем пусковые испытания, которые ограничиваются проверкой работы предоставленного оборудования в соответствии с конструкцией и спецификациями производителя и не учитывают эксплуатационные требования системы.Ввод в эксплуатацию, который часто путают с тестированием при запуске, — это процесс проверки того, что все оборудование и компоненты системы спроектированы, установлены, испытаны, эксплуатируются и обслуживаются в соответствии с эксплуатационными требованиями.


Ссылки

NFPA 20: Установка стационарных насосов для противопожарной защиты

NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс

NFPA 99: Код медицинских учреждений

NFPA 101: Код безопасности жизнедеятельности

NFPA 110: Стандарт для систем аварийного и резервного питания охватывает

Двигатели и генераторы постоянного тока — проектирование, применение и эксплуатация

Двигатель постоянного тока

История признает жизненно важную роль, которую играют двигатели постоянного тока в развитии промышленных систем передачи энергии, причем машина постоянного тока является первым практическим устройством для преобразования электроэнергии в механическую силу.

По своей сути простые рабочие характеристики, гибкая производительность и высокая эффективность способствовали широкому использованию двигателей постоянного тока во многих типах промышленных приводов .

Базовая конструкция двигателя постоянного тока показана на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема двигателя постоянного тока

Стандартные двигатели постоянного тока доступны в одной из двух основных форм:

  • раневое поле, где магнитный поток в двигателе управляется током, протекающим в обмотке возбуждения или возбуждения, обычно расположенной на статоре
  • Постоянный магнит, где магнитный поток в двигателе создается постоянными магнитами, имеющими изогнутую поверхность для создания постоянного воздушный зазор к обычному якорю, расположенный на роторе.

Обычно используются при мощности примерно до 3 кВт. Крутящий момент в двигателе постоянного тока создается произведением магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения или магнитов, и тока, протекающего в обмотке якоря. Действие механического коммутатора переключает ток якоря с одной обмотки на другую, чтобы поддерживать положение тока относительно поля, тем самым создавая крутящий момент независимо от положения ротора.


Генератор

Во всем мире существует потребность в генераторах для самых разных применений.Помимо основной потребности в общедоступном электроснабжении, существует ряд ситуаций, в которых необходимы независимые источники. Заявки на генераторы в целом подразделяются на следующие категории:

  • Сети электроснабжения общего пользования, в которых несколько мощных генераторных установок могут работать параллельно.
  • Частные или независимые генераторы, которые могут работать параллельно с электросетью общего пользования или изолированы от нее. Примеры этого включают:
    .
    • пиковое смещение для снижения максимальной потребности пользователя в электроэнергии; это может избежать больших финансовых штрафов во время, как правило, высокого спроса на систему
    • резервные аварийные генераторы для защиты питания критических цепей, таких как больницы или водоснабжение
    • временные запасы, которые необходимы строительной отрасли, или в случае поломки
    • Комбинированное производство тепла и электроэнергии, использующее отработанное тепло от генераторного двигателя, используется для других целей, таких как отопление зданий
  • Переносные принадлежности, часто устанавливаемые на прицеп, где нет альтернативного источника питания

Два основных типа генераторов представляют собой турбогенераторы или генераторы с цилиндрическим ротором и явнополюсными генераторами.Оба эти типа являются синхронными машинами, в которых ротор вращается точно синхронно с вращающимся магнитным полем в статоре.

ИСТОЧНИК: Генераторы — Dr G.W. McLean

Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

10 Важные особенности конструкции и эксплуатации генератора, которые должны знать судовые инженеры

Каждый раз, когда судовой инженер поднимается на борт, он / она должен изучить, понять и освоить процедуры эксплуатации и технического обслуживания назначенного оборудования.

Инженер столкнется с множеством типов генераторов с различными конструктивными и эксплуатационными характеристиками в течение своей карьеры на борту судна. Поэтому важно, чтобы инженер знал основы системы генераторного оборудования наизнанку.

Ниже приводится список некоторых малоизвестных конструктивных особенностей морских генераторов и некоторых упускаемых из виду, но важных процедур работы с генераторами, которые часто не обсуждаются и не преподаются на учебных курсах или в книгах по морской инженерии.

1. Пневматический пусковой двигатель: Современные судовые генераторы снабжены пневматическим пусковым двигателем, который подает пусковой воздух в камеру сгорания. Этот двигатель отключится, когда частота вращения генератора достигнет примерно 70-90 об / мин, в зависимости от производственных характеристик. В случае аварийной ситуации или отключения электроэнергии на верхней части двигателя имеется небольшой переключатель или ручка для запуска генератора с местного.

2. Устройство очистки масляного фильтра: Судовой генератор оснащен двойными масляными фильтрами очистки в линии смазочного масла.В некоторых генераторах эти фильтры оснащены функцией быстрой очистки, которая может быть применена в экстренных случаях и при низком давлении смазочного масла. Ручка переключения фильтра многократно приводится в движение вперед и назад, что вызывает эффект очистки на фильтре и резкое повышение давления смазочного масла.

3. Телескопическая труба: Телескопическая труба обычно используется для подачи смазочного масла к поршню двухтактного главного двигателя. Некоторые генераторы (например, Daihatsu и т. Д.) снабжены телескопической трубкой, соединенной с поршнем для смазки. При ремонте генератора не забудьте снять телескопическую трубу перед открытием поршня.

Кредиты изображений: Fotolia

4. Блок топливного насоса и плавающий вал: Это одна из уникальных конструктивных особенностей генераторов, таких как SKL, где топливные насосы установлены в отдельном блоке (блок топливного насоса) и соединены с генератором посредством плавающего вала для работы. насосы.

5. Изолирующая резина: Некоторые генераторы с высокой выходной мощностью имеют фрикционную муфту для соединения вала первичного двигателя с маховиком. Для этого не используются установочные болты, вместо этого трение резиновой подушки удерживает вместе маховик и вал первичного двигателя.

6. Долгосрочное отключение: Когда генератор необходимо отключить на длительное время (3 или более месяцев), целесообразно использовать спрей для защиты от ржавчины на поверхности гильзы и других движущихся частях генератора.

7. Индикаторный кран: При включении генератора открывается индикаторный кран. Важно, чтобы все краны индикатора были полностью открыты. Если индикаторный кран открыт наполовину или наполовину, выходящая из него горячая горючая смесь с большой скоростью повредит клапан и седло крана.

8. Холодный запуск: В холодном состоянии, если генератор отказывается запускаться после нескольких попыток, откройте индикаторный кран и проверните двигатель с помощью поворотного механизма при работающем насосе смазочного масла.Это удалит скопившееся топливо из цилиндра и предотвратит любой взрыв от обратного удара, который может повредить детали камеры сгорания или даже привести к аварии.

9. Сливной кран воздушного коллектора: В условиях высокой вероятности скопления влаги сливной кран воздушного коллектора должен быть открыт на 1/4 -го оборота все время, даже когда генератор работает. Это обеспечит слив всей воды, собранной из-за влаги, и предотвратит повреждение цилиндров двигателя.

10. Клапан впрыска: Эффективность генератора в основном зависит от состояния форсунок, которые необходимо регулярно проверять под давлением и проверять. При замене сопла форсунки очень важно ослабить винт настройки давления (расположенный сверху или сбоку на корпусе форсунки) перед открытием гайки крепления корпуса форсунки, иначе это повредит сопрягаемую поверхность иглы. , проставку и прямой штифт.

Следует отметить, что перечисленные выше функции присутствуют не во всех моделях судовых генераторов.Прочтите руководство по эксплуатации генератора перед выполнением любого технического обслуживания или во время эксплуатации генератора.

Ссылки по теме:

10 основных испытаний для капитального ремонта судового генератора

10 ситуаций, когда судовой генератор необходимо немедленно остановить

10 знаков, указывающих на необходимость ремонта вспомогательного двигателя судна

К вам ..

Знаете ли вы еще какой-нибудь важный момент, который можно добавить в этот список?

Сообщите об этом в комментариях ниже.

Теги: морской инженер морская техника морской Генератор судовой двигатель Судовой генератор

МАЛАЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ (Технический отчет)

Али, Сай, и Мориц, Боб. ТЕХНОЛОГИЯ МАЛЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ПОКОЛЕНИЯ . США: Н. П., 2001. Интернет. DOI: 10,2172 / 828759.

Али, Сай и Мориц, Боб. ТЕХНОЛОГИЯ МАЛЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ПОКОЛЕНИЯ . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/828759

Али, Сай, и Мориц, Боб. Сидел . «МАЛАЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/828759. https://www.osti.gov/servlets/purl/828759.

@article {osti_828759,
title = {ТЕХНОЛОГИЯ МАЛЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ПОКОЛЕНИЯ},
author = {Али, Сай и Мориц, Боб},
abstractNote = {Этот отчет подготовлен в соответствии с Контрактом DE-FC26-00NT40914, заключенным в соответствии с U.S. Запрос Министерства энергетики DE-PS26-00FT40759, «Разработка технологий и возможностей для программ НИОКР в области ископаемого угля, природного газа и нефти», область интересов 7, «Передовые турбины и двигатели». В результате десятилетних совместных исследований систем топливных элементов с производителями топливных элементов в США, инициированных для оценки возможностей газовых турбин, которые могут возникнуть в результате использования этой технологии, компания Rolls-Royce в Индианаполисе установила четкую необходимость в создании турбогенератора в соответствии со спецификацией. это не может быть выполнено доступными единицами.Многие из требуемых качеств достигаются, но не полностью выполняются микротурбинами, которые, как правило, слишком малы и имеют низкую степень сжатия. Оценка рынка показывает, что гибрид топливных элементов мощностью 1 МВт, включающий турбогенератор мощностью около 250 кВт, является хорошим продуктом для выхода на рынок (достаточно большим, чтобы распределить затраты на относительно сложную установку, но достаточно маленьким, чтобы быть приемлемым для первых пользователей). Блок топливных элементов занимает положение камеры сгорания в турбогенераторе, но обеспечивает относительно низкую температуру на входе в турбину (1600 F [870 C]).Если турбогенератор оснащен обычной камерой сгорания и работает в автономном режиме при полной температуре неохлаждаемой турбины (1800 F [980 C]), турбогенератор будет развивать большую мощность. Мощность может быть дополнительно увеличена, если турбогенератор спроектирован так, чтобы иметь запас по расходу в качестве топливного элемента (за счет более быстрой работы). Этот запас может быть реализован при работе на полной скорости, и было обнаружено, что мощность может быть увеличена до диапазона от 0,7 до 1,0 МВт, в зависимости от начальной потребности в потоке батареи топливных элементов. Применение гибридных топливных элементов требует повышенного перепада давлений (по крайней мере, 6, а не 3-4 в микротурбинах) и очень долгого срока службы для небольшой машины.В результате получился турбогенератор, который очень привлекателен для автономной работы и вызвал нежелательный энтузиазм со стороны потенциальных пользователей, которые видят приложение в поддержке сети. Машина соответствует целям выработки электроэнергии 21 века. Он будет более эффективным, чем микротурбина, а также более рентабельным, поскольку не требует дорогостоящего рекуператора. Он будет производить сверхнизкие выбросы, поскольку имеет низкую температуру подачи в камеру сгорания. Это также позволит избежать образования опасных отходов, поскольку не требует системы смазки.Эти качества достигаются путем объединения, а в некоторых случаях и расширения лучших из доступных технологий, а не открытия совершенно новых основ. Предлагаются ограниченные стендовые испытания «барьерной технологии» систем подшипников и конфигурации генератора для поддержки расширения технологии. Низкая температура сгорания также имеет преимущество при обращении с альтернативными видами топлива с минимальными выбросами и минимальной деградацией материалов. Предлагается продолжение программы, которая одновременно обеспечит технологическую поддержку гибридной системы топливных элементов SECA и турбогенератора распределенной генерации.Этой технологической программой будет руководить команда Rolls-Royce из Индианаполиса, имеющая доступ к обширному опыту работы с небольшими турбогенераторами, накопленному Allison Mobile Power Systems в рамках программ Министерства энергетики (и других). Предполагается, что последующее производство будет производиться в США, но продукты могут иметь значительный экспортный потенциал.},
doi = {10.2172 / 828759},
url = {https://www.osti.gov/biblio/828759}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2001},
месяц = ​​{9}
}

Advanced Generator Design for Wind Turbines

Живой справочник, запись

Первый онлайн:

Аннотация

В этой главе будет представлен обзор предшествующей конструкции генератора и обсуждение ограничений и проблем в общей конструкции ветряных турбин, включая глобальные источники и экологию. касается и завершается обсуждением усовершенствованных генераторов, специально разработанных для использования в больших ветряных турбинах, основанных на электростатической генерации, а не на электромагнитной конструкции.

В этой главе обсуждаются как механические, так и электрические вопросы, связанные с проектированием электрических генераторов для ветряных турбин. Механические проблемы будут включать в себя массу маятника и ее влияние на конструкцию башни и конструкцию системы управления, аэродинамические воздействия размеров генератора, фиксированное и динамическое управление крутящим моментом генератора, а также проблемы с материалами, включая международные препятствия для поставок и экологические проблемы при производстве и развертывании. Электрические проблемы будут включать синхронизацию сети переменного тока, интеграцию HVDC, потери в трансформаторе и совместимость с накопителями энергии.

Три основных конструкции генератора: индукционный, с постоянным магнитом и электростатический — будут обсуждены в связи с плюсами и минусами каждой конструкции генератора в общей конструкции ветряной турбины.

Ключевые слова

Генератор Электростатический Электромагнитный Контроль мощности Индукционный Синхронный Постоянный магнит

Это предварительный просмотр содержания подписки,

войдите в систему

, чтобы проверить доступ.

Ссылки

  1. Анайя-Лара О., Дженкинс Н., Эканаяк Дж., Картрайт П., Хьюз М. (2009) Производство энергии ветра: моделирование и контроль.Wiley, West Sussex

    Google Scholar
  2. Arrillaga J (1998) Передача постоянного тока высокого напряжения, 2-е изд. Институт инженеров-электриков, Лондон

    Google Scholar
  3. Blaadjerg F, Chen Z (2006) Силовая электроника для современных ветряных турбин. Университет Ольборга, Копенгаген

    Google Scholar
  4. Бертон Т., Шарп Д., Дженкинс Н., Боссани Э. (2001) Справочник по ветроэнергетике, 1-е изд. Wiley, West Sussex

    Google Scholar
  5. Plantier K, Smith KM (2009) Электромеханические принципы ветряных турбин для специалистов по ветроэнергетике.Публикации Техасского государственного технического колледжа, Вако

    Google Scholar
  6. Ривкин Д. (2012) Технический документ: введение в электростатические генераторы. SciEssence Intl, Портленд

    Google Scholar
  7. Ривкин Д. (2013) Нанокомпозит с высокой диэлектрической прочностью: сохранение заряда для электростатических приложений высокого напряжения

    .

    STI Phys Lett 101: 201–233

    Google Scholar
  8. Ривкин Д., Рэнделл М., Силк Л. (2014) Производство и распределение энергии ветра.Jones & Bartlett Publishing, Берлингтон. ISBN 978-1-4496-2450-7

    Google Scholar
  9. Spera D (ed) (2009) Технология ветряных турбин: фундаментальные концепции в ветроэнергетике, 2-е изд. ASME Press, Нью-Йорк. ISBN 978-0-7918-0260-1

    Google Scholar
  10. Основы ветроэнергетики (nd) Американская ассоциация ветроэнергетики. С

    http://www.awea.org/
  11. Woodward Corporation (1991) Снижение скорости и выработка электроэнергии (2011)

    http: //www.matsuda-gov.com / topic / droop & powergene.pdf

Авторы и аффилированные лица

  1. 1.Колледж науки и технологий Институт устойчивых методов Сан-Франциско, США

Разработка мощного выходного каскада генератора сигналов

Генераторы сигналов выдают определенные электрические сигналы с характерной последовательностью время. Если эти сигналы имеют простую периодическую форму волны, такую ​​как синусоидальные, квадратные или треугольные, генераторы называются генераторами функций.Их часто используют для проверки работы электрических цепей или узлов. На вход подается определенный сигнал, а на выходе он подключается к соответствующему измерительному устройству (например, осциллографу). Затем он может быть оценен пользователем. В прошлом задача обычно заключалась в разработке выходного каскада. Описание того, как спроектировать небольшой и недорогой выходной каскад с усилителем усиления по напряжению (VGA) и усилителем с обратной связью по току (CFA), описано в этой статье.

Типовые генераторы сигналов предлагают выходное напряжение в диапазоне от 25 мВ до 5 В. Для управления нагрузками 50 Ом и выше на выходной стороне обычно используются мощные дискретные компоненты, несколько компонентов параллельно или дорогие ASIC. Внутри часто есть реле, которые позволяют устройствам переключаться между различными уровнями усиления или ослабления и, таким образом, регулировать выходной уровень. Из-за необходимого переключения реле для различных коэффициентов усиления в определенной степени возникает прерывистая работа.Упрощенная блок-схема показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Упрощенная блок-схема выходного каскада классического генератора сигналов.

С более новыми микросхемами усилителя нагрузка также может управляться напрямую без какого-либо внутреннего реле. Таким образом, конструкция выхода генератора упрощается, а сложность и затраты снижаются. Двумя основными компонентами такого выхода являются мощный выходной каскад, обеспечивающий высокие скорости, высокие напряжения и токи, и регулируемый усилитель с возможностью непрерывной линейной точной настройки.

Рисунок 2. Упрощенная блок-схема выходного каскада генератора сигналов с VGA.

Во-первых, исходный входной сигнал должен быть усилен или ослаблен через VGA. Выходной сигнал VGA может быть настроен на желаемую амплитуду независимо от входного сигнала. Например, для выходной амплитуды V OUT 2 В при коэффициенте усиления 10 выходная амплитуда VGA должна быть установлена ​​на 0,2 В. К сожалению, многие VGA представляют собой узкое место из-за их ограниченного диапазона усиления.Диапазоны усиления более 45 дБ встречаются довольно редко.

Благодаря маломощному VGA AD8338 компания Analog Devices обеспечивает программируемый диапазон усиления от 0 дБ до 80 дБ. Таким образом, в идеальных условиях выходная амплитуда от 0,5 мВ до 5 В может быть запрограммирована непрерывно для генераторов сигналов без необходимости использования дополнительных реле или коммутируемых сетей. Отсутствие этих механических компонентов позволяет избежать разрывов. Поскольку цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и компоненты прямого цифрового синтеза (DDS) часто имеют дифференциальные выходы, AD8338 предлагает полностью дифференциальный интерфейс.Кроме того, с помощью гибкого входного каскада любую асимметрию входных токов можно компенсировать с помощью внутреннего контура обратной связи. В то же время на внутренних узлах поддерживается напряжение 1,5 В. В нормальных условиях максимальный входной сигнал 1,5 В генерирует ток 3 мА при входном сопротивлении 500 Ом. При более высоких входных амплитудах, например 15 В, потребуется более высокое сопротивление непосредственно на входных контактах. Это сопротивление рассчитано таким образом, чтобы получился тот же ток 3 мА.

Многие коммерческие генераторы сигналов обеспечивают максимальную эффективную выходную мощность 250 мВт (24 дБмВт) при нагрузке 50 Ом (синусоидальная волна).Однако этого часто недостаточно для приложений с более высокой выходной мощностью, которые требуются, например, для тестирования ВЧ-усилителей или генерации ультразвуковых импульсов. По этой причине также используются усилители с обратной связью по току. ADA4870 обеспечивает управляющий ток 1 А при амплитуде 17 В на выходной стороне для напряжения питания ± 20 В. Синусоидальные волны могут генерироваться при полной нагрузке до 23 МГц, что делает их идеальными интерфейсными драйверами для универсальные генераторы сигналов произвольной формы. Для оптимизации размаха выходного сигнала ADA4870 настроен с коэффициентом усиления 10, таким образом, требуемая входная амплитуда равна 1.6 В. Однако, поскольку ADA4870 имеет вход с привязкой к земле, а AD8338 имеет дифференциальный выход, дифференциальный усилитель приемника для преобразования дифференциального сигнала с заземлением должен быть подключен между обеими частями. AD8130 предлагает произведение коэффициента усиления и ширины полосы (GBWP) 270 МГц и скорость нарастания 1090 В / мкс, что очень хорошо подходит для этого приложения. Выход AD8338 ограничен значением ± 1 В, поэтому промежуточное усиление AD8130 должно быть рассчитано на 1,6 В / В. Общая конфигурация схемы показана на рисунке 3.Он предлагает полосу пропускания 20 МГц при амплитуде 22,4 В (39 дБмВт) и нагрузке 50 Ом.

Рис. 3. Упрощенная схема дискретно спроектированного выходного каскада генератора сигналов.

Комбинация мощного VGA (AD8338), мощного CFA (ADA4870) и дифференциального усилителя приемника (AD8130) позволяет относительно легко построить компактный выходной каскад генератора сигналов высокой мощности. Он превосходит традиционные выходные каскады за счет более высокой надежности системы, более длительного срока службы и более низких затрат.

использованная литература

Хантер, Дэвид. «Два новых устройства помогают заново изобрести генератор сигналов». Аналоговый диалог, октябрь 2014 г.

% PDF-1.6 % 477 0 объект > эндобдж 501 0 объект > поток 2009-04-28T12: 14: 28Z2009-04-28T12: 50: 29-05: 002009-04-28T12: 50: 29-05: 00application / pdfuuid: e086be98-1617-4ece-aa87-629221e9820auuid: 0f14226f-f148- 4f95-9924-3bf6030b8b83 конечный поток эндобдж 497 0 объект > / Кодировка >>>>> эндобдж 478 0 объект > эндобдж 479 0 объект > эндобдж 1 0 объект > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 37 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 73 0 объект > эндобдж 79 0 объект > эндобдж 85 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 115 0 объект > эндобдж 121 0 объект > эндобдж 127 0 объект > эндобдж 133 0 объект > эндобдж 139 0 объект > эндобдж 145 0 объект > эндобдж 151 0 объект > эндобдж 157 0 объект > эндобдж 163 0 объект > эндобдж 169 0 объект > эндобдж 175 0 объект > эндобдж 181 0 объект > эндобдж 187 0 объект > эндобдж 193 0 объект > эндобдж 199 0 объект > эндобдж 205 0 объект > эндобдж 211 0 объект > эндобдж 217 0 объект > эндобдж 223 0 объект > эндобдж 229 0 объект > эндобдж 235 0 объект > эндобдж 241 0 объект > эндобдж 247 0 объект > эндобдж 253 0 объект > эндобдж 259 0 объект > эндобдж 265 0 объект > эндобдж 271 0 объект > эндобдж 277 0 объект > эндобдж 283 0 объект > эндобдж 289 0 объект > эндобдж 295 0 объект > эндобдж 301 0 объект > эндобдж 307 0 объект > эндобдж 313 0 объект > эндобдж 319 0 объект > эндобдж 325 0 объект > эндобдж 331 0 объект > эндобдж 337 0 объект > эндобдж 343 0 объект > эндобдж 349 0 объект > эндобдж 355 0 объект > эндобдж 361 0 объект > эндобдж 367 0 объект > эндобдж 373 0 объект > эндобдж 379 0 объект > эндобдж 385 0 объект > эндобдж 391 0 объект > эндобдж 397 0 объект > эндобдж 403 0 объект > эндобдж 409 0 объект > эндобдж 415 0 объект > эндобдж 421 0 объект > эндобдж 427 0 объект > эндобдж 433 0 объект > эндобдж 439 0 объект > эндобдж 445 0 объект > эндобдж 447 0 объект > поток xXnF

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *