Rezumat despre fizică pe generatorul de subiecte. Lecție pe tema „Generarea curentului electric alternativ

Planul lecției.

Disciplina: Inginerie electrică și electronică.

Subiect: generatoare de curent continuu.

Tip de lecție: lecție despre învățarea de material nou.

Tipul lecției: prelegere

Metoda de predare: explicativă și ilustrativă

Obiectivele lecției:

Educațional: pentru a forma la elevi o înțelegere a scopului GPT, a structurii sale și a metodelor de includere.

Sarcini:

Spuneți-ne despre scopul GPT;

Luați în considerare dispozitivul GPT;

Familiarizați-vă cu schemele de circuit pentru pornirea GPT;

Scopul dezvoltării: dezvoltarea gândirii orientate spre practică.

Sarcini:

Dezvoltați capacitatea de a vedea interconectarea legilor, fenomenelor de inginerie electrică și aplicarea lor în practică;

Dezvoltați capacitatea de a compara și analiza.

Scopul educațional: cultivarea unei atitudini pozitive față de cunoaștere.

Obiective: dezvoltarea capacității de a vedea rezultatele muncii cuiva și de a le evalua.

Vizualizarea în lecție:

Dispunerea mașinii DC.

Poster MPT;

Video;

Resursă educațională electronică.

În timpul orelor:

1. Punct organizatoric:

Salutari

Verificarea celor prezenti

Organizarea atentiei.

2. Stabilirea obiectivelor și motivarea:

Stabilirea unui obiectiv pentru elevi

Prezentarea planului de lecție pentru elevi

Formarea atitudinilor față de percepția și înțelegerea informațiilor educaționale.

3. Actualizarea cunoștințelor dobândite anterior:

Întrebări:

Ce fel de mașină electrică se numește generator?

Pe ce fenomen se bazează principiul de funcționare al generatoarelor?

Ce dispozitiv electric se numește electromagnet și pentru ce este destinat?

Ce determină mărimea emf indusă în cadru?

Ce tensiune este eliminată de pe perii?

4. Formarea de noi concepte.

Principalele componente ale turbinei cu gaz, scopul lor, caracteristicile de proiectare Materiale pentru fabricarea lor.

Scheme de comutare GPT. Caracteristicile GPT pentru diferite scheme de comutare. Autoexcitarea GPT.

Generatoare cu excitație independentă.
Caracteristicile generatorului

Câmpul magnetic al unui generator cu excitație independentă este creat de un curent furnizat de la o sursă de energie externă înfășurării de excitație a polilor.
Câmpul magnetic al generatoarelor cu excitație independentă poate fi creat
de la magneți permanenți.

Caracteristicile externe ale generatorului

Generatoare auto-excitate.
Principiul autoexcitarii generatorului
cu excitaţie paralelă

Dezavantajul unui generator cu excitație independentă este necesitatea de a avea o sursă de alimentare separată. Dar în anumite condiții, înfășurarea de excitație poate fi alimentată de curentul de armătură al generatorului.
Generatoarele autoexcitate au una dintre cele trei scheme: cu excitație paralelă, în serie și mixtă. În fig. 10 prezintă un generator cu excitație paralelă.

Înfășurarea câmpului este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii. Reostatul R este inclus în circuitul de excitație V. Generatorul funcționează în modul inactiv.
Pentru ca generatorul să se autoexcite, trebuie îndeplinite anumite condiții.
Prima dintre aceste condiții esteprezența fluxului magnetic rezidualîntre poli. Când armătura se rotește, fluxul magnetic rezidual induce un mic EMF rezidual în înfășurarea armăturii.

5. Consolidarea cunoștințelor dobândite:

Lipiți desenul MPT într-un caiet și notați numele componentelor principale în funcție de numerotarea din desen.

Ce metode de inducere a HPT cunoașteți?

Care este scopul unui colecționar?

6. Rezumând lecția.

Ce nou ai învățat la lecție?

Care a fost cel mai greu lucru pentru tine?

Ce ai învățat?

Notare.

Temă pentru acasă.

Rezumatul unei lecții de fizică în clasa a IX-a pe tema

„Generează curent electric alternativ. Generator"

Obiectivele lecției: să afle condițiile de existență a curentului alternativ; familiarizați-vă cu structura transformatorului, luați în considerare principiul funcționării acestuia, avantaje, aplicare practică.
Obiectivele lecției:
Educational:
-crearea condiţiilor pentru formarea ideilor despre curentul electric alternativ; generator
Educational:
- formarea capacităţii de a trage concluzii şi de a rezuma informaţiile primite;
- formarea abilităților elevilor în lucrul cu sursele de informare
-dezvoltați abilitățile de gândire logică, capacitatea de a vă justifica afirmațiile și de a trage concluzii.
Educational:
- formarea unei motivații pozitive pentru munca academică, abilități de comunicare;
- dezvoltarea interesului pentru înțelegerea lumii din jurul nostru;
- creați un sentiment de mândrie în dezvoltarea tehnologiei autohtone;
- dezvoltarea interesului pentru profesiile profesionale.
Tip de lecție: lecție despre învățarea de material nou.

Înainte de începerea lecției, este afișat un tabel cu comentarii.

Etapa 1. Motivația.

Pe tablă este o epigrafă: „...ce beneficii poate avea un nou-născut?” M. Faraday.

Verificarea d/z

"Nu chiar"

Este adevărat că fenomenul inducției electromagnetice a fost descoperit de Nikola Tesla?

Este adevărat că curentul indus care apare într-un circuit închis, cu efectul său magnetic, contracarează modificarea fluxului magnetic care îl provoacă?

Când un magnet se apropie de un inel solid, acesta atrage și urmărește magnetul?

Când un magnet este îndepărtat dintr-un inel tăiat, acesta atrage și urmărește magnetul?

Dispozitivul pentru demonstrarea regulii lui Lenz nu poate fi făcut din fier?

În 1821, Michael Faraday a scris în jurnalul său: „Transformați magnetismul în electricitate”, iar în 1831 a descoperit fenomenul inducției electromagnetice. Desenați o diagramă a experimentului.

Odată, Michael Faraday ținea prelegeri la Queen's University din Londra, iar unul dintre ascultătorii săi l-a întrebat: „La ce poate fi de folos un curent atât de mic?” La asta Faraday i-a răspuns: „Ce folos poate avea un nou-născut?”

Tema lecției: Producția și transportul energiei electrice. Generator.

Obiective: Aflați care aparate generează curent electric alternativ, studiați principiul funcționării acestora, aflați principiile transmiterii curentului.

Etapa 3. Învățarea de materiale noi. Generator. Dispozitiv și principiu de funcționare.

Un generator este un dispozitiv care transformă energia de un fel sau altul în energie electrică. Principiul său de funcționare se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Cel mai simplu generator este format din două părți - un rotor în mișcare și un stator staționar. Video 1 min 46 sec.

Experimentează (dacă este posibil)

Etapa 4. Consolidare primară.

Lucrați în grupuri. Luați în considerare circuitul generatorului. Indicați componentele sale, explicați cum funcționează. Dacă este necesar, folosiți pagina 174 a manualului.

Unde se produce curentul electric? La centralele electrice. Ce tipuri de centrale electrice cunoașteți? Ce transformări energetice au loc acolo?

Sarcina 4. Tabel. Lucrați în perechi.

Sarcina 5. Prindeți o greșeală.

Prinde greșeala.

Curentul electric alternativ este produs în centralele electrice cu ajutorul unui accelerator.

Un generator este un dispozitiv care transformă energia de orice fel în energie mecanică.

Un generator electromecanic este format dintr-un rotor în mișcare și un demaror fix.

Funcționarea generatorului se bazează pe regula gimlet.

Generatoarele sunt folosite în viața de zi cu zi, în industrie și în transport.

Sarcina 6. În formă de test (în funcție de timp)

Etapa 5. Reflecţie. Deci, care sunt beneficiile de a avea un nou-născut? Datorită muncii teoretice enorme a oamenilor de știință privind studiul curentului de inducție, astăzi fiecare casă are electricitate. Rezumând. Completarea tabelului.

D/Z întocmește rapoarte privind centralele electrice.

Obiectivele lecției:

Educational:

1. Arătați avantajele energiei electrice față de alte tipuri de energie.
2. Dați o idee despre structura de bază a unui generator de curent alternativ.
3. Evidențiați problemele de mediu asociate cu producerea de energie electrică.

Dezvoltare: Dezvoltarea gândirii logice și a vocabularului profesional.

Educarea : Dezvoltați conștiința de sine și perseverența în stăpânirea unei profesii.

Echipament:

• calculator,
• proiector,
• surse de curent – ​​bateria lanternei,
• fotocelula,
• model de generator de curent continuu,
• Disc DVD „Școala virtuală a lui Chiril și Metodiu”,
• test de screening.

Tip de lecție: combinate, durata 40 minute.

1. Moment organizatoric (2 min.)
2. Actualizarea cunoștințelor de bază (3-5 min.)
3. Învățarea de materiale noi (15 min.)
4. Consolidare subiect nou(5 minute.)
5. Test de cunoștințe (10 min.)
6. Rezumând. (3 min.)

În timpul orelor

1. Organizarea timpului - salutare, pregătirea activității pentru succes .(1 diapozitiv)

Salutare băieți, astăzi subiectul lecției noastre este „Generarea energiei electrice. Alternator".

Acest subiect este în concordanță cu profesia dvs., îl veți studia în tehnologie specială, inginerie electrică, ora de curs„Sunteți viitorii ingineri energetici” ne-am întâlnit cu specialiști de la Surgut State District Power Plants, ați trecut cu succes practica industrialași știi deja multe. De aceea, contez pe ajutorul și interesul dumneavoastră. Sper că astăzi veți învăța o mulțime de lucruri noi și utile.

1. Actualizarea cunoștințelor de referință – conversație frontală cu elevii.

Înainte de a vorbi despre producerea de curent electric, să ne amintim:

Întrebare: Ce se numește curent electric?

Răspuns: Curentul electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate.

Întrebare: Ce surse curente cunoașteți?

Răspuns: Baterii reîncărcabile, baterii etc.

Pe birou am surse de curent cunoscute: o baterie, o fotocelulă, un model de generator de inducție. Domeniul de aplicare al fiecăruia dintre tipurile enumerate este determinat de caracteristicile acestora. Să aflăm care sunt avantajele și dezavantajele lor și pot fi aplicate peste tot?

Surse de curent chimic: celule galvanice; baterii pentru baterii; o baterie cu mercur folosită în ceasuri, calculatoare și aparate auditive produce 1,4V; baterie tradițională pentru lanternă, dă 4,5 V. (demonstrație)

Avantaje: compactitate, capacitatea de a fi folosit ca sursa autonoma de energie.

Dezavantaje - intensitate energetică scăzută, cost energetic ridicat, fragilitate, problemă de eliminare a deșeurilor.

Termoelemente, fotocelule, panouri solare(demonstrație)

Avantaje: modalitate fără mașini de a genera energie.

Dezavantaje: eficiență scăzută, dependență de condițiile meteorologice.

Rolul predominant în timpul nostru îl joacă electromecanica

Ele furnizează practic toată energia folosită. Ce avantaje, avantaje si dezavantaje au, vom afla astazi in clasa.

1. Explicarea unui subiect nou.

Deoarece învățăm despre alternatoare astăzi, să ne amintim:

Întrebare: Ce este curentul alternativ?

Răspuns: Curentul alternativ poate fi considerat ca o mișcare oscilativă forțată a electronilor liberi sau ca oscilații electromagnetice forțate ale curentului și tensiunii, care se modifică în timp conform unei legi armonice.

Curentul alternativ are un avantaj față de curentul continuu, deoarece tensiunea și curentul pot fi convertite (transformate) într-o gamă foarte largă fără pierderi, iar astfel de conversii sunt necesare în multe dispozitive de inginerie electrică și radio. Dar o nevoie deosebit de mare de transformare a tensiunii și a curentului apare atunci când se transmite energie electrică pe distanțe lungi. Energia electrică are un avantaj față de toate celelalte tipuri de energie: poate fi transmisă prin fire pe distanțe mari, cu pierderi relativ mici și distribuită convenabil între consumatori. Principalul lucru este că această energie poate fi ușor convertită în alte forme folosind dispozitive destul de simple: mecanice, termice, luminoase etc.

(2 diapozitive) Notați în caiet avantajele curentului alternativ.

ÎN energie modernă Se folosesc generatoare de curent alternativ cu inducție, a căror acțiune se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică.

Întrebare: Vă amintiți ce este inducția electromagnetică și cine a descoperit acest fenomen?

Răspuns: Michael Faraday a descoperit fenomenul de inducție electromagnetică, care constă în apariția unui curent indus sub influența unui câmp magnetic alternativ.

(3 diapozitive) După descoperirea acestui fenomen, mulți sceptici s-au îndoit și au întrebat: „La ce folosește asta?”

La care Faraday a răspuns: „Ce folos poate avea un nou-născut?”

A trecut puțin mai mult de jumătate de secol și, așa cum a spus fizicianul american R. Feynman, „nou-născutul inutil s-a transformat într-un erou miracol și a schimbat fața Pământului într-un mod pe care tatăl său mândru nici nu și-l putea imagina”.

Și acest erou, care a schimbat fața Pământului, este generatorul.

Un generator este un dispozitiv care transformă energia de un fel sau altul în energie electrică (scrieți definiția în caiet).

(4 diapozitive)

Curentul electric este generat în generatoare - Deschideți manualul de la pagina 106, Figura 97. Să numim împreună și să scriem într-un caiet cum funcționează generatorul și părțile sale principale.

Ce este indicat de numerele 1,2,3,4,5,6,7?

Rotorul, partea rotativă a generatorului, creează un câmp magnetic de la o mașină electrică cu curent continuu.

1. Statorul este format din plăci separate pentru a reduce încălzirea de la curenții turbionari, plăcile sunt realizate din oțel electric.
2. Periile, plăcile fixe, sunt presate pe inele și conectează înfășurarea rotorului cu circuitul extern.
3. Inele pentru a furniza curent rotorului și scoateți-l din înfășurarea rotorului către circuitul extern folosind contacte glisante.
4. Turbina, combinația dintre o turbină și un alternator se numește turbogenerator.
5. Cadru, carcasă, în interiorul căruia se află statorul și rotorul.
6. Excitator, generator, curent continuu generat, care este alimentat unui electromagnet rotativ.

În prezent, există diverse modificări ale generatoarelor de inducție. Dar toate constau din aceleași părți - acesta este un magnet sau un electromagnet care creează un câmp magnetic și o înfășurare în care este indus un EMF.

Unul dintre miezuri (de obicei intern) se rotește în jurul unei axe verticale sau orizontale – numită rotor. Miezul fix cu înfășurarea sa se numește - stator.

Vă rugăm să rețineți că în acest model de generator se rotește un cadru de sârmă, care este un rotor, câmpul magnetic este creat de un magnet staționar; Când un conductor se mișcă, sarcinile sale libere se mișcă odată cu el. Prin urmare, pe acuzațiile din partea camp magnetic Forța Lorentz acționează. FEM indusă este deci de origine magnetică.

În generatoarele industriale mari, electromagnetul, care este rotorul, este cel care se rotește. Înfășurările în care este indus EMF sunt înglobate în canelurile statorului - apariția EMF în înfășurările statorului statorului se explică prin apariția unui câmp electric vortex în acestea, generat de o modificare a fluxului magnetic atunci când rotorul se rotește. .

Din legea inducției electromagnetice rezultă: FEM indusă într-o buclă închisă este egală ca mărime cu rata de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de buclă.

Care ar trebui să fie viteza de modificare a fluxului magnetic, viteza de rotație a rotorului, dacă în unele instalații se folosesc curenți de câțiva kiloherți și chiar megaherți? De exemplu, încercați să calculați viteza rotorului pentru o frecvență de curent industrial standard.

Pentru a răspunde la această întrebare, amintiți-vă:

Întrebare:Care este frecvența curentului industrial?

Răspuns: Frecvența standard a curentului alternativ industrial este de 50 Hz în multe țări ale lumii, în SUA frecvența este de 60 Hz, ceea ce înseamnă că timp de 1 s. curentul curge de 50 de ori într-un sens și de 50 de ori în sens opus.

Atunci câte oscilații vor avea loc într-un minut?

Să înmulțim cu 60 de secunde. se dovedește a fi 3000 rpm. Această viteză este nerealistă și pentru a reduce viteza de rotație se folosește un magnet multipolar.

unde p este numărul de perechi de poli ale inductorului, n este viteza rotorului.

Astfel, rotoarele generatoarelor hidrocentralei Uglich de pe Volga au 48 de perechi de poli, iar viteza lor de rotatie scade, devenind 62,5 rpm.

Trăim în secolul XXI și baza unui mod de viață civilizat și, prin urmare, a progresului științific și tehnologic, este energia, care necesită din ce în ce mai mult. S-ar părea că o poți produce cât vrei, atâta timp cât există minerale și există mașini care produc această energie. Dar aici vine problema.

Această problemă poate fi numită problema celor „trei E»: Energie + Economie + Ecologie. Pentru o dezvoltare rapidă economie, sunt necesare din ce în ce mai multe energie, creșterea producției de energie duce la deteriorare ecologie, se aplică mare rău mediu inconjurator.

Până la urmă, energia este unul dintre cele mai poluante sectoare ale economiei naționale. Cu o abordare nerezonabilă, funcționarea normală a tuturor componentelor biosferei (aer, apă, sol, animale și floră), iar în cazuri excepționale precum Cernobîl, viața însăși este în pericol. Prin urmare, principalul lucru ar trebui să fie o abordare din perspectivă de mediu, ținând cont nu numai de interesele prezentului, ci și ale viitorului.

Între timp, centralele termice sunt unul dintre principalii poluanți ai atmosferei cu particule solide de cenușă, oxizi de sulf și azot, precum și dioxid de carbon, care contribuie la „efectul de seră”. Așa-numitele insule de căldură se formează peste orașe, datorită eliberării crescute de energie din care este perturbat cursul normal al proceselor atmosferice. În septembrie a acestui an, am asistat cu toții la formarea unei tornade peste rezervorul Centralei Electrice State District -2 din orașul Surgut.

Întrebare: Cine poate explica acest fenomen?

Răspuns: Un front de aer cald s-a format pe suprafața rezervorului într-un moment în care temperatura și presiunea aerului din jur erau relativ scăzute. Întâlnirea acestor două fluxuri a dus la formarea unei tornade.

Cele mai importante direcții pentru ecologizarea procesului științific și tehnic ar trebui să fie introducerea de tehnologii care economisesc resursele și fără deșeuri; trecerea la surse de energie curate și inepuizabile.

Așa-numitele celule de combustie, în care energia este eliberată ca urmare a reacției hidrogenului cu oxigenul, sunt deja dezvoltate, iar generatoarele MHD sunt utilizate pe scară largă. Se construiesc centrale electrice tipuri diferite, geotermal, eolian, solar etc.

1. Fixarea unui subiect nou - rezolvarea problemelor calitative si cantitative.

Oricare ar fi tipurile de centrale electrice, dispozitivul principal în oricare dintre ele este generatorul.

Întrebare: Cum se numeste un generator?

Răspuns: Un generator este un dispozitiv care transformă energia de un fel sau altul în energie electrică.

Întrebare: Numiți părțile principale ale generatorului.

Răspuns: Rotor, stator.

Întrebare: Lampioanele de-a lungul drumului stau singure.

Zece herți este frecvența curentului alternativ.

Cine-mi va răspunde clar, fără o umbră de jenă:

Acest curent este folosit pentru iluminat?

Răspuns: Nu .

Întrebare: Un alternator are 6 perechi de poli pe rotorul său. Care trebuie să fie viteza rotorului pentru ca generatorul să producă curent la o frecvență standard?

Răspuns:(500 rpm)

1. Verificarea cunoștințelor - verifica-ti vecinul!

Acum să verificăm cât de mult ai stăpânit acest material. Pe birourile tale sunt sarcini de testare pe tema lecției noastre și un cartonaș pe care scrii răspunsul corect. Cine răspunde corect la 6 întrebări va primi un „5”, pentru 4-5 întrebări punctajul va fi „4”, pentru 3 răspunsuri corecte va primi un „3”.

Astăzi, la clasă, am discutat despre principiul de funcționare a unui generator, această structură impresionantă realizată din fire, materiale izolatoare și structuri din oțel. Nu încetez să fiu uimit cum, cu dimensiuni atât de uriașe de câțiva metri, cele mai importante părți ale generatoarelor sunt fabricate cu precizie milimetrică. Nicăieri în natură nu există o asemenea combinație de părți în mișcare care ar putea genera energie electrică atât de continuu și economic. Acum încercați să răspundeți la întrebarea pusă la începutul lecției.

Care sunt avantajele și dezavantajele unui alternator?

Despre un generator trifazat veți afla în lecțiile de inginerie electrică, iar pentru lecția următoare vă voi ruga să pregătiți un mesaj despre tipuri noi, moderne de generatoare.

LUCRARE DE LABORATOR Nr 8

Test generator DC

Scopul lucrării:

1. Studiați principiul funcționării, proiectarea și proprietățile generatoarelor de curent continuu cu excitație paralelă și independentă.

2. Familiarizați-vă cu metodologia de determinare a principalelor caracteristici ale generatoarelor: inactiv, extern, reglare.

3. Identificați proprietățile de funcționare ale generatoarelor pe baza caracteristicilor luate.

Instrucțiunile de utilizare

Folosind literatura recomandată, familiarizați-vă cu principiul funcționării, proiectarea și scopul principalelor părți ale generatorului. Acordați atenție designului elementelor precum armătura, colectorul, înfășurarea câmpului. Înțelegeți clar procesele care au loc în generator și rolul colectorului. Înțelegeți procesul de autoexcitare. Aflați ce caracteristici determină capacitățile de funcționare ale generatorului și de ce apar astfel.

Generatorul de curent continuu (Fig. 1) este format din două părți: staționar și rotativ. Partea fixă ​​(statorul) este scheletul mașinii și, în același timp, servește la crearea fluxului magnetic. În partea rotativă, numită armătură (rotor), este indusă o forță electromotoare - EMF.

Partea fixă ​​este formată dintr-un cadru (1), stâlpi principali (2) cu înfășurare de excitație (3) și stâlpi suplimentari (4) care reduc scânteile sub perii.

Armătura are un miez (5) din tablă subțire de oțel, o înfășurare a armăturii (6) introdusă în canelurile miezului și un colector (7). Perii de carbon-grafit (8) sunt aplicate pe suprafața comutatorului, asigurând contact de alunecare cu înfășurarea armăturii rotative. Colectorul are forma unui cilindru si este alcatuit din placi izolate de cupru - lamele - de care sunt conectate sectiuni ale infasurarii armurii. Rotindu-se cu infasurarea, colectorul actioneaza ca un redresor mecanic.

Înfășurarea de câmp (3) creează fluxul magnetic principal F al polilor. În generatoarele cu excitație independentă, acesta este alimentat de o sursă externă de curent continuu (redresor, baterie etc.). Cu un generator cu bobinare paralelă, înfășurarea polului principal este conectată la periile principale, de exemplu. paralel cu lanțul armăturii. În acest sens, pentru apariția fluxului magnetic și a EMF, este necesar cel puțin un flux magnetic rezidual slab. Datorită prezenței magnetismului rezidual, are loc procesul de autoexcitare a generatorului.

Orez. 1. Design generator DC

1. Pat.
2. Stalpi principali.
3. Înfăşurare de excitaţie.
4. Stalpi suplimentari.
5. Miez.
6. Înfăşurarea armăturii.
7. Colector.
8. Perii de carbon-grafit.

FEM indusă în înfășurarea armăturii este determinată de următoarea expresie:

unde: p - numărul de perechi de poli al generatorului;

N este numărul de conductori activi ai înfășurării armăturii;

A este numărul de perechi de ramuri paralele ale înfășurării armăturii;

Viteza unghiulară în (rad/s)

F - fluxul magnetic al polului.

De obicei se folosește expresia prescurtată (1):

Unde - constantă constructivă.

Deoarece fișa de date a generatorului arată viteza de rotație n, exprimată în (rpm), în practică este mai convenabil să folosiți următoarea formulă pentru EMF:

Unde .

Orez. 2. Caracteristici inactiv

Dependența EMF indusă în înfășurarea armăturii de curentul de excitație I B la o viteză de rotație constantă n și un curent de sarcină egal cu zero, se numește caracteristică fără sarcină.

Caracteristica inactiv (Fig. 2) are forma unei bucle de histerezis și reflectă proprietățile circuitului magnetic al generatorului. Poate fi folosit pentru a evalua gradul de utilizare (saturație) a oțelului, magnetismul rezidual și pierderile din oțel.

Proprietățile operaționale ale unui generator de curent continuu sunt determinate de mărimea schimbării tensiunii atunci când curentul de sarcină se modifică.

Dependența tensiunii generatorului U de curentul de sarcină I (sau curentul de armătură) la o viteză constantă n și o rezistență constantă a circuitului de înfășurare de câmp se numește caracteristică externă.

Dintr-o comparație a caracteristicilor externe prezentate în Fig. 3, se poate observa că tensiunea la bornele unui generator cu excitație paralelă (curba 1) scade odată cu creșterea curentului de sarcină într-o măsură mai mare decât cea a unui generator cu excitație independentă (curba 2).

Tensiunea generatorului este determinată de următoarea expresie:

unde r i - rezistenta lantului ancora;

eu eu - curent de armătură. (La generatoarele cu excitație paralelă, curentul de armătură este luat egal cu curentul de sarcină I, deoarece curentul de excitație I este mic B).

Orez. 3. Caracteristicile externe ale generatoarelor

O scădere a tensiunii odată cu creșterea curentului de sarcină (sau a curentului de armătură) are loc din următoarele motive:

Creșterea căderii de tensiune în circuitul armăturii (I i r i);

Reacția armăturii are un efect de demagnetizare asupra fluxului magnetic al polilor. Ca urmare, EMF scade.

La generatoarele cu excitație paralelă, curentul înfășurării de câmp I scadeÎN . Reducerea curentului I B determină o scădere a fluxului magnetic, a EMF și a tensiunii generatorului. Consecința acestui lucru este o scădere suplimentară a curentului de excitație și demagnetizarea polilor.

Orez. 4. Caracteristica de reglare

Un generator cu excitație independentă nu are un al treilea motiv, astfel încât tensiunea se modifică mai puțin intens.

Caracteristica de control (Fig. 4) arată dependența curentului de excitație I B de la curentul de sarcină I la o tensiune constantă la bornele U generatorului și o viteză de rotație constantă n. Caracteristica de reglare arată cum trebuie schimbat curentul de excitație, astfel încât tensiunea generatorului să rămână neschimbată.

Generatoarele de curent continuu sunt utilizate în electrochimie pentru alimentarea băilor de electroliză, pentru sudare, ca excitatoare pentru mașini sincrone, în acționări electrice controlate etc.

Misiunea de lucru

a) Generator cu excitație paralelă

Pregătiți o configurație experimentală de laborator pentru a determina caracteristicile de bază ale unui generator excitat în paralel. Schema de instalare este prezentată în Fig. 5. Următoarele denumiri sunt utilizate în diagramă:

Verificați echipamentul standului. Notați datele pașaportului mașinii DC de tip 2PN90MUHL4 folosită ca generator:

Orez. 5. Circuit generator cu excitație paralelă

Structura simbol Mașini DC seria 2P:

2 P N 90 M UHL4

Verifică caracteristici tehnice motor de antrenare AD, care este un motor asincron trifazat cu colivie din seria 4A.

Viteza de rotație a unui motor asincron depinde puțin de sarcina pe arbore. În acest sens, atunci când se iau toate caracteristicile generatorului, este posibil să nu se efectueze monitorizarea vitezei de rotație.

Notați informațiile de bază despre instrumentele electrice de măsură în tabelul 1.

• tabelul 1

Asamblați circuitul (Fig. 5) și prezentați circuitul profesorului sau asistentului de laborator pentru verificare.

EXPERIENTA 1

Caracteristica turației în gol E = f(I B) pentru n = const, I = 0.

1 - T 9.

2. Deschideți comutatorul auxiliar S 1 .

3. Rotiți mânerul R p în poziția extremă dreaptă, corespunzătoare celei mai mari rezistențe a rezistenței.

4. Porniți motorul de antrenare AM pentru a face acest lucru, mai întâi porniți mașina automată AM situată în partea dreaptă a suportului de pe panoul de alimentare (lampa de semnalizare se va aprinde). Apoi apăsați butonul din dreapta „Start” (concomitent cu pornirea tensiunii arteriale, se aprinde a doua lampă de avertizare).

5. Creşterea curentului de excitaţie I la intervale regulate B , înregistrați 10-12 citiri ale voltmetrului V și ale ampermetrului A 2 în coloana „cursă înainte” din tabelul 2. Ultimul punct al cursei înainte trebuie să corespundă poziției din stânga R p . 6. Îndepărtați ramura descendentă a caracteristicii prin reducerea treptată a curentului de excitație I B la valoarea minimă. Înregistrați 5 citiri în coloana „curgere inversă” din tabelul 2.

masa 2

Notă:

Când îndepărtați fiecare ramură a caracteristicii, rotiți mânerul R p trebuie efectuată numai într-o singură direcție, astfel încât curentul de excitație fie să crească, fie doar să scadă. În caz contrar, din cauza inversării magnetizării generatorului, valorile aberante vor apărea pe caracteristică.

EXPERIENTA 2

Caracteristica externă U = f(I) la n = const, R p + r B = const.

1. Rezistorul R p setați tensiunea de circuit deschis U o = 100-120 V (adresați-vă profesorului pentru valoarea exactă).

2. Creșteți treptat sarcina generatorului cu comutatoarele T 1 -T 9 , înregistrați citiri de 10 V și A 1 la tabelul 3.

Tabelul 3

EXPERIENTA 3

1. Dezactivați rezistențe de sarcină T 1 -T 9 și setați rezistența R p tensiunea generatorului U = 90-110 V (adresați-vă profesorului pentru valoarea exactă).

2. Măriți sarcina generatorului prin pornirea comutatorului T 1 . În același timp, rezistența R p setați curentul de excitație astfel încât tensiunea generatorului să fie din nou egală cu valoarea specificată. Înregistrați citirile ampermetrelor A 1 și A 2 în tabelul 4.

I B scadere, A

I CP, A

3. În mod similar, eliminați punctele rămase ale caracteristicii de reglare, inclusiv comutatoarele T 2, T 3 etc.

Folosind comutatorul automat AP, deconectați suportul de la sursa de alimentare. Toate luminile de avertizare ar trebui să se stingă și generatorul ar trebui să se oprească. Pe baza datelor din tabelele 2,3,4, construiți caracteristicile și prezentați-le profesorului.

b) Generator cu excitaţie independentă

Pregătiți o configurație de laborator pentru a măsura caracteristicile unui generator cu excitație independentă. Schema de instalare este prezentată în Fig. 6. Terminalele independente ale sursei de excitație „0-250 V” sunt amplasate pe panoul de alimentare din partea dreaptă a suportului. Pentru a regla curentul de excitație, este prevăzut un rezistor R p (puteți folosi și mânerul LATR de pe panoul de alimentare).

Caracteristica turației în gol nu este diferită de cea luată anterior, deci nu este inclusă în programul de testare.

EXPERIENTA 4

Caracteristica externă U = f(I) la n = const, I B = const.

1. Porniți motorul de antrenare AD utilizând transmisia automată și butonul „Start”.

2. Porniți sursa de excitație independentă. Pentru a face acest lucru, apăsați butonul din stânga „Start” de pe panoul de alimentare (a treia lumină de avertizare se va aprinde).

3. Rezistorul R p sau utilizați mânerul regulatorului pentru a seta curentul de excitare astfel încât tensiunea de circuit deschis al generatorului U 0 va fi egal cu cel specificat în experimentul 2.

4. Creșteți treptat sarcina generatorului, eliminați dependența tensiunii de curentul de sarcină. Pentru a înregistra rezultatele măsurătorilor, utilizați formularul din tabelul 3.

EXPERIENTA 5

Caracteristica de control I B = f(I) pentru n = const, U = const.

1. Opriți rezistențele de sarcină cu comutatoarele T 1 - T 9.

2. Setați curentul de excitație la care tensiunea fără sarcină a generatorului va fi egală cu cea specificată în experimentul 3.

3. Creșteți treptat sarcina generatorului, reglați curentul de excitare a generatorului astfel încât tensiunea să nu se schimbe. În același timp, înregistrați citirile ampermetrelor A 1 și A 2 la masă. Forma tabelului este similară cu tabelul. 4.

Opriți suportul cu AP automat. Reprezentați grafic caracteristicile externe și de control ale unui generator cu excitație independentă. Utilizați axe de coordonate pe care sunt construite caracteristici similare ale unui generator cu excitație paralelă.

Arătați graficele profesorului și obțineți permisiunea de a dezasambla diagrama.

Orez. 6. Circuit generator cu excitație independentă

Prelucrarea rezultatelor

1. Explicați tipul de caracteristici inactiv și motivul discrepanței dintre ramurile ascendente și descendente.
2. Comparați caracteristicile externe ale generatoarelor cu excitație paralelă și independentă. Explicați pe scurt tipul lor.
3. Explicați tipul de caracteristici de ajustare.
4. Dați o concluzie despre proprietățile de funcționare ale generatoarelor și explicați motivele scăderii tensiunii cu creșterea sarcinii.

1. Titlul și scopul lucrării.
2. Informații tehnice despre echipamente și instrumente electrice de măsură.
3. Scheme de instalații experimentale.
4. Tabele cu rezultatele măsurătorilor.
5. Materiale grafice – caracteristici.
6. Concluzii despre corespondența rezultatelor experimentale cu principiile teoretice.

Întrebări de control

1. Care este scopul unui generator de curent continuu și pe ce se bazează principiul său de funcționare?
2. Care sunt scopurile înfășurării de câmp, armăturii, comutatorului, periilor?
3. Care este diferența dintre generatoarele excitate în paralel și separat?
4. Ce explică faptul că caracteristica de ralanti are două ramuri?
5. Care este procesul de autoexcitare a unui generator?
6. De ce scade tensiunea la bornele armăturii pe măsură ce sarcina generatorului crește?
7. De ce tensiunea unui generator cu excitație independentă scade mai puțin rapid pe măsură ce sarcina crește decât cea a unui generator cu excitație paralelă?
8. Pentru ce generator este cel mai periculos modul de scurtcircuit? De ce?
9. Cum poți regla tensiunea generatorului?
10. Unde se folosesc generatoarele de curent continuu?

FEM armăturii depinde de flux și viteza de rotație.

4-4. Reacția armăturii la mașinile cu curent continuu

În modul inactiv al generatorului de curent continuu, curentul de excitație creează fluxul principal, care, atunci când armătura se rotește, induce un EMF în înfășurarea armăturii. Debitul la ralanti este simetric, Fig. 181. Dacă circuitul armăturii este conectat la o sarcină, atunci un curent va curge prin înfășurarea armăturii, care își va crea propriul flux.

Interacțiunea fluxului de armătură cu fluxul polilor principali se numește reacție de armătură. Imaginea distribuției fluxului de armătură poate fi prezentată în Fig. 182.

Când generatorul este la ralanti, EMF indus în înfășurarea armăturii este determinat de regulă mana dreapta. Prin conectarea sarcinii, în armătură va apărea un curent în aceeași direcție cu EMF. Curentul va crea un flux care, interacționând cu fluxul polilor principali, va crea un flux rezultat. Datorită fluxului de armătură, muchia de avans a stâlpului va fi demagnetizată, iar marginea de rulare a polului va fi magnetizată, Fig. 183. Neutrul fizic al generatorului se va deplasa pe măsură ce armătura se rotește. Este perpendicular pe fluxul rezultat.

Orez. 181 Fig. 182 Fig. 183

Reacția armăturii motorului este opusă generatorului.

Motor generator

Cu același sens de rotație al armăturii, indiferent de modul de funcționare, direcția EMF în armătură este aceeași. În modul motor, curentul armăturii este direcționat contra-EMF, astfel încât reacția armăturii motorului este opusă generatorului, adică. marginea de avans a stâlpului va fi magnetizată, iar marginea de rulare a stâlpului va fi demagnetizată.

Să luăm în considerare forța de magnetizare a reacției armăturii, inducția magnetică a armăturii și inducția rezultată la diviziunea polilor.

Pentru a lua în considerare forța de magnetizare a reacției armăturii, introducem conceptul de sarcină liniară a armăturii - curentul pe unitatea de circumferință a armăturii.

Prin introducerea acestei valori, este posibilă înlocuirea condiționată a ancorei dintate cu una netedă, în care sarcina liniară este distribuită uniform pe întreaga suprafață. Într-o armătură reală, curentul este doar în sloturi, ceea ce complică calculul.

Conform legii curentului total, rezultă că forța de magnetizare de-a lungul unui circuit închis este egală cu curentul total care este acoperit de acest circuit, iar curentul total pe o anumită lungime este determinat de sarcina liniară.

Prin urmare, forța de magnetizare a reacției armăturii este o lege liniară.

Să determinăm modelul de inducție a armăturii. - legea liniara se pastreaza sub poli, iar intre poli, datorita rezistentei mari a aerului, curba de inductie prezinta o declin. (), orez. 184. La ralanti, inducția are o formă apropiată de un trapez.

Curba de inducție rezultată este distorsionată, adică marginea de avans a polului este demagnetizată, iar marginea descendentă este magnetizată. Periile sunt instalate în neutru. În acest caz, reacția armăturii va fi transversală, Fig. 185.

Fig.185 Fig. 186 Fig. 187

Dacă periile sunt instalate de-a lungul stâlpilor, reacția armăturii va fi demagnetizantă longitudinal, Fig. 186. Dacă periile generatorului sunt deplasate de un arc () în sensul de rotație, atunci reacția armăturii poate fi extinsă de-a lungul axelor, Fig. 187

, ,

unde: - axul transversal

Axă longitudinală.

Forța de magnetizare transversală distorsionează fluxul magnetic, iar longitudinala îl demagnetizează.

Reacția armăturii afectează toate caracteristicile generatoarelor de curent continuu.

4-5. Generatoare DC

Un generator de curent continuu transformă energia mecanică în energie electrică. În funcție de metodele de conectare a înfășurărilor de câmp la armătură, generatoarele sunt clasificate:

1. generator independent de excitație, fig. 188.

2. generatoare auto-excitate:

a) generator de excitație paralelă, Fig. 189.

b) generator de excitație în serie, Fig. 190.

c) generator de excitație mixtă, Fig. 191.

Diagrama energetică a unui generator de excitație independent (Fig. 192).

Putere mecanică a arborelui

Putere electromagnetică

Putere electrică de ieșire

- pierderi magnetice, mecanice, electrice, pierderi la contactul periei.

Împărțind ecuația la curentul de armătură, obținem:

sau

4-5-1. Cuplul electromagnetic al unui generator de curent continuu

Forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent este egală cu , fig. 193. Pentru calcul, luăm valoarea medie a inducției la diviziunea polilor. Curentul în toate conductoarele este același, inducția este medie, fiecare conductor traversează practic linia magnetică perpendicular. Pe baza acestui lucru, este posibil să se concentreze forța totală a tuturor conductoarelor într-un singur conductor.

Unde este numărul de conductori ai înfășurării armăturii. Cuplu electromagnetic

înlocuiți , , , obținem ,

unde: , - curge, atunci

Cuplul electromagnetic depinde de flux și curent de armătură. În modul generator, cuplul electromagnetic este de frânare. Ecuația stării de echilibru a momentelor se va scrie , unde:

Cuplul mecanic pe arborele generatorului

Cuplul în gol

Cuplu electromagnetic

4-5-2. Generator independent de excitație

Schema de conectare pentru generatorul independent de excitație este prezentată în Fig. 194.

Proprietățile generatorului sunt determinate de caracteristicile acestuia.

1. Caracteristici de ralanti: , , , fig. 195

Linie întreruptă - caracteristică calculată pentru viteza de ralanti.

Caracteristica turației de mers în gol permite să se judece gradul de saturație a circuitului magnetic.

2. Caracteristica de sarcină: , , , Fig.47.

Triunghiul este caracteristic. Picior - curent de excitație, care merge pentru a compensa reacția armăturii.

3.Caracteristici externe: , , fig. 48, Fig.

Inginerie electrică cu elemente fundamentale de electronică Ghid de studiu >> Fizica

Instrucțiuni și note prelegeriîntrebări teoretice, ..., analizează energie rapoarte si... tipuri de electrice mașiniși... în electricitate industrială instalatii nedorit și periculos... 1. Ivanov I.I., Ravdonik V.S. Inginerie Electrică. - M.: facultate, ...