Индукционный генератор переменного тока. Генератор индукционный
Индукционные генераторы — Электромеханический индукционный генератор — Росиндуктор
ИНДУКЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР — это преобразователь механической энергии в электрическую. Нужен электромеханический индукционный генератор? Росиндуктор — генератор от профессионалов с нашего склада. Индукционные генераторы работают при возникновении переменного магнитного поля в катушке. Катушка создаёт переменное магнитное поле, вектор которого меняется с заданной генератором частотой. Созданные вихревые токи, индуцированные магнитным полем, производят нагрев металлического элемента, который передаёт энергию теплоносителю.
Принцип действия индукционного генератора
Принцип действия индукционного генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцирование электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле, или наоборот, прямоугольный контур вращается в однородном неподвижном магнитном поле. Если в контуре вращается однородное магнитное поле с равномерной угловой скоростью, то в нем индуктируется синусоидальная электродвижущая сила.
Индукционный генератор переменного тока
Это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока, например, за счет вращения проволочной катушки в магнитном поле, или, наоборот, за счет вращения магнита. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают проводящую катушку, в ней индуцируется электрический ток. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.
Устройство индукционного генератора
По конструкции выделяют генераторы:
- с неподвижными магнитными полюсами и вращающимся якорем,
- с вращающимися магнитными полюсами и неподвижным статором.
Генераторы с неподвижными магнитными полюсами используются чаще, поскольку при неподвижной статорной обмотке нет необходимости снимать с помощью скользящих контактов (щеток) и контактных колец с ротора большой ток высокого напряжения. Статор (неподвижная часть) собирается из отдельных железных листов, изолированных друг от друга, а на внутренней поверхности статора имеются пазы, куда вкладываются провода статорной обмотки генератора. Ротор (подвижная часть) обычно изготавливают из сплошного железа, а полюсные наконечники магнитных полюсов ротора собирают из листового железа. Для создания максимально возможной магнитной индукции при вращении между статором и полюсными наконечниками ротора желателен минимальный зазор, а геометрическую форму полюсных наконечников подбирают такой, чтобы вырабатываемый генератором ток был наиболее близок к синусоидальному. На сердечники полюсов садят катушки возбуждения, питаемые постоянным током, который подводится с помощью щеток к контактным кольцам, расположенным на валу генератора.
Электромеханический индукционный генератор
Магнитное поле в электромеханическом генераторе создается с помощью постоянного или электромагнита, переменная электродвижущая сила индуцируется в обмотке. В промышленных генераторах поле создается вращающимся магнитом, обмотки остаются неподвижными.
Генератор индукционного тока
Генераторы индукционного тока имеют широкую область применения: чаще всего их используют в местах, в которых требуется непрерывная подача электроэнергии, таких как медицинские учреждения, морозильные склады и т.п. также такие генераторы могут быть востребованы на строительных площадках и для электрификации загородных домов.
Генератор индукционного нагрева
Индукционный нагрев — это нагревание электропроводящих материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Генераторы индукционного нагрева применяются для:
- нагрева заготовок из магнитных материалов, в том числе для гибки и термообработки деталей,
- термической обработки мелких и хрупких деталей,
- поверхностной закалки изделий,
- плавки, сварки и пайки металлов,
- обеззараживания медицинского инструмента.
Индукционный генератор переменного тока — Мегаобучалка
Индукционный генератор переменного тока. В индукционных генераторах переменного тока механическая энергия превращается в электрическую. Индукционный генератор состоит из двух частей: подвижной, которая называется ротором, и неподвижной, которая называется статором. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции. Индукционные генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов, но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, состоящая из последовательно соединенных витков, в которых индуцируется переменная электродвижущая сила. Так как электродвижущие силы, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда электродвижущей силы индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней.
| Рис. 6.9 |
Число силовых линий, пронизывающих каждый виток, непрерывно меняется от максимального значения, когда он расположен поперек поля, до нуля, когда силовые линии скользят вдоль витка. В результате при вращении витка между полюсами магнита через каждые пол-оборота направление тока меняется на противоположное, и в витке появляется переменный ток. Во внешнюю цепь ток отводится при помощи скользящих контактов. Для этого на оси обмотки укреплены контактные кольца, присоединенные к концам обмотки. Неподвижные пластины – щетки – прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки с внешней цепью (рис. 6.9).
Пусть виток провода вpащается в одноpодном магнитном поле с постоянной угловой скоpостью . Магнитный поток, пронизывающий виток, меняется по закону , здесь S – площадь витка. Согласно закону Фаpадея в обмотке наводится электродвижущая сила индукции, которая опpеделяется следующим обpазом:
,
где N – число витков в обмотке. Таким образом, электродвижущая сила индукции в обмотке изменяется по синусоидальному закону и пpопоpциональна числу витков в обмотке и частоте вpащения.
В опыте с вращающейся обмоткой статором является магнит и контакты, между которыми помещена обмотка. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится электродвижущая сила, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины. Турбины, в свою очередь, приводятся во вращение струями водяного пара, полученного в огромных паровых котлах за счет сжигания угля или газа (теплоэлектростанции) или распада вещества (атомные электростанции). На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются водяные турбины, которые вращаются водой, падающей с большой высоты.
Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии – и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т.п.
Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу, канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?».
«Какой толк? – якобы удивился Фарадей. – Да вы знаете, сэр, сколько налогов эта штука со временем будет приносить в казну?!»
Трансформатор.
Трансформатор. Электродвижущая сила мощных генераторов электростанций велика, между тем практическое использование электроэнергии требует чаще всего не очень высоких напряжений, а передача энергии, наоборот, очень высоких.
Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, для сохранения мощности увеличить напряжение. Напряжение, вырабатываемое генераторами (обычно около 20 кВ), повышают до напряжения 75 кВ, 500 кВ и даже до напряжения 1,15 МВ, в зависимости от длины линии электропередачи. Повышая напряжение с 20 до 500 кВ, то есть в 25 раз, уменьшают потери в линии в 625 раз.
Преобразование переменного тока определенной частоты, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется электромагнитным устройством, не имеющим подвижных частей – электрическим трансформатором. Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем крошечные, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в сотни тонн и более.
| Рис. 6.10 |
Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из ферромагнитного материала (рис. 6.10). На магнитопроводе располагаются две обмотки – первичная и вторичная. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Ферромагнетик увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз и локализует поток магнитной индукции внутри себя, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же остаются индуктивно связанными.
Действие трансформатора основано на явлениях взаимной индукции и самоиндукции. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует электродвижущую силу в первичной, точно так же, как первичная обмотка индуцирует электродвижущую силу во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает электродвижущая сила самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции наблюдается также и во вторичной обмотке.
Пусть первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с электродвижущей силой , поэтому в ней возникает переменный ток , создающий в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток ?, который сосредотачивается внутри магнитного сердечника и пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.
При отсутствии внешней нагpузки выделяемая в тpансфоpматоpе мощность близка к нулю, то есть близка к нулю сила тока. Применим к первичной цепи закон Ома: сумма электродвижущей силы индукции и напряжения в цепи равна произведению силы тока на сопротивление. Полагая , можно записать: , следовательно, , где Ф – поток пронизывающий каждый виток первичной катушки. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же электродвижущую силу в каждом витке, то суммарная электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Следовательно, .
Коэффициент трансформации напряжения равен отношению напpяжения во вторичной цепи к напряжению в первичной цепи. Для амплитудных значений напряжений на обмотках можно записать:
.
Таким образом, коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Если коэффициент , трансформатор будет повышающим, а если – понижающим.
Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике.
Токи Фуко.
Токи Фуко. Индукционные токи могут возникать также в сплошных массивных проводниках. При этом замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника при его движении в магнитном поле или под влиянием переменного магнитного поля. Эти токи названы по имени французского физика Ж.Б.Л. Фуко, который в 1855 г. обнаружил нагревание ферромагнитных сердечников электрических машин и других металлических тел в переменном магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукционных токов. Эти токи в настоящее время называются вихревыми токами или токами Фуко.
Если железный сердечник находится в переменном магнитном поле, то в нем под действием индукционного электрического поля наводятся внутренние вихревые токи – токи Фуко, ведущие к его нагреванию. Так как электродвижущая сила индукции всегда пропорциональна частоте колебаний магнитного поля, а сопротивление массивных проводников мало, то при высокой частоте в проводниках будет выделяться, согласно закону Джоуля–Ленца, большое количество тепла.
Во многих случаях токи Фуко бывают нежелательными, поэтому приходится принимать специальные меры для их уменьшения. В частности, эти токи вызывают нагревание ферромагнитных сердечников трансформаторов и металлических частей электрических машин. Для снижения потерь электрической энергии из-за возникновения вихревых токов сердечники трансформаторов изготавливают не из сплошного куска ферромагнетика, а из отдельных металлических пластин, изолированных друг от друга диэлектрической прослойкой.
| Рис. 6.11 |
Вихревые токи широко используются для плавки металлов в так называемых индукционных печах (рис. 6.11), для нагревания и плавления металлических заготовок, получения особо чистых сплавов и соединений металлов. Для этого металлическую заготовку помещают в индукционную печь (соленоид, по которому пропускают переменный ток). Тогда, согласно закону электромагнитной индукции, внутри металла возникают индукционные токи, которые разогревают металл и могут его расплавить. Создавая в печи вакуум и применяя левитационный нагрев (в этом случае силы электромагнитного поля не только разогревают металл, но и удерживают его в подвешенном состоянии вне контакта с поверхностью камеры), получают особо чистые металлы и сплавы.
megaobuchalka.ru
Индукционный нагреватель на ZVS генераторе
f1 = 80 кГц - частота без холодной железяки в индукторе, f2 = 67 кГц - частота с холодной железякой в индукторе. При помещении стального предмета внутрь индуктора, увеличивается индуктивность LC контура и следовательно уменьшается резонансная частота. Когда стальной предмет нагревается он теряет свои ферромагнитные свойства и индуктивность уменьшается а частота увеличивается. После того как стальной предмет нагревается до красна и его ферромагнитные свойства теряются, его нагрев замедляется и при низкой мощности нагревателя дальнейший нагрев не происходит (см. видео ниже). 
Индукционный нагреватель на ZVS генераторе хорошо подходит для нагрева железных предметов до красна. Если нужно нагреть их до бела и расплавить или нужно нагреть другие металлы например медь, алюминий, олово и т.д. то такой генератор скорее всего не "потянет". Транзисторные ключи силовых преобразователей должны работать в ключевом режиме для уменьшения потерь. Обычно при рассмотрении работы схем с транзисторами работающими в ключевом режиме, эти транзисторы представляют как управляемые идеальные ключи: Рисунок 2 - Идеальная модель zvs генератора
Но на самом деле данный генератор далёк от идеала т.к. полевые транзисторы имеют паразитные ёмкости, сопротивление в открытом состоянии, проводимость в закрытом и т.д. Наибольшую неидеальность в схему привносят паразитные ёмкости т.к. они достаточно большие для того чтобы помешать транзистору быстро коммутироваться. Обычно эти емкости измеряются пикофарадами но если транзистору надо открываться и закрываться например 80000 раз в секунду то с этими емкостями приходиться считаться. Схема более приближенная к реальности будет выглядеть примерно так:Рисунок 3 - Неидеальная модель zvs генератора с паразитными емкостями и активным сопротивлением
Т.е. полевой MOSFET транзистор - это скорее переменный резистор с паразитными емкостями затвора нежели идеальный переключатель. Для управления такими транзисторами обычно используют специальные микросхемы - драйверы.Рисунок 4 - Управление MOSFET транзистором через драйвер
Но в схеме ZVS генератора таких нет, поэтому транзисторы в нём будут нагреваться сильнее чем если бы драйвера там были. В ZVS генераторе заряд емкости затвор - исток и разряд емкости затвор - сток происходит через резистор подключенный к плюсу питания:Рисунок 5 - Заряд емкости затвор - исток и разряд емкости затвор - сток
Понятно что резисторы ограничивают ток и желательно чтобы их сопротивление было как можно меньше но в данной схеме обойти это ограничение не получиться если кардинально её не менять. С разрядом емкости затвор - исток и зарядом емкости затвор - сток ситуация такая:Рисунок 6 - Разряд емкости затвор - исток и заряд емкости затвор - сток
Разряд емкости затвор - исток происходит через другой открытый транзистор и открытый диод обратной связи. Несмотря на эти недостатки, данный генератор можно собрать и найти ему применение!готовый индукционный нагреватель на zvs генераторе http://ali.pub/28uimc КАРТА БЛОГА (содержание)
electe.blogspot.com
Индукционный генератор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Индукционный генератор
Cтраница 3
Производится электроэнергия на больших и малых электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические. Различаются эти электростанции характером двигателей, вращающих роторы генераторов. [31]
В качестве источника высокой частоты для частиц, употребляемых в реакторах, могут применяться закалочные индукционные генераторы с частотой 300 - 500 кгц. Для получения режима кипения слоя при высокочастотном способе нагрева частиц необходимо применять материалы с малой магнитной проницаемостью. Применение ферромагнитных материалов исключено, так как в этом случае частицы располагаются по магнитным силовым линиям. Как показали наши исследования, могут применяться медь, алюминий, графит. [32]
Электромашинный усилитель представляет собой комбинацию из электрического двигателя ( асинхронного или коллекторного) и индукционного генератора с внешним возбуждением. Роль двигателя состоит в обеспечении вращения генератора с постоянной скоростью. Обмотка возбуждения генератора питается от внешнего источника, создающего управляющее напряжение ( управляющий ток) сравнительно малой мощности. Таким источником управляющего тока для цепи возбуждения может быть, например, электронная схема с ламповым или полупроводниковым усилителем. [34]
Сущность метода заключается в регистрации пульсации температуры в образце, полученном в высокочастотном поле индукционного генератора, мощность которого модулируется низкой частотой. Этот метод используется нами для измерения комплекса теплофизических характеристик твердых металлов. [36]
В настоящее время используются асинхронные преобразователи частоты, синхронные генераторы с большим числом полюсов, индукционные генераторы и коллекторные преобразователи частоты. Статические преобразователи используются до сих пор лишь в установках небольшой мощности. Регулирование частоты в случае применения машинных преобразователей осуществляется изменением скорости вращения их ротора. [37]
Заметим попутно, что идея схемы ( рис. 9.3) лежит в основе действия всех индукционных генераторов тока, в которых ротор с обмоткой вращается во внешнем магнитном поле. [38]
В 1867 г. был совершен первый шаг в разработке электрического способа сварки металла с использованием индукционных генераторов тока. Этот шаг был сделан американским электромехаником Илайю Томсоном в следующем виде. Оба свариваемых куска металла укладывались один на другой так, что происходило их соприкосновение в месте, подлежащем сварке. [39]
Электрические машины, в которых механическая энергия превращается в электрическую с помощью явления электромагнитной индукции, называют индукционными генераторами. [40]
При изложении закона индукции Фара-дея выясняются относительный характер электрического и магнитного полей и зависимость их от системы отсчета; описываются униполярная индукция, принцип действия бетатрона, устройство индукционных генераторов и двигателей. Приводятся уравнения Максвелла для полей в вакууме и для полей в материальных средах. На основе законов электромагнетизма, сформулированных в виде уравнений Максвелла, рассматриваются магнитные свойства вещества. Разъясняется физика пара - и диамагнетизма, описываются эффект Холла и изменение сопротивления металлов в магнитном поле, молекулярный механизм ферромагнетизма и теория доменной структуры ферромагнетиков, магнитные свойства сверхпроводников. [41]
Для питания энергией высокоскоростных асинхронных двигателей при частотах до 500 Гц используют многополюсные синхронные или асинхронные генераторы, для нагревательных установок и сверхвысокоскоростных асинхронных двигателей при частотах до 8000 Гц - специальные индукционные генераторы. Переменный ток высокой частоты ( от тысяч до нескольких сотен миллионов герц) радиотехнических, телевизионных и других установок получают с помощью ламповых или полупроводниковых генераторов. Принцип действия генераторов основан на возникновении синусоидальных колебаний в контуре с емкостью и индуктивностью. [42]
В различных источниках тока сторонние силы имеют разную природу. Различают гальванические элементы, индукционные генераторы и другие источники тока. [43]
Для питания двигателей повышенной частоты применяют специальные генераторы. На рис. 9 представлен синхронный индукционный генератор трехфазного тока. На статоре генератора имеются широкие и узкие пазы. Обмотка возбуждения, которая размещена в широких пазах статора, питается постоянным током. Магнитное поле проводников этой обмотки замыкается через зубцы статора и выступы ротора так, как это показано на рис. 9 штриховой линией. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
11 Электростатический индукционный генератор переменного тока. Статьи
11
Электростатический индукционный генератор переменного тока
Около полутора лет тому назад, будучи занят изучением переменных токов с коротким периодом, я пришел к мысли, что такие токи можно получать, вращая заряженные поверхности на малом расстоянии от проводников. И в соответствии с этим изобрел различные виды экспериментальных машин, две из которых представлены на прилагаемых иллюстрациях.
Ил. 1
В приборе, представленном на ил. 1, А — кольцо из сухого дерева, пропитанного шеллаком, на внутренней стороне которого укреплены два комплекта станиолевых пластин а и b, где все пластины а и все пластины b соединены вместе, как указано, но независимо друг от друга. Эти два комплекта пластин присоединены к двум клеммам Т. Только для ясности на рисунке показано несколько пластин. С внутренней стороны кольца и на близком расстоянии от него установлен вращающийся цилиндр В, изготовленный также из сухого твердого дерева, пропитанного шеллаком, и снабженный двумя такими же комплектами пластин а1 и b1. Все пластины а1 соединены с одним кольцом, а все b1 — с другим, обозначенные как + и —. Эти два комплекта, а1 и b1, заряжены током высокого напряжения с помощью машины Хольца или Уимсхерста и могут быть подключены к банке конденсатора определенной емкости. Внутренняя сторона круга А облицована слюдой для усиления индукции, а также для того, чтобы можно было применять более высокие напряжения.
Когда цилиндр В с заряженными пластинами вращается в цепи, присоединенной к клеммам T, движется переменный ток.
Ил. 2
Устройство другой машины показано на ил. 2. В этой машине имеются два комплекта станиолевых пластин, приклеенных к неподвижному эбонитовому диску, и есть подобный вращающийся диск, пластины которого заряжены, как это показано на ил. 1.
Мощность такой машины очень мала, но она дает возможность наблюдать некоторые эффекты, свойственные исключительно переменным токам малой частоты. Эти эффекты, однако, нельзя сравнить с теми, которые могут быть получены с помощью индукционной катушки, работающей от машины переменного тока высокой частоты; некоторые из них были не так давно описаны мной.
«The Electrical Engineer», Нью-Йорк, 6 мая 1891 г.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
public.wikireading.ru
Индукционный генератор переменного тока. В индукционных генераторах переменного тока механическая энергия превращается в электрическую. Индукционный генератор состоит из двух частей: подвижной, которая называется ротором, и неподвижной, которая называется статором. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции. Индукционные генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов, но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, состоящая из последовательно соединенных витков, в которых индуцируется переменная электродвижущая сила. Так как электродвижущие силы, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда электродвижущей силы индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней.
Число силовых линий, пронизывающих каждый виток, непрерывно меняется от максимального значения, когда он расположен поперек поля, до нуля, когда силовые линии скользят вдоль витка. В результате при вращении витка между полюсами магнита через каждые пол-оборота направление тока меняется на противоположное, и в витке появляется переменный ток. Во внешнюю цепь ток отводится при помощи скользящих контактов. Для этого на оси обмотки укреплены контактные кольца, присоединенные к концам обмотки. Неподвижные пластины – щетки – прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки с внешней цепью (рис. 6.9). Пусть виток провода вpащается в одноpодном магнитном поле с постоянной угловой скоpостью
где N – число витков в обмотке. Таким образом, электродвижущая сила индукции в обмотке изменяется по синусоидальному закону и пpопоpциональна числу витков в обмотке и частоте вpащения. В опыте с вращающейся обмоткой статором является магнит и контакты, между которыми помещена обмотка. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится электродвижущая сила, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины. Турбины, в свою очередь, приводятся во вращение струями водяного пара, полученного в огромных паровых котлах за счет сжигания угля или газа (теплоэлектростанции) или распада вещества (атомные электростанции). На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются водяные турбины, которые вращаются водой, падающей с большой высоты. Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии – и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т.п. Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу, канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?». «Какой толк? – якобы удивился Фарадей. – Да вы знаете, сэр, сколько налогов эта штука со временем будет приносить в казну?!» Трансформатор. Трансформатор. Электродвижущая сила мощных генераторов электростанций велика, между тем практическое использование электроэнергии требует чаще всего не очень высоких напряжений, а передача энергии, наоборот, очень высоких. Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, для сохранения мощности Преобразование переменного тока определенной частоты, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется электромагнитным устройством, не имеющим подвижных частей – электрическим трансформатором. Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем крошечные, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в сотни тонн и более.
Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из ферромагнитного материала (рис. 6.10). На магнитопроводе располагаются две обмотки – первичная и вторичная. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Ферромагнетик увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз и локализует поток магнитной индукции внутри себя, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же остаются индуктивно связанными. Действие трансформатора основано на явлениях взаимной индукции и самоиндукции. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует электродвижущую силу в первичной, точно так же, как первичная обмотка индуцирует электродвижущую силу во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает электродвижущая сила самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции наблюдается также и во вторичной обмотке. Пусть первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с электродвижущей силой При отсутствии внешней нагpузки выделяемая в тpансфоpматоpе мощность близка к нулю, то есть близка к нулю сила тока. Применим к первичной цепи закон Ома: сумма электродвижущей силы индукции Коэффициент трансформации напряжения равен отношению напpяжения во вторичной цепи к напряжению в первичной цепи. Для амплитудных значений напряжений на обмотках можно записать:
Таким образом, коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Если коэффициент Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике. Токи Фуко. Токи Фуко. Индукционные токи могут возникать также в сплошных массивных проводниках. При этом замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника при его движении в магнитном поле или под влиянием переменного магнитного поля. Эти токи названы по имени французского физика Ж.Б.Л. Фуко, который в 1855 г. обнаружил нагревание ферромагнитных сердечников электрических машин и других металлических тел в переменном магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукционных токов. Эти токи в настоящее время называются вихревыми токами или токами Фуко. Если железный сердечник находится в переменном магнитном поле, то в нем под действием индукционного электрического поля наводятся внутренние вихревые токи – токи Фуко, ведущие к его нагреванию. Так как электродвижущая сила индукции всегда пропорциональна частоте колебаний магнитного поля, а сопротивление массивных проводников мало, то при высокой частоте в проводниках будет выделяться, согласно закону Джоуля–Ленца, большое количество тепла. Во многих случаях токи Фуко бывают нежелательными, поэтому приходится принимать специальные меры для их уменьшения. В частности, эти токи вызывают нагревание ферромагнитных сердечников трансформаторов и металлических частей электрических машин. Для снижения потерь электрической энергии из-за возникновения вихревых токов сердечники трансформаторов изготавливают не из сплошного куска ферромагнетика, а из отдельных металлических пластин, изолированных друг от друга диэлектрической прослойкой.
Вихревые токи широко используются для плавки металлов в так называемых индукционных печах (рис. 6.11), для нагревания и плавления металлических заготовок, получения особо чистых сплавов и соединений металлов. Для этого металлическую заготовку помещают в индукционную печь (соленоид, по которому пропускают переменный ток). Тогда, согласно закону электромагнитной индукции, внутри металла возникают индукционные токи, которые разогревают металл и могут его расплавить. Создавая в печи вакуум и применяя левитационный нагрев (в этом случае силы электромагнитного поля не только разогревают металл, но и удерживают его в подвешенном состоянии вне контакта с поверхностью камеры), получают особо чистые металлы и сплавы. |
Рис. 6.9
. Магнитный поток, пронизывающий виток, меняется по закону 
, здесь S – площадь витка. Согласно закону Фаpадея в обмотке наводится электродвижущая сила индукции, которая опpеделяется следующим обpазом:
,
увеличить напряжение. Напряжение, вырабатываемое генераторами (обычно около 20 кВ), повышают до напряжения 75 кВ, 500 кВ и даже до напряжения 1,15 МВ, в зависимости от длины линии электропередачи. Повышая напряжение с 20 до 500 кВ, то есть в 25 раз, уменьшают потери в линии в 625 раз.
Рис. 6.10
, поэтому в ней возникает переменный ток 
, создающий в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток ?, который сосредотачивается внутри магнитного сердечника и пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.
и напряжения в цепи равна произведению силы тока на сопротивление. Полагая 
, можно записать: 
, следовательно, 
, где Ф – поток пронизывающий каждый виток первичной катушки. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же электродвижущую силу в каждом витке, то суммарная электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Следовательно, 
.
.
, трансформатор будет повышающим, а если 
– понижающим.
Рис. 6.11
stydopedia.ru
Индукционный генератор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Индукционный генератор
Cтраница 2
В настоящее время имеется много различных типов индукционных генераторов. Но все сни состоят из одних и тех же основных частей. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. [16]
Это свойство обратимости является характерной особенностью не только индукционных генераторов, которые мы рассматриваем в этой главе, а присуще и другим типам генераторов, которые мы рассматривали раньше. [17]
Это свойство обратимости является характерной особенностью не только индукционных генераторов, которые - мы рассматриваем в этой главе, а присуще и другим типам генераторов, которые мы рассматривали раньше. [18]
Это свойство обратимости не является характерной особенностью только индукционных генераторов, которые мы рассматриваем в этой главе, а присуще и другим типам генераторов, которые мы рассматривали раньше. [20]
В различных источниках тока ( гальванические элементы, индукционные генераторы и др.) сторонние силы имеют разную природу. [21]
Вероятно, самым важным техническим применением электромагнитной индукции является индукционный генератор, произведший в свое время настоящий пере-ворот в технике. [22]
Плавное изменение частоты может быть получено, если привод индукционного генератора осуществлять при помощи двигателя постоянного тока с регулируемой скоростью вращения. В этом случае возникает необходимость в двойном преобразовании электрической энергии. [23]
С энергетической точки зрения в этом заключается сущность действия всех индукционных генераторов тока. [24]
Большой практический интерес представляет сравнение распределения мощности в различных элементах высокочастотного индукционного генератора плазмы, поскольку в конечном счете это распределение задает энергетическую эффективность соответствующего технологического процесса. В работе [15] такое распределение найдено для одного и того же комбинированного металлодиэлектрического плазмотрона, включаемого в индукторы трех высокочастотных генераторов, работающих на частотах 0 44; 1 76; 5 25 МГц. Высокочастотный генератор состоит из следующих основных блоков: анодного повышающего трансформатора, управляемого высоковольтного выпрямителя, генераторной лампы, системы колебательных контуров, индуктора. Распределение мощности между всеми этими элементами и, дополнительно, металлической разрядной камерой в индукторе высокочастотного генератора, работающего на различных частотах, приведено в таблице 2.10. Здесь Ри0т - мощность, потребляемая из электрической сети; Ран - мощность, теряемая на аноде генераторной лампы; Р - мощность, рассеиваемая на индукторе; РКон5 РК & М - потери мощности в колебательном контуре и в разрядной камере; Р % - мощность, выделяющаяся в плазме. [26]
Большой практический интерес представляет сравнение распределения мощности в различных элементах высокочастотного индукционного генератора плазмы, поскольку в конечном счете это распределение задает энергетическую эффективность соответствующего технологического процесса. В работе [15] такое распределение найдено для одного и того же комбинированного металлодиэлектрического плазмотрона, включаемого в индукторы трех высокочастотных генераторов, работающих на частотах 0 44; 1 76; 5 25 МГц. Высокочастотный генератор состоит из следующих основных блоков: анодного повышающего трансформатора, управляемого высоковольтного выпрямителя, генераторной лампы, системы колебательных контуров, индуктора. Распределение мощности между всеми этими элементами и, дополнительно, металлической разрядной камерой в индукторе высокочастотного генератора, работающего на различных частотах, приведено в таблице 2.10. Здесь Рпот - мощность, потребляемая из электрической сети; Ран - мощность, теряемая на аноде генераторной лампы; PI - мощность, рассеиваемая на индукторе; Ркон, - Ркам - потери мощности в колебательном контуре и в разрядной камере; Р % - мощность, выделяющаяся в плазме. [28]
Преобразование механического колебания в электрический сигнал осуществляется вибропреобразователем, который представляет собой индукционный генератор с двумя катушками, подвешенными на дисковых пружинах. Электрический сигнал возбуждается в обмотках катушек, размещенных в магнитном поле зазора, образованного корпусом и магнитом, и колеблющихся при вибрации контролируемого объекта. [29]
Напряжение обратной связи, пропорциональное скорости балансирующего двигателя, получается от индукционного генератора переменного тока, который приводится от балансирующего двигателя. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
