Назначение и принцип работы генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока – это электрические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в электроэнергию постоянного тока напряжением 27 в (эдс, выдаваемая генератором равна 28,5 в).

Отбор механической энергии осуществляется:

- от специального винта (на некоторых учебных самолетах);

- от отдельного газотурбинного двигателя ВСУ(на некоторых тяжелых самолетах);

- от авиадвигателя через понижающий редуктор с передаточным отношением 0,65 – 0,8 (на всех типах ВС, где используются генераторы постоянного тока).

Принцип действия генераторов постоянного тока.

Рассмотрим принцип действия на примере одного витка обмотки якоря.

Рис. 4

При подаче постоянного напряжения на обмотку возбуждения ОВ или при наличии постоянных магнитов неподвижные полюса создают постоянный магнитный поток, направленный от северного полюса к южному. Магнитный поток, проходя по пути: северный полюс – воздушный зазор – ротор (якорь) – воздушный зазор – южный полюс – корпус статора – северный полюс, пронизывает обмотку ротора.

Ротор генератора приводится во вращение от вала авиадвигателя. Поскольку стороны аb и сd рамки перемещаются в пространстве, следовательно, с течением времени они находятся под разными по величине и направлению магнитными линиями. Согласно закона электромагнитной индукции е = -w × dФ/dt, в этих проводниках будет находиться ЭДС е_ав, е_cd.

Направление эдс определяется правилом правой руки: если правую руку расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, отогнутый (на 90⁰) большой палец показывал направление перемещения проводника относительно магнитного поля, то остальные четыре пальца покажут направление электродвижущей силы в проводнике.

Электродвижущая сила одной секции равна: е = е_ав + е_cd

Рис. 5 а	рис.5 б

Рис. 5а. Мговенное значение ЭДС в обмотке якоря изменяется по синусоидальному закону

Рис. 5б. Напряжение (ЭДС), снимаемое со щеток АВ имеет пульсирующую выпрямленную форму

Вывод: щеточно-коллекторный узел в генераторе предназначен для механического выпрямления эдс обмотки якоря и для передачи энергии от вращающегося ротора в бортовую цепь.

Рис. 6 а	Рис. 6 б

Рис. 6 а. Обмотка якоря (ОЯ), состоящую из двух секций, расположенных под углом 90⁰

Рис. 6 б. ЭДС, наводимые в ОЯ отстают друг от друга на угол 90⁰ (при выпрямлении происходит увеличение ЭДС и уменьшение пульсаций выдаваемого напряжения)

Действующее значение ЭДС генератора определяется:

Е = Се × n × Ф, (7.1)

где n – частота вращения ротора в об/мин, Ф – магнитный поток одной пары полюсов; Се – постоянный коэффициент, зависящий от числа пар полюсов (р), числа секций обмотки якоря и схемы их соединений.

При подключении к генератору нагрузки по обмотке якоря через щеточно-коллекторный узел и по нагрузке потечет электрический ток.

Уравнение электрического состояния цепи якоря:

E = U +R_я × I_я

Напряжение, выдаваемое генератором, будет меньше ЭДС на величину падения напряжения в обмотке якоря:

U = E – R_я × I_я, (7.2)

где R_я – сопротивление обмотки якоря; I_я – ток, протекающий в обмотке якоря (ток нагрузки).

Это уравнение называют уравнением электрического равновесия или уравнение генератора.

Умножив это выражение на I_я, получим уравнение баланса мощностей цепи якоря

I_я E = I_я U – R_я × I_я²

Где: Р= I_я U мощность приемника электрической энергии;

Δ Р= R_я × I_я² мощность электрических потерь в обмотке якоря;

Р_эм= I_я E- электромагнитная мощность, развиваемая генератором и равная

механической мощности приводного двигателя.

I_я E = Р_эм = Р_мех =МΩ

Дата добавления: 2014-01-04