Ротор генератора это: Особенности генераторов переменного тока

Содержание

Устройство генератора автомобиля

Рис. 1. Основные узлы генератора

Статор генератора состоит из сердечника, набираемого из изолированных листов магнитомягкой электротехнической стали, и обмотки. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет равномерно расположенные по окружности зубцы. Количество пазов кратно трем. В пазах между зубцами укладываются витки катушек обмотки статора. Изоляция катушек от сердечника осуществляется электротехническим картоном и пропиткой статора в сборе изоляционным лаком. Каждая из трех фаз обмотки статора содержит одинаковое число последовательно соединенных катушек. Этим объясняется кратность числа пазов и катушек трем. Три вывода обмотки статора присоединяются к выпрямительному устройству.

Магнитная цепь генератора образуется стальной втулкой, на которой расположена обмотка возбуждения, двумя половинами сердечника ротора, клювы которых образуют полюсные наконечники, и зубцами сердечника статора.

Обмотка возбуждения генератора получает питание от генератора или аккумуляторной батареи. Небольшой постоянный ток, поступающий в обмотку возбуждения через щетки и контактные кольца, вызывает появление магнитного потока (линии 18). Магнитный поток в осевом направлении проходит через втулку, затем в радиальном направлении по левой половине сердечника ротора и его полюсному наконечнику (клюву) и через воздушный зазор в сердечник статора. Выйдя из сердечника статора, магнитный поток через воздушный зазор и полюсный наконечник правой половины сердечника ротора замыкается через втулку. Так как полюсные наконечники левой и правой половин сердечника ротора смещены в пространстве, происходит соответствующее смещение магнитного потока. Поэтому, входя в статор через один зубец, из статора магнитный поток выходит через другой зубец. При этом он пересекает катушки статора. При вращении ротора под каждым зубцом происходит постоянное чередование северного и южного полюсов ротора, приводящее к изменению пересекающего катушки статора магнитного потока по величине и направлению. В результате в фазных обмотках наводится переменная э. д. е., имеющая форму синусоиды, которая выпрямительным устройством преобразуется в постоянную э. д. с.

Выпрямительное устройство современных генераторов типа ВПВ состоит из шины, в которую запрессованы диоды обратной проводимости, и шины, в которую запрессованы диоды прямой проводимости. У диодов прямой проводимости отрицательный вывод, а у диодов обратной проводимости положительный вывод припаиваются непосредственно к корпусу диода. Поэтому шина служит положительным, а шина — отрицательным выводом выпрямительного устройства и, следовательно, генератора. Положительный вывод каждого отрицательного диода соединяется с отрицательным выводом одного из положительных диодов и выводом одной фазы статора.

Рис. 2. Генератор 32.3701

Конструктивные особенности автомобильных генераторов рассмотрим на примере некоторых типичных конструкций.

Генератор 32.3701 имеет наиболее широко применяемое конструктивное исполнение. Он представляет собой модификацию часто встречающихся в эксплуатации генераторов типа Г250, аналогично с которыми устроены также генераторы Г266 и Г271.

Генератор 32.3701 является синхронной электрической машиной со встроенным выпрямительным блоком. На генераторе имеются следующие выводы: « + » (поз. 22) —для соединения с аккумуляторной батареей и потребителями, 111 —для соединения с регулятором напряжения, «—» (поз. 20) — для соединения с корпусом регулятора напряжения.

Ротор генератора состоит из катушки возбуждения, намотанной на картонный каркас, надетый на стальную втулку. С торцов катушка зажата двумя клювообразными полюсными наконечниками, которые и образуют 12-полюсную магнитную систему. Концы катушки возбуждения припаяны к двум изолированным от вала контактным кольцам. Втулка, полюсные наконечники и контактные кольца напрессованы на вал. Вал вращается в двух шариковых подшипниках закрытого типа, установленных в крышке со стороны контактных колец и крышке со стороны привода. Подшипник имеет большие размеры по сравнению с подшипником, так как он воспринимает большие радиальные нагрузки от шкива, на который давит натянутый ремень передачи. При сборке подшипников их заполняют смазкой, и в процессе эксплуатации они в смазке не нуждаются.

Крышки отливаются из алюминиевого сплава. Они имеют вентиляционные окна. Крышка со стороны контактных колец имеет лапу для крепления генератора на двигателе. В ней установлены пластмассовый щеткодержатель 8 и выпрямительный блок (БПВ 4-60-02). Для предотвращения от проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника в выточке крышки установлено резиновое уплотнительное кольцо.

Щеткодержатель крепится к крышке двумя болтами. Две графитовые щетки, установленные в направляющих отверстиях щеткодержателя, пружинами прижимаются к контактным кольцам. Одна щетка соединена с изолированным штекерным выводом Ш, другая — с корпусом генератора.

Крышка имеет две лапы. Одна, нижняя, как и лапа крышки, предназначена для крепления генератора на двигателе. Другая, верхняя, имеет резьбовое отверстие и предназначена для крепления натяжной планки.

Статор генератора состоит из сердечника, набранного из отдельных изолированных друг от друга пластин электрической стали и соединенных в пакет сваркой. Сердечник статора установлен между крышками и стянут вместе с ними четырьмя винтами. На внутренней поверхности сердечника имеется 36 зубцов, в пазах между которыми уложена трехфазная обмотка статора, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза представляет собой две параллельно включенные цепи с тремя последовательно соединенными катушками. Свободные концы фаз обмотки статора соединены с тремя выводами выпрямительного блока. Шина диодов прямой проводимости соединена с выводом « + » (поз. 22) генератора, а шина диодов обратной проводимости — с корпусом генератора.

Шкив и вентилятор установлены на валу генератора на шпонке и закреплены гайкой с пружинной шайбой.

Генератор Г286А (Г286В) представляет собой трехфазную синхронную машину со встроенными выпрямительным блоком и интегральным регулятором напряжения (ИРН) Я112А. По сути дела это генераторная установка.

Сердечник статора, закрепленный между крышками тремя болтами, имеет равномерно расположенных пазов. Обмотка статора соединена по схеме «двойная звезда». Обмотка возбуждения расположена внутри двух клювообразных половин сердечника ротора. Выводы фазных обмоток соединены с выпрямительным блоком (БПВ 8-100-02). Выпрямительный блок имеет такую же конструкцию, как и у генератора 32.3701.

Рис. 3. Генератор Г286А

Отличительной особенностью генератора Г286А является также взаимное расположение контактных колец и подшипника в крышке.

Так как регулятор напряжения включается в цепь обмотки возбуждения, его встраивают в щеткодержатель. Вместе они образуют единый съемный блок 6. Крепится блок винтами к основанию щеткодержателя, который установлен на крышке. Болт служит выводом обмотки возбуждения и регулятора напряжения.

Блок щеткодержателя и регулятора напряжения состоит из щеткодержателя, интегрального регулятора и металлического теплоотвода — крышки.

Регулятор состоит из медного основания, на котором размещены элементы схемы, пластмассовой крышки для защиты элементов схемы от механических повреждений и жестких шинных выводов. Медное основание является отрицательным выводом регулятора. Оба вывода В регулятора соединены накоротко внутри. Один из них является основным, другой — дублирующим. При установке на щеткодержатель выводы регулятора напряжения ложатся на шины. К шинам приварены токопроводящие канатики, соединяющие их с щетками. Сверху на регулятор напряжения устанавливается крышка, и весь блок скрепляется винтами. Таким образом, электрическое соединение шин регулятора и щеткодержателя осуществляется прижимным контактом.

Генератор 37.3701 (рис. 4) — генераторная установка, представляет собой синхронную машину переменного тока с встроенным выпрямительным блоком БПВ 11-60-02 и регулятором напряжения 17.3702.

Статор генератора имеет 36 равномерно расположенных пазов, в которых размещена трехфазная обмотка, соединенная по схеме «двойная звезда». Каждая фаза состоит из двух параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых шесть непрерывно намотанных катушек.

Ротор не имеет особых конструктивных отличительных особенностей.

Выпрямительный блок, вмонтированный в крышку, отличается от традиционных тем, что в него вмонтированы три дополнительных диода прямой проводимости, через которые осуществляется питание обмотки возбуждения от генератора. Выпрямленное напряжение с дополнительных диодов подается на штекерный вывод, обозначаемый на схемах вывод «61», и проводником на штекерный вывод регулятора напряжения, который имеет маркировку В. Вывод В регулятора через контакт связан также с одной из щеток. Не показанный на рисунке вывод Ш регулятора контактирует с другой щеткой. Регулятор напряжения имеет еще вывод Б, который проводником соединен с положительным выводом генератора, обозначаемым на схемах «30».

Рис. 4. Генератор 37.3701: 1 — крышка со стороны контактных колец; 2 — выпрямительный блок; 3— вентиль выпрямительного блока; 4 — винт крепления выпрямительного блока; 5 — контактное кольцо; 6 — задний шарикоподшипник; 7 — конденсатор; 8 — вал ротора; 9 — вывод «30» генератора; 10 — вывод «61» генератора; 11 — вывод «В» регулятора напряжения; 12 — регулятор напряжения; 13 — щетка; 14 — шпилька крепления генератора к натяжной планке; 15 — шкив с вентилятором; 16 и 23 — полюсные наконечники ротора; 17 — дистанционная втулка; 18 — передний шарикоподшипник; 19 — крышка со стороны привода; 20 — обмотка ротора; 21 — статор; 22 — обмотка статора; 24 — буферная втулка; 25 — втулка; 26 — поджимная втулка

На генераторе установлен конденсатор емкостью 2,2 мкФ. Он подключен между корпусом и положительным выводом генератора. Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения в системе зажигания и снижения уровня помех радиоприему.

Характеристики генераторов. На автомобилях генераторы работают в условиях постоянно изменяющейся частоты вращения и тока нагрузки. При этом должно обеспечиваться в определенных пределах постоянство напряжения генератора.

Генераторы характеризуются прежде всего номинальными данными: напряжением, током, мощностью.

Номинальное напряжение генераторов, работающих в схемах электрооборудования с номинальным напряжением 12В, принято 14В, а для 24-вольтовых схем — 28В. Номинальный ток генератора — это максимальный ток нагрузки, который может отдать генератор при частоте вращения ротора 5000 об/мин и номинальном напряжении. Значения номинального напряжения и тока наносятся на крышке генератора. Номинальная мощность определяется как произведение номинального напряжения на номинальный ток.

Энергетические возможности генераторов характеризуются токоскоростной характеристикой. Это зависимость тока, отдаваемого генератором, от частоты вращения ротора (рис. 5). Характеристика снимается при номинальном напряжении генератора и постоянном, обычно номинальном, напряжении на обмотке возбуждения.

Эта характеристика чрезвычайно важна, так как она показывает возможности генератора при различной частоте вращения ротора.

Из рис. 5 видно, что без нагрузки напряжение генератора достигает номинальной величины при частоте вращения «о, которая у различных генераторов колеблется от 900 до 1200 об/мин.

Рис. 5. Токоскоростная характеристика генераторов

Якорем в синхронной машине является статор. При протекании по обмотке статора тока возникает магнитное поле статора, которое направлено против основного магнитного поля ротора и размагничивает его. При увеличении тока нагрузки возрастает ток обмотки статора, усиливается его магнитное поле, что приводит к увеличению размагничивания магнитного поля ротора. В результате в катушках статора наводится меньшая по величине э. д. с. и ограничивается максимальная сила тока, отдаваемого генератором.

Полное сопротивление Z обмотки статора, по которой протекает переменный ток, складывается из активного R и индуктивного сопротивлений:

Активное сопротивление обмотки статора зависит только от ее температуры. С увеличением температуры оно повышается. Поэтому с увеличением температуры ток отдачи генератора несколько понижается.

Начальная частота вращения нормируется техническими условиями на конкретные типы генераторов. Задается она для двух состояний генератора: холодного и горячего. Температура генератора в холодном состоянии должна быть в пределах 15—35 °С. Горячее состояние соответствует установившейся температуре генератора, работающего в режиме номинальной мощности.

Указанные характеристики могут задаваться для двух вариантов питания обмотки возбуждения: при питании обмотки возбуждения собственно от генератора (самовозбуждение) и при питании от постороннего источника питания (независимое возбуждение). Ток, отдаваемый генератором при самовозбуждении, будет меньше тока, отдаваемого генератором при независимом возбуждении, так как в первом случае часть его идет на питание обмотки возбуждения.

Характеристики начала отдачи тока генераторами без встроенных регуляторов напряжения задаются при напряжении питания обмотки возбуждения, равном номинальному, как при независимом возбуждении, так и при самовозбуждении. Наличие встроенного регулятора напряжения обусловливает необходимость подачи такого напряжения, при котором регулятор еще не вступает в работу. Поэтому питание обмотки возбуждения генераторов с встроенными регуляторами напряжения осуществляется при 13В и характеристики генераторов с самовозбуждением задаются также при напряжении на их выводах 13В.

Ротор — это… Что такое Ротор?

Роторный экскаватор как экспонат в бывшем угольном карьере — «стальном городе» Феррополис (Германия), превращенном в музей под открытым небом

Ро́тор — от лат. roto )— вращаться

В математике:

  • Ротор — то же, что вихрь векторного поля, то есть вектор, характеризующий вращательное движение в данной точке векторного поля.

В медицине:

В технике:

  • Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса). Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс.
  • Ротор — вращающаяся часть паровой турбины, компрессора, гидронасоса, гидромотора и т. д.
  • Буровой ротор — механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод — цепной или карданный. Роторное бурение.
  • Ротор — устройство управления поворотом антенны в направлении приёма или передачи сигнала.
  • Ротор — любое вращающееся тело в теории балансировки.
  • Ротор — система вентилятора.
Ротор (слева) и статор (справа) электродвигателя в разборе

В электротехнике:

  • Ротор — вращающаяся часть электрической машины (генератора или двигателя переменного тока внутри неподвижной части — статора). Ротор асинхронной электромашины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. Ротор в электромашинах постоянного тока называется якорем.
  • Ротор — автоматически управляемая машина (транспортное устройство, прибор), в которой заготовки двигаются вместе с обрабатывающими их орудиями по дугам окружности. Роторная печь. Ротороный экскаватор. Роторная линия (комплекс роторов).

В авиации:

В ветроэнергетике:

  • Ротор Дарье — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора, крыльчатка которого представляет собой двояковыпуклые лопасти, закреплённые при помощи штанг на вертикально вращающейся оси.
  • Ротор Савониуса — составная часть вертикально-осевого ветрогенератора в виде двух смещенных относительно друг друга полуцилиндрических лопастей и небольшого (10—15 % от диаметра лопасти) перекрытия, которые образуют параллельно оси вращения роторы.

В судостроении:

  • Ротор Флеттнера — «парусная мачта» или заменяющий паруса ротор (на судне их устанавливается несколько), с помощью которого судно приводится в движение посредством ветра, благодаря эффекту Магнуса. Роторное судно Флеттнера.

Собственные имена:

Ротор генератора электрического тока это



Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

Люди пользуются энергией электрического тока практически во всех сферах своей деятельности. Сейчас нелегко представить жизнь без электричества, которое с помощью специального оборудования преобразуется из механической энергии. Рассмотрим подробнее, как происходит этот процесс, и как устроены современные генераторы.

Превращение механической энергии в электрическую

Любой генератор работает по принципу магнитной индукции. Самый простой генератор переменного тока можно представить, как катушку, которая вращается в магнитном поле. Также есть вариант, при котором катушка остается неподвижной, но магнитное поле только её пересекает. Именно во время этого движения и вырабатывается переменный ток. По такому принципу функционирует огромное количество генераторов во всем мире, объединенных в систему электроснабжения.

Устройство и конструкция генератора переменного тока

Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:

  • Раму, к которой закреплен статор с электромагнитными полюсами. Изготовлена она из металла и должна выполнять защитную функцию всех элементов механизма.
  • Статор, к которому крепится обмотка. Изготавливается он из ферромагнитной стали.
  • Ротор – подвижный элемент, на сердечнике которого располагается обмотка, образующая электрический ток.
  • Узел коммутации, который отводит электричество с ротора. Представляет собой систему подвижных токопроводящих колец.

В зависимости от назначения, генератор имеет определенные особенности конструкции, но существуют два компонента, которыми обладает любое устройство, конвертирующее механическую энергию в электричество:

  1. Ротор – подвижная цельная деталь из железа;
  2. Статор – неподвижный элемент, который изготовлен из железных листов. Внутри него есть пазы, внутри которых располагается проволочная обмотка.

Для получения большей магнитной индукции, между этими элементами должно быть небольшое расстояние. По своей конструкции генераторы бывают:

  • С подвижным якорем и статическим магнитным полем.
  • С неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

В настоящее время более распространено оборудование с вращающимися магнитными полями, т.к. значительно удобнее снимать электрический ток со статора, чем с ротора. Устройство генератора имеет немало сходств с конструкцией электродвигателя.

Схема генератора переменного тока

Принцип работы электрогенератора: в тот момент, когда половина обмотки находится на одном из полюсов, а другая на противоположном, ток движется по цепи от минимального до максимального значения и обратно.

Классификация и виды агрегатов

Все электрогенераторы можно распределить по критерию работы и по типу топлива, из которого и образуется электроэнергия. Все генераторы делятся на однофазные (выход напряжения 220 Вольт, частота 50 Гц) и трехфазные (380 Вольт с частотой 50 Гц), а также по принципу работы и типу топлива, которое конвертируется в электричество. Ещё генераторы могут использоваться в разных сферах, что определяет их технические характеристики.

По принципу работы

Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.

Асинхронный

У асинхронных электрогенераторов нет точной зависимости ЭДС от частоты вращения ротора, но здесь работает такой термин, как «скольжение S». Оно определяет эту разницу. Величина скольжения вычисляется, поэтому некоторое влияние элементов генератора в электромеханическом процессе асинхронного двигателя все же есть.

Синхронный

Такой генератор обладает физической зависимостью от вращательного движения ротора к генерируемой частоте электроэнергии. В таком устройстве ротор является электромагнитом, состоящим из сердечников, обмоток и полюсов. Статором являются катушки, которые соединены по принципу звезды, и имеющими общую точку – ноль. Именно в них вырабатывается электрический ток.
Ротор приводит в движение посторонняя сила подвижных элементов (турбин), которые двигаются синхронно. Возбуждение такого генератора переменного тока может быть, как контактным, так и бесконтактным.

По типу топлива двигателя

Удаленность от электросети с появлением генераторов больше не становится препятствием для пользования электроприборами.

Газовый генератор

В качестве топлива здесь используется газ, во время сгорания которого и вырабатывается механическая энергия, которая затем заменяется электрическим током. Преимущества использования газогенератора:

  • Безопасность для окружающей среды, ведь газ при сгорании не выделяет вредных элементов, копоти и токсичных продуктов распада;
  • Экономически это очень выгодно – сжигать дешевый газ. В сравнении с бензином, это обойдется значительно дешевле;
  • Подача топлива осуществляется автоматически. Бензин и дизельное топливо требуется по мере необходимости подливать, а газовый генератор обычно подключают к системе газоснабжения;
  • Благодаря автоматике, аппарат приходит в действие самостоятельно, но для этого он должен располагаться в теплом помещении.
Дизельный генератор

Эту категорию составляют преимущественно однофазные агрегаты мощностью 5 кВт. 220 Вольт и частота 50 Гц являются стандартными для бытовой техники, поэтому дизельный аппарат неплохо справляется со стандартной нагрузкой. Как можно догадаться, для его работы требуется дизельное топливо. Почему стоит выбрать именно дизельный электрогенератор:

  • Относительная дешевизна топлива;
  • Автоматика, позволяющая автоматически запускать генератор при прекращении подачи электрического тока;
  • Высокий уровень противопожарной безопасности;
  • В течении длительного периода времени агрегат на дизеле способен проработать без сбоев;
  • Внушительная долговечность – некоторые модели способны работать в общей сумме 4 года непрерывной эксплуатации.
Бензогенератор

Такие аппараты довольно востребованы как бытовое оборудование. Несмотря на то, что бензин дороже газа и дизеля, такие генераторы имеют немало сильных сторон:

  • Малые габариты при высокой мощности;
  • Просты в эксплуатации: большинство моделей можно запустить вручную, а более мощные генераторы оснащены стартером. Регулируется напряжение под определенную нагрузку при помощи специального винта;
  • В случае перегрузки генератора автоматически срабатывает защита;
  • Просты в обслуживании и ремонте;
  • Во время работы не издают много шума;
  • Можно применять и в помещении, и на улице, но следует защищать от попадания влаги.

Источник

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e1 = Blvsinw t; e2 = -Blvsinw t; , где B магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t время, w t – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinw t, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

  • с независимым возбуждением обмоток;
  • с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

  • устройства с параллельным возбуждением;
  • альтернаторы с последовательным возбуждением;
  • устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

  • зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
  • характеристики внешних параметров;
  • регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5). Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6). Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EIa. Отдаваемая в цепь полезная мощность P1 = UI.

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом ηe. Тогда: ηe=P1/P.

На холостом ходе ηe = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Источник

Как работает электрический генератор

Функция любого электрического генератора — вырабатывать электрический ток. Но на самом деле генератор ничего не производит, а лишь преобразует один вид энергии — в другой (как это и свойственно всем энергетическим процессам в природе). Чаще всего, произнося словосочетание «электрический генератор», имеют ввиду машину, преобразующую механическую энергию — в электрическую.

Механическая энергия может быть получена от расширяющегося под давлением газа или пара, от падающей воды или даже вручную. В любом случае для получения от генератора электрической энергии, ему необходимо сначала передать эту энергию в приемлемой форме, чаще всего в механической.

— А откуда у вас электричество?
— Два гигантских хомяка крутят колёса в секретном бункере.

Остаться в живых (Lost)

Генераторы, работающие посредством механического привода, — доминирующий вид генераторов в современном мире. Такие генераторы работают на атомных и гидроэлектростанциях, в автомобилях, в дизельных и бензиновых генераторах, на ветряках, в ручных динамо-машинах и т. д. Пар, бензин, ветер — служат источниками механической энергии, вращающей ротор генератора.

Пример работы простого электрогенератора:

На роторе генератора закреплена обмотка намагничивания или постоянные магниты. В последние годы широкое распространение получают генераторы с неодимовыми магнитами на роторе, так как современные неодимовые магниты не уступают по своим характеристикам мощной обмотке намагничивания.

Принцип выработки электрической энергии в генераторе основан на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в том, что изменяющийся в пространстве магнитный поток индуцирует вокруг этого пространства электрическое поле.

И если в область где присутствует это индуцированное электрическое поле поместить проводник, то в нем наведется (будет индуцирована) ЭДС — электродвижущая сила, и между концами проводника можно будет наблюдать (измерить, использовать для питания нагрузки) соответствующее напряжение.

Изменяющийся магнитный поток получается в генераторе при помощи движущихся вместе с ротором магнитов или полюсных наконечников, намагничиваемых специальными обмотками — обмотками намагничивания. Обмотки намагничивания обычно получают питание через щетки и контактные кольца.

Применение генератора для электрификации модели железной дороги:

Провода, в которых наводится ЭДС (электрическое напряжение) в генераторе, представляют собой обмотку статора, расположенную, как правило, в магнитопроводе, закрепленном на неподвижной части электрической машины. Эта обмотка у генераторов разного типа может быть выполнена различным образом.

В трехфазных генераторах переменного тока приняты обмотки статора, изготовленные по трехфазной схеме, — три части такой трехфазной обмотки могут быть соединены «звездой» или «треугольником».

Соединение звездой позволяет получить от генератора напряжение большей величины, чем при соединении треугольником. Разница в напряжениях составит корень из 3 раз (около 1,73). Чем больше напряжение — тем меньше максимальный ток, который можно получить от данного генератора на нагрузке.

Работа электрического генератора на электростанции:

Номинальная мощность генератора зависит от нескольких факторов, которые определяют его номинальные ток и напряжение. Напряжение на выходных клеммах генератора зависит от длины обмотки (провода) статора, от скорости вращения ротора и от индукции магнитного поля на его полюсах. Чем эти параметры больше — тем большее напряжение получается с генератора на холостом ходу и под нагрузкой.

Портативный генератор (мини-электростанция) для автономного электроснабжения:

Максимальный ток, который можно получить от генератора, теоретически ограничен его током короткого замыкания. Практически при номинальных оборотах он зависит от толщины провода обмотки статора и от общего магнитного потока ротора.

Если магнитного потока не достаточно, в некоторых случаях прибегают к увеличению оборотов. Но тогда генератор обязательно должен быть оснащен автоматическим регулятором напряжения, как это реализовано в автомобильных генераторах, которые способны выдавать приемлемый для зарядки аккумулятора ток в широком диапазоне оборотов.

Источник

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e1 = Blvsinw t; e2 = -Blvsinw t; , где B магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t время, w t – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinw t, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

  • с независимым возбуждением обмоток;
  • с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

  • устройства с параллельным возбуждением;
  • альтернаторы с последовательным возбуждением;
  • устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

  • зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
  • характеристики внешних параметров;
  • регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5). Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6). Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EIa. Отдаваемая в цепь полезная мощность P1 = UI.

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом ηe. Тогда: ηe=P1/P.

На холостом ходе ηe = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Источник

что это такое и как его проверить

Одной из очень важных частей автомобиля является якорь в генераторе: что это и как его проверить разберём дальше. От хорошего состояния всех запасных частей автомобиля зависит его работоспособность. Генератор является «сердцем» автомобиля, поэтому требует ухода и своевременной замены деталей.

Что такое якорь генератора

Во-первых, разберём, что такое якорь генератора и для чего он предназначен. Это подвижная часть, в которой вырабатывается электрический ток. Якорь состоит из нескольких элементов: вала, щелочного узла, сердечника, обмотки возбуждения, коллектора и контактных колец.

Состоящий из нескольких листов электрической стали, сердечник монтируется в вал или в цилиндрическую втулку. Концы обмотки крепятся к пластинам, из которых состоит коллектор, и он соединяется с валом через изолирующую втулку. Всё это составляет единый узел якоря генератора, снабжающего электрические части машины током.

Как можно заметить, строение якорного узла состоит из нескольких элементов и каждый из них влияет на работу автомобиля. При выходе из строя даже самой маленькой детали, может потребоваться ремонт генератора в Люберцах, во время которого специалист проверит его, выявит проблему.

Распространённой проблемой генераторной системы является слабость щеточного узла, отвечающего за подачу и отвод электротока. При нарушении его работы возникают проблемы с освещением, работой датчиков, уменьшением напряжения в сети. Поэтому якорный узел и все остальные компоненты генератора нуждаются в регулярной проверке и обслуживании.

Как снять якорь генератора

Для того, чтобы провести проверку или заменить деталь, нужно знать, как снять якорь генератора правильно, не повредив детали. Конечно, можно сделать это самим в гараже. Или доверить это сотрудникам автосервиса, делающим ремонт стартёров и генераторов в автомобилях разных марок.

Для начала нужно аккуратно снять генератор из машины. После этого снимаем крышку, отделяем диодный мост и щётки. Аккуратно фиксируем шкив в тисках через резиновые прокладки и откручиваем его головку. Работа не требует торопливости, так как детали достаточно хрупки и при чрезмерных усилия могут просто сломаться.

Сам якорь генератора вставлен в подшипник. Поэтому, его необходимо аккуратно выбить из крепления, не повредив вал. Деталь у нас в руках. Дальше проверяем её состояние, смотрим что нужно заменить, и, собственно, занимаемся непосредственно ремонтом и обслуживанием якоря генератора.

После ремонта собираем систему и монтируем обратно. Для удобства используйте во время всех работ средство WD-40. Оно поможет мягко снять все детали и не повредит ни один болтик. Так же стоит заранее позаботиться о наличии ключей разных размеров.

Как прозвонить якорь генератора мультиметром

Отдельно стоит разобрать диагностику неполадок или как прозвонить якорь генератора мультиметром для выявления поломок. Эта важная часть автомобиля снабжает остальные энергией, поэтому нарушения исправности работы будут заметны невооруженным глазом. Очень важно своевременно найти и устранить проблему, так ка это может негативно сказаться на состоянии авто.

Признаками нарушений работы якоря генератора могу быть разряжающийся аккумулятор, гул, сильное нагревание статора, появление горелого запаха и свечение сигнальной лампы. При появлении хотя бы одного из этих явлений, можно обратиться к тем, кто делает ремонт стартеров автомобилей, для подтверждения и решения проблемы.

Проверка якорного узла и остальных частей генератора поста. К аккумулятору выключенного авто соблюдая полярность присоединяем щупы прибора. В режиме вольтметра смотрим на показатели напряжения. После этого, заводим машину и снова сверяем показатели. Величина напряжения, подаваемого на клеммы, отличается у разных автомобилей, поэтому перед началом процедуры уточните их нормальные показатели.

Увеличение и уменьшение показателя напряжения свидетельствуют об имеющихся в генераторном узле неисправностях. Прозвон мультиметром является первичным способом диагностировать неполадки в работе машины и приступить к поиску проблем.

Как разобрать якорь генератора

О том, как разобрать якорь генератора, мы уже упоминали. Для этого потребуются отвертки и накидные ключи разных размеров. Кроме того, рекомендуется узнать, чем смазать генератор в процессе разборки для улучшения функционирования. Эту информацию, обычно, оговаривают производители машины, поэтому для разной техники она может отличаться.

Итак, как мы узнали – якорь генератора является очень важной частью в работе автомобиля. В нём идёт выработка электрического тока для снабжения всей машины энергией. При любом признаке его неисправности стоит провести диагностику и обслуживание. Благодаря этому машина прослужит долгие годы.

Роторы генераторов для автомобилей по доступным ценам в Петербурге

В компании «Стартеры и генераторы» вы можете купить роторы для генератора, мы производим замену и ремонт роторов. Мы предлагаем доступные цены, оперативное обслуживание и даем гарантию на запчасти и работы.

Ротор генератора – это основная вращающаяся часть. Ротор состоит из нескольких деталей: вала, имеющего резьбу для фиксации на нем шкива или обгонной муфты, контактных колец, также их называют коллекторными, и полюсной системы, внутри которой находится обмотка возбуждения генератора. Коллектор ротора чаще всего изготовлен из меди и пластмассы, но иногда вместо меди используют сталь и даже латунь. Обмотка возбуждения припаивается к специальным контактам, выведенным из коллекторных колец. Вся эта конструкция вращается внутри генератора на специальных скоростных подшипниках.

Обороты ротора внутри генератора могут достигать больших высот, так как передаточное число от двигателя к генератору может варьироваться от 1,8 до 3, соответственно, обороты могут подниматься до 18000/мин. На современных генераторах на торце ротора есть отверстие под шестигранник, оно нужно для того, чтобы можно было специальным инструментом удерживать ротор при затягивании шкива или муфты генератора. Раньше в более старых моделях генераторов было отверстие под шпонку, которая не давала шкиву провернуться.

Распространенные поломки ротора генератора

Самыми распространенными поломками в роторах являются:

  • износ контактных колец (происходит их естественный износ, протирание щетками генератора),
  • обрыв проводов обмотки возбуждения,
  • замыкание обмотки возбуждения на корпус ротора.

Чаще всего быстрый износ коллектора генератора происходит из-за попадания на генератор дополнительного абразива в виде пыли, песка и соли, чего всегда много на улице. Еще одна причина – это короткие, изношенные щетки генератора. Когда щетка неплотно прилегает к контактным кольцам, происходит выгорание меди на коллекторе, чаще всего страдает от этого ротор в генераторах Валео (Valeo), тогда дорожки на кольцах приобретают темный оттенок.

Часто встречается проточка на валу в том месте, где стоит сальник, или износ шлицов на роторах, используемых в генераторах с вакуумными насосами. Снятие и замена ротора требуется еще в тех случаях, когда вовремя не была заменена обгонная муфта генератора, она заклинила на роторе, прикипела, и нет возможности её демонтировать. В этом случае муфта срезается вместе с частью вала ротора.

На нашем складе есть огромный ассортимент различных роторов для любых импортных автогенераторов, как для легковых машин (ротор 12 вольт), так и для грузовиков и спецтехники (ротор 24 вольта). Например, роторы таких производителей как BOSCH (Бош), Valeo (Валео), Hitachi (Хитачи), DENSO (Денсо), MITSUBISHI (Митсубиси), Delco Remy (Делко реми) чаще чем другие подвержены износу и повреждениям при эксплуатации генератора на автомобилях.

Помимо самих роторов этих производителей в нашей мастерской есть ремкомплекты для восстановления всех импортных роторов. Делается это быстро, профессионально, с помощью специального оборудования, после восстановления ротор устанавливается в генератор и проверяется на стенде в разных режимах. Мы даем гарантию на ремонт ротора — 1 год, гарантия на замену ротора — 1 год.

В компании «Стартеры и генераторы» вы можете купить роторы для генератора, мы производим замену и ремонт роторов. Мы предлагаем доступные цены, оперативное обслуживание и даем гарантию на запчасти и работы.

Ротор генератора – это основная вращающаяся часть. Ротор состоит из нескольких деталей: вала, имеющего резьбу для фиксации на нем шкива или обгонной муфты, контактных колец, также их называют коллекторными, и полюсной системы, внутри которой находится обмотка возбуждения генератора. Коллектор ротора чаще всего изготовлен из меди и пластмассы, но иногда вместо меди используют сталь и даже латунь. Обмотка возбуждения припаивается к специальным контактам, выведенным из коллекторных колец. Вся эта конструкция вращается внутри генератора на специальных скоростных подшипниках.

Обороты ротора внутри генератора могут достигать больших высот, так как передаточное число от двигателя к генератору может варьироваться от 1,8 до 3, соответственно, обороты могут подниматься до 18000/мин. На современных генераторах на торце ротора есть отверстие под шестигранник, оно нужно для того, чтобы можно было специальным инструментом удерживать ротор при затягивании шкива или муфты генератора. Раньше в более старых моделях генераторов было отверстие под шпонку, которая не давала шкиву провернуться.

Распространенные поломки ротора генератора

Самыми распространенными поломками в роторах являются:

  • износ контактных колец (происходит их естественный износ, протирание щетками генератора),
  • обрыв проводов обмотки возбуждения,
  • замыкание обмотки возбуждения на корпус ротора.

Чаще всего быстрый износ коллектора генератора происходит из-за попадания на генератор дополнительного абразива в виде пыли, песка и соли, чего всегда много на улице. Еще одна причина – это короткие, изношенные щетки генератора. Когда щетка неплотно прилегает к контактным кольцам, происходит выгорание меди на коллекторе, чаще всего страдает от этого ротор в генераторах Валео (Valeo), тогда дорожки на кольцах приобретают темный оттенок.

Часто встречается проточка на валу в том месте, где стоит сальник, или износ шлицов на роторах, используемых в генераторах с вакуумными насосами. Снятие и замена ротора требуется еще в тех случаях, когда вовремя не была заменена обгонная муфта генератора, она заклинила на роторе, прикипела, и нет возможности её демонтировать. В этом случае муфта срезается вместе с частью вала ротора.

На нашем складе есть огромный ассортимент различных роторов для любых импортных автогенераторов, как для легковых машин (ротор 12 вольт), так и для грузовиков и спецтехники (ротор 24 вольта). Например, роторы таких производителей как BOSCH (Бош), Valeo (Валео), Hitachi (Хитачи), DENSO (Денсо), MITSUBISHI (Митсубиси), Delco Remy (Делко реми) чаще чем другие подвержены износу и повреждениям при эксплуатации генератора на автомобилях.

Помимо самих роторов этих производителей в нашей мастерской есть ремкомплекты для восстановления всех импортных роторов. Делается это быстро, профессионально, с помощью специального оборудования, после восстановления ротор устанавливается в генератор и проверяется на стенде в разных режимах. Мы даем гарантию на ремонт ротора — 1 год, гарантия на замену ротора — 1 год.

Отзывы по направлению

Ротор генератора — Энциклопедия по машиностроению XXL

На рис. 180 а изображена схема радиально-осевой турбины, помещенной внутри спиральной камеры. Рабочее колесо турбин рассматриваемого типа состоит из ряда лопастей изогнутой формы, равномерно распределенных по окружности. Лопасти укреплены в ободах. Число лопастей колеблется в пределах 12—20 наиболее часто применяется 14—15 лопастей. На рис. 180 а / — отсасывающая труба 2 —рабочее колесо спиральная камера 4 — лопатка направляющего аппарата 5 — крышка турбины 6 — уплотняющий сальник 7 — вал турбины, на котором обычно укреплен ротор генератора. Вода через спиральную турбинную камеру поступает на рабочее колесо 2, протекая между лопатками направляющего аппарата 4, и, пройдя через рабочее колесо турбины, вытекает в осевом направлении в отсасывающую трубу 1.  [c.282]
Единый тонкостенный сварно-кованый вал 13 агрегата соединен с рабочим колесом 20 и ротором генератора фланцами. Обычный подшипник 14 турбины на водяной смазке с обрезиненными сегментами установлен на основании опоры подпятника, что позволило поднять корпус подшипника выше уровня крышки турбины и совместить с ней корпус рабочего колеса. Центрируется подшипник отжимными болтами.  [c.45]

Валы горизонтальных гидроагрегатов могут быть либо едиными, либо состоять из вала генератора и вала турбины (см. рис. 11.20). Выполняются они гладкими, вращаются в подшипниках с масляной смазкой и соединяются с валом или ротором генератора и рабочим колесом фланцами так же, как валы вертикальных турбин.  [c.196]

Воздуходувка и топливный насос приводятся от верхнего коленчатого вала основная мощность (70%) снимается с нижнего коленчатого вала, который приводит в движение ротор генератора, масляный и водяной насосы и регулятор числа оборотов.  [c.441]

Показательный пример приводит П. Л. Капица [25]. Если в зазоре между ротором и статором электрогенератора происходит превращение механической энергии в электрическую, то м в (5.1) представляет собой окружную скорость ротора генератора, величина которой по конструктивным соображениям равна 100 м/с. Тангенциальные силы взаимодействия между статором и ротором в электромагнитном генераторе определяются энергией магнитного поля  [c.87]

Физические принципы процесса преобразования энергии падающей воды в электроэнергию в действительности просты, однако технические детали достаточно сложные. Вода под напором, создаваемым плотиной, направляется в водовод, который заканчивается турбиной. Турбина вращает вал, к которому присоединен ротор генератора, вращающийся в магнитном поле статора. Выработка электроэнергии зависит от потенциальной энергии воды, запасенной в водоеме, и КПД ее преобразования в электроэнергию.  [c.29]

Когда трудом поколений изобретателей были созданы удачные конструкции электрических генераторов, осталось только найти способ их вращения, чтобы механическая энергия преобразовывалась в электрическую. Понадобилось создать двигатель, способный сразу же, без промежуточных устройств, приводить во вращение с большим числом оборотов ротор генератора.  [c.139]

Сигнал на разгон и торможение ведомого двигателя снимается с динамического моста ведущего двигателя. Э.д.с., наводимая в роторе генератора для ненасыщенной части характеристики, изменяется пропорционально току (или напряжению) обмотки возбуждения генератора.  [c.112]


Применение изложенной выше методики рассмотрим на примере турбогенератора с трехопорным ротором, имеющим раму длиной порядка 5,5 м. Масса ротора генератора 2,5 т, турбины — 1,1 т, частота вращения ротора 3000 об/мин. Рама закрепляется на фундаменте с помощью резинометаллических амортизаторов, обеспечивающих минимальную собственную частоту системы примерно 20 Гц.  [c.116]

Определялись уровни колебаний ротора и рамы при возбуждении небалансом ротора генератора, приложенном в точках 4 ж 5, или ротора турбины, приложенном в точке 11.  [c.117]

При возбуждении колебаний небалансом ротора турбины, расположенном в точке 11, резонансные явления проявляются слабо (рис. 53). Уровни колебаний точки 4 ротора генератора  [c.118]

Распределение амплитуд перемещений существенно зависит от малых разностей реакций, что влияет на точность вычислений и нестабильность вибраций во времени вследствие небольших изменений толщины масляной пленки подшипников при различных пусках и колебаниях температуры. Кососимметричное расположение небалансов на роторе генератора или турбины вызывает значительно меньшие уровни вибраций.  [c.121]

Нечувствительные скорости существуют как для пары симметричных, так и для пары кососимметричных грузов при расположении плоскостей уравновешивания близко к опорам. Например, из фиг. 6. 21 видно, что при = 0,1/ величина необходимых для устранения второй гармоники неуравновешенности кососимметричных грузов резко возрастает вблизи скорости Yi 5,4 (Y2 1,35), так как здесь значение коэффициента (16 — Y ) X X (Kf + К2) проходит через нуль. В этом случае ротор нечувствителен к кососимметричным грузам. Приведенный выше пример с ротором генератора ТВ-100-2 подтверждает это положение, причем и область нечувствительных скоростей этого ротора (у , 1,4- -1,5) лежит близко к теоретическому значению Y 2 = >35. Некоторое различие в этих значениях объясняется тем, что ротор генератора имеет переменное сечение, а здесь рассматривались роторы постоянного сечения.  [c.236]

Л р-т — уклон шеек ротора турбины при его горизонтальном положении. Уклон задней шейки ротора генератора ба = 26 Ци-  [c.198]

Ротор турбины устанавливают с подъемом вперед (фиг. 18,в). Здесь 6] = 26 р-т + 6г. Задняя шейка ротора генератора будет иметь уклон 6а = бг — 26 р. с направлением в сторону возбуди-  [c.198]

После предварительного закрепления фундаментных болтов ставят корпусы подшипников генератора и возбудителя. Под корпусы заднего подшипника укладывают изоляционные листы (фибра, бакелит, текстолит и т. п.) толщиной 3—5 мм и прокладки из листовой стали толщиной 2—3 мм. Из-под стойки подшипника изоляцию выпускают во все стороны на 15—20 мм. После этого проверяют по струне и расточкам центровку корпусов подшипников с допуском + 0,2 мм. Затем устанавливают на место нижние вкладыши подшипников генератора и возбудителя, в них укладывают ротор генератора и якорь возбудителя и проверяют индикатором правильность установки валов. Вал ротора генератора проверяют на консолях и возле бочки в шейках газовых уплотнений крышек статора. Допуск на биение для роторов, делающих 3000 об/мин, не более 0,06—0,08 мм, а при 1500 об/мин не более 0,1—0,12 мм. Результаты проверки заносят в формуляр.  [c.237]

После окончания центровки ротор генератора и якорь возбудителя удаляют для чистки и обдувки сжатым воздухом и на фундаментную плиту ставят статор генератора со снятыми лобовыми  [c.237]

Заводка ротора генератора с удлинителем вала, поставляемым заводом, показана на фиг. 1.  [c.238]

Роторы генераторов мощностью 50 000 кет и выше заводят в статоры при помощи специальных тележек, поставляемых заво-дом-изготовителем. Тележки закрепляют на валу ротора таким образом, что их ролики могут кататься по стальным листам, уложенным внутри статора (см. фиг. 6 в гл. II).  [c.238]

При окончательной установке статора генератора необходимо учесть, что ротор удлиняется во время работы вследствие нагрева примерно на 1 жм на каждый метр его длины. Если муфта жесткая, то следует учесть осевое перемещение ротора генератора примерно 2 мм на каждый цилиндр вследствие удлинения ротора. В связи с этим зазор между торцами вкладышей подшипников и галтелями шеек у генератора со стороны турбины принимают равным 3—4 мм, а со стороны возбудителя — сумме удлинений роторов плюс 1—2 мм.  [c.238]


Заземление обмотки ротора генератора  [c.298]

Загрязнение вентиляционных каналов ротора генератора  [c.298]

Тепловая электроетавция. Более 90% используемой человечеством энергии получается за счет сжигания угля, нефти, газа. Наиболее удобной для распределения между потребителями является электрическая энергия переменного тока. Для преобразования энергии химического горючего в электроэнергию используются тепловые электростанции. На тепловой электростанции освобождаемая при сжигании топлива энергия расходуется на нагревание воды, превращение ее в пар и нагревание пара. Струя пара высокого давления направляется на лопатки ротора паровой турбины и заставляет его вращаться. Вращающийся ротор турбины приводит во вращение ротор генератора электрического тока. Генератор переменного тока осуществляет превращение механической энергии в энергию электрического тока.  [c.238]

Преобразование энер1вв переменного тока. При использовании переменного тока преобразования энергии не заканчиваются превращением механической энергии вращающегося ротора генератора в энергию электромагнитных колебаний переменного тока.  [c.238]

Литые нековкие — магнитные системы измерительных приборов и дистанционных компасов, успокоители, статоры исполнительных двигателей, роторы тахогенера-торов, поляризующие магниты реле, роторы генераторов.  [c.211]

В генераторе предусмотрено водяное охлаждение обмоток ротора (приоритет СССР), что позволило уменьшить размеры и массу генератора. Подвод воды к ротору генератора и масла к рабочему колесу осуществлен через водомасло-приемник 2, установленный на конце вала генератора. Между валом и капсулой у рабочего колеса установлены рабочие и ремонтные уплотнения 9.  [c.51]

Вал 2 турбины цельнокованый, из стали 40ГС, присоединен болтами непосредственно к фланцу ротора генератора, выполнен с воротником в месте расположения подшипника. Подшипник 3 турбины сегментного типа с жидкой масляной смазкой установлен на кожухе турбины. Охлаждение масла происходит в камерах кожуха. Подробности конструкции видны из рисунка.  [c.55]

Механизмы поворота лопастей с сервомоторами, вынесенными из корпуса рабочего колеса, применяют за рубежом. Сервомотор располагают либо между фланцами валов турбины и генератора, либо в роторе генератора (см. рис. П.5). При этом шток сервомотора получается длинным и суммарная масса деталей механизма поворотг. увеличивается, а конструкция в общем усложняется. Кроме того, длинный шток требует установки опор внутри вала. При размещении сервомотора между фланцами вала последние получаются сильно развитыми. Размещение сервомотора в роторе генератора еще более удлиняет шток. В СССР эта конструкция не применялась.  [c.153]

Вал гидроагрегата передает вращающий момент от рабочего колеса турбины ротору генератора и осевую силу на пяту агрегата. Основные размерные характеристики вала диамегр вала диаметр фланцев диаметр отверстия вала 4 , длина вала / — определяют условия и возможность его производства. Выбор способа изго овления заготовок (формообразования) вала имеет большое экономическое значание, так как стоимость вала существенно влияет на стоимость агрегата. Конструкция вала зависит от системы турбины, ее установки, конструкции рабочего колеса и подшипника.  [c.193]

Вал представляет собой упругую деталь, объединяющую рабочее колеса и ротор генератора, и должен обеспечивать статическую и динамическую прочность агрегата при всех режимах работы. Прочность вала может быть достаточной в рабочих, переходных и разгонном режимах, если собственная частота колебаний ротора в этих режимах не будет совпадать или не окажется близкой к частоте вынужденных ко/ебаний. Расчет на колебания позволяет определить собственные частоты и, соЕоставив их с вынужденными, оценить, как далеко от резонансных явлений находится система.  [c.201]

Крутильные колебания вала возникают из-за наличия неуравновешенных маховых масс и моментов на роторе генератора, гидродинамических сил и масс на рабочем колесе и нарастают вплоть до резонансных при совпадении собственной частоты колебаний системы с частотой вращения вала или других вынужденных частот. Baj[ является упругим звеном, связывающим ротор генератора с рабочим колесом, и, как при поперечных колебаниях, в значительной мере опредёляет собственную частоту этой системы.  [c.203]

Строят схему нагружения вала определяют его геометрические характеристики массы ротора генератора /Ирот, рабочего колеса /Яр. и вала  [c.205]

Дело в том, что повышение мопгности электрогенератора ограничивается сильным нагревом обмоток. Тепло, выделяющееся в медных проводах генератора, надо отводить, а это очень затрудняется их электрической изоляцией. Для лучшего отвода тепла и уменьшения так называемых вентиляционных потерь — потерь энергии па сопротивление воздуха быстро вращающемуся ротору — роторы генераторов крупных машин помещают в водородную атмосферу. Являясь хорошим проводником тепла, водород быстро охлаждает верхние поверхности обмоток ротора. Но и при этих предосторожностях нагрев проводов обмоток очень значителен.  [c.48]

При частоте 30 Гц ротор генератора и рама колеблются в противофазе. На рис. 49 действительная и мнимая части амплитуды колебаний ротора и рамы изображены соответственно сплошной и штриховой линиями и отложены с учетом знаков от их неде-формированного состояния, принятого за начало отсчета. Разность перемещений правой (кривые а, 6) и левой (в) балок указывает на закрутку концов рамы. Амплитуды перемещений ротора в вертикальном (кривые г, д) и горизонтальном (е, ж) направлениях примерно одинаковые.  [c.117]


При уравновешивании реальных роторов иногда бывают случаи, когда в каком-то определенном диапазоне скоростей ротор очень слабо реагирует на действие установленных на нем довольно значительных уравновешивающих грузов. Например, роторы генераторов ТВ-100-2 на рабочей скорости щ = 3000 об/мин) при Y2 = 1,4 -н 1,5 ( 2 = 1900 ч-2100 обЫин) мало чувствительны к кососимметричным грузам, установленным в торцовых сечениях бочки ротора (/ = 0,1/). Встречаются и другие роторы, нечувствительные на некоторых скоростях к установленным в торцовых сечениях грузам. Уравновесить их на этих скоростях невозможно поэтому обычно их уравновешивают на другой скорости, а при проектировании новых роторов стремятся обеспечить достаточную отстройку их рабочей скорости от нечувствительности .  [c.235]

Этот вывод подтверждается экспериментальной амплитудно-частотной характеристикой вибрации опор ротора генератора Т2-50-2 (фиг. 6. 32), приведенной в статье С. И. Микуниса [23].  [c.238]

Очень малая чувствительность к симметричным грузам и связанная с этим сложность балансировки на рабочей скорости роторов генератора ТВ-50-2 и однотипных с ними Т2-50-2 хорошо известны [1, 6, 7]. Очень близко к рабочей скорости располагается, по нашим расчетам, первая нечувствительная скорость роторов генераторов ТВВ-165-2, ТГВ-800-4 и ТГВ-1000-4. У последнего типа генератора дело еш,е больше осложняется тем, что и отстройка его от первой критической скорости составляет менее 12%. Для этого турбогенератора, по нашему мнению, необходимо выполнить уточненные расчеты первых критической и нечувствительной скоростей и, если результаты предварительных расчетов подтвердятся, следует внести в конструкцию ротора соответствующие изменения с тем, чтобы обеспечить достаточную отстройку от этих скоростей. В противном случае балансировка этих роторов симметричными грузами в торц ах бочки будет практически невозможна.  [c.95]

На фиг. 5, а и б показаны приспособления для выемки диафрагм, а на фиг. 6 — приспособление в виде специальной тележки для заводки ротора генератора в статор (для генераторов мощностью 50 мзвт и выше). Обычно такие тележки доставляются заводом-изготовителем генератора. Тележка закрепляется на валу ротора таким образом, что ролики могут кататься по стальным листам, уложенным внутри статора генератора.  [c.169]

В машинном зале все оборудование разгружают с помощью мостового крана и размещают с учетом технологии монтажа. На монтажной площадке в конденсационном помещении рекомендуется размещать цилиндры турбины, громоздкие детали конденеатора, сам конденсатор, а также статор и ротор генератора.  [c.179]

Установка двухцилиндровых турбин. За основу установки при-яимают р. н. д. и соответственно ц. н. д. Ротор высокого давления н ротор генератора прицентровывают к р.н.д. (фиг. 19). Ц. в. д. врицентровывают к ц. н. д. в соответствии с уклоном р. в. д.  [c.198]

При перемещениях ротор генератора можно стропить только за бочку между бандажными кольцами, подкладывая деревянные подкладки под трос. Строповка ротора за бандажные кольца и шейки вала воспрещается. При укладке ротора на деревянные брусья или козлы запрещается опирать его на бандажные кольца. Затем производится центровка по полумуфтам ротора турбины и генератора и прицентровка якоря возбудителя. Центровка достигается изменением положения корпусов подшипников.  [c.237]

Возбудитель монтируют в виде блока, для чего полностью собирают его на верхней раме и прицентровывают по полумуфте к ротору генератора путем изменения подкладок под фундаментной рамой возбудителя и сдвигом рамы в необходимом направлении.  [c.240]

Небаланс ротора генератора вследствие смещения обмоток или деформации бандажей в случае механической исправности обмоток и бандалей произвести динамическую балансировку ротора при номинальном числе оборотов  [c.299]


Обмотка — ротор — генератор

Обмотка — ротор — генератор

Cтраница 1

Обмотка ротора генератора находится под невысоким напряжением ( порядка 300 — 500 е), и поэтому ее изоляция имеет значительно больший запас прочности, чем изоляция статорной обмотки.  [1]

Обмотка ротора генератора отдельной сушки не требует, так как она высыхает в процессе сушки статора.  [2]

В обмотках ротора генератора поддерживается магнитное поле. Энергия этого поля обеспечивается блоками свинцо-во-кислотных или щелочных кадмиево-никелевых батарей. Движение ротора и магнитное поле, которое присутствует в его обмотках, наводят электромагнитное поле в обмотках статора. Индуцированное электромагнитное поле обеспечивает электрическую энергию, которая поставляется энергосистеме. Электрическое напряжение — это электрическое давление, которое является результатом потока воды. Чтобы поддерживать электрическое давление, то есть напряжение, на постоянном уровне требуется изменение поперечного потока воды в турбине. Это изменение осуществляется как реальная или условная мера.  [3]

Сопротивление изоляции обмоток ротора генератора при температуре 10 — — 30 С должно быть не менее 0 5 Мом.  [4]

Замыкание на землю обмотки ротора генератора не представляет непосредственной опасности для машины. Опасным является замыкание на землю в двух точках обмотки возбуждения, при котором возможно появление вибрации машины вследствие увеличения несимметрии полей ротора по отношению к статору. Кроме того, замыкание на землю в двух разных точках обмотки возбуждения сопровождается прохождением через места повреждений значительных токов ( например, если одно место замыкания находится вблизи положительного полюса, а другое вблизи отрицательного), что может обусловить выжиг железа.  [5]

Ток возбуждения в обмотку ротора генератора подается через угольные щетки и контактные кольца от отдельной небольшой электрической машины ( возбудителя) или от ртутных выпрямите-лей.  [6]

Витковые замыкания в обмотке ротора генератора также вызывают сильную вибрацию, которая зависит от числа выведенных из строя витков обмотки. Эту вибрацию легко отличить от вибрации механического характера, так как с увеличением тока возбуждения она усиливается, а при снятии возбуждения исчезает. Очень хорошим критерием является сравнение характеристик холостого хода до и после появления вибрации.  [7]

Соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Ведутся работы по созданию и применению бесщеточных систем возбуждения.  [8]

Последний включается, подключая обмотку ротора генератора к возбудителю, после чего возбужденный генератор втягивается в синхронизм.  [10]

Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Созданы и применяются бесщеточные системы возбуждения.  [11]

Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Созданы и применяются бесщеточные системы возбуждения.  [13]

В целях предотвращения возможного повреждения обмоток роторов генераторов с непосредственным охлаждением обмоток в тех случаях, когда продолжительность действия форсировки возбуждения может иметь место сверх допустимого времени, эти генераторы снабжаются устройствами, автоматически снижающими через установленное время ток возбуждения до номинального значения.  [14]

В целях предотвращения возможного повреждения обмоток роторов генераторов с непосредственным охлаждением обмоток в тех случаях, когда продолжительность действия форсировки возбуждения может иметь место сверх допустимого времени, эти генераторы снабжаются устройствам.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Инструмент для снятия ротора генератора

Р51-3

1950 г. · 1951 г. · 1952 г. · 1953 г. · 1954 г.

Р67-2-3

1952 г. · 1953 г. · 1954 г. · 1955 г.

Р50

1955 г. · 1956 г. · 1957 г. · 1958 г. · 1959 г. · 1960 г.

Р69

1955 г. · 1956 г. · 1957 г. · 1958 г. · 1959 г. · 1960 г.

Р60

1956 г. · 1957 г. · 1958 г. · 1959 г. · 1960 г.

Р27

1960 г. · 1961 г. · 1962 г. · 1963 г. · 1964 г. · 1965 г.

Р50-С

1960 г. · 1961 г. · 1962 г.

Р60-2

1960 г. · 1961 г. · 1962 г. · 1963 г. · 1964 г. · 1965 г. · 1966 г. · 1967 г. · 1968 г. · 1969 г.

Р69С

1960 г. · 1961 г. · 1962 г. · 1963 г. · 1964 г. · 1965 г. · 1966 г. · 1967 г. · 1968 г. · 1969 г.

Р50-2

1961 г. · 1962 г. · 1963 г. · 1964 г. · 1965 г. · 1966 г. · 1967 г. · 1968 г. · 1969 г.

R50 США

1967 г. · 1968 г. · 1969 г.

R60 США

1967 г. · 1968 г. · 1969 г.

R69 США

1967 г. · 1968 г. · 1969 г.

Р50-5

1970 г. · 1971 г. · 1972 г. · 1973 г.

Р60-5

1970 г. · 1971 г. · 1972 г. · 1973 г.

Р75-5

1970 г. · 1971 г. · 1972 г. · 1973 г.

Р60-6

1974 г. · 1975 г. · 1976 г.

Р75-6

1974 г. · 1975 г. · 1976 г.

Р90-6

1974 г. · 1975 г. · 1976 г.

Р90 С

1974 г. · 1975 г. · 1976 г.

Р100-7

1976 г. · 1977 г. · 1978 г.

Р100 РС

1976 г. · 1977 г. · 1978 г. · 1979 г. · 1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г. · 1988 г. · 1989 г. · 1990 г. · 1991 г. · 1992 г. · 1993 г.

Р100 С

1976 г. · 1977 г. · 1978 г. · 1979 г. · 1980 г.

Р80

1977 г. · 1978 г. · 1979 г. · 1980 г. · 1985 г. · 1986 г. · 1987 г.

Р45

1978 г. · 1979 г. · 1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г. · 1985 г.

Р65

1978 г. · 1979 г. · 1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г. · 1985 г. · 1986 г. · 1987 г.

Р100-Т

1978 г. · 1979 г. · 1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г.

Р100 РТ

1978 г. · 1979 г. · 1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г. · 1988 г. · 1989 г. · 1990 г. · 1991 г. · 1992 г. · 1993 г. · 1994 г. · 1995 г.

Р80 Г-С

1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г. · 1985 г. · 1986 г. · 1987 г.

Р80 ГС

1987 г. · 1988 г. · 1989 г. · 1990 г. · 1991 г. · 1992 г. · 1993 г. · 1994 г. · 1995 г.

Р100 КС

1980 г. · 1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г.

Р65 ЛС

1981 г. · 1982 г. · 1983 г. · 1984 г.

Р80 РТ

1982 г. · 1983 г. · 1984 г. · 1985 г. · 1986 г. · 1987 г.

Р80 СТ

1982 г. · 1983 г. · 1984 г.

Р65 ГС

1987 г. · 1988 г. · 1989 г. · 1990 г. · 1991 г. · 1992 г.

Р100 ГС

1987 г. · 1988 г. · 1989 г. · 1990 г. · 1991 г. · 1992 г. · 1993 г. · 1994 г. · 1995 г.

R100 ГСПД

1989 г. · 1990 г. · 1991 г. · 1992 г. · 1993 г. · 1994 г. · 1995 г.

Р100 Р

1991 г. · 1992 г. · 1993 г. · 1994 г. · 1995 г.

R100 R Мистик

1994 г. · 1995 г.

Теория работы индукционного генератора

| электрическийлегкий.ком

Как и машина постоянного тока, одна и та же асинхронная машина может использоваться в качестве асинхронного двигателя, а также в качестве асинхронного генератора без каких-либо внутренних модификаций. Асинхронные генераторы также называются асинхронными генераторами .
Прежде чем начать объяснять , как работает асинхронный (асинхронный) генератор , я предполагаю, что вы знаете принцип работы асинхронного двигателя. В асинхронном двигателе ротор вращается из-за скольжения (то есть относительной скорости между вращающимся магнитным полем и ротором).Ротор пытается догнать синхронно вращающееся поле статора, но безуспешно. Если ротор догоняет синхронную скорость, относительная скорость будет равна нулю, и, следовательно, ротор не будет испытывать крутящего момента.
Но что, если ротор вращается со скоростью, превышающей синхронную скорость?


Как работают индукционные генераторы?

  • Предположим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, тянет ротор за собой (машина действует как двигатель).
  • Теперь, если ротор разгоняется до синхронной скорости с помощью первичного двигателя, скольжение будет равно нулю и, следовательно, чистый крутящий момент будет равен нулю. Ток ротора станет равным нулю, когда ротор работает на синхронной скорости.
  • Если ротор заставить вращаться со скоростью, превышающей синхронную скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора пересекают магнитное поле статора.
  • Этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое давит (воздействует в противоположном направлении) на поле статора.Это вызывает напряжение статора, которое толкает ток, вытекающий из обмотки статора, против приложенного напряжения. Таким образом, машина теперь работает как асинхронный генератор (асинхронный генератор) .

Асинхронный генератор не является самовозбуждающейся машиной. Таким образом, при работе в качестве генератора машина получает реактивную мощность от линии электропередачи переменного тока и отдает активную мощность обратно в линию. Реактивная мощность необходима для создания вращающегося магнитного поля. Активная мощность, подаваемая обратно в линию, пропорциональна проскальзыванию выше синхронной скорости.

Асинхронный генератор с самовозбуждением

Понятно, что асинхронной машине для возбуждения нужна реактивная мощность, независимо от того, работает она как генератор или двигатель. Когда асинхронный генератор подключен к сети, он получает реактивную мощность из сети. Но что, если мы хотим использовать асинхронный генератор для питания нагрузки без использования внешнего источника (например, сети)?
Конденсаторная батарея может быть подключена к клеммам статора для подачи реактивной мощности на машину, а также на нагрузку.Когда ротор вращается с достаточной скоростью, на клеммах статора генерируется небольшое напряжение из-за остаточного магнетизма. Из-за этого небольшого генерируемого напряжения вырабатывается конденсаторный ток, который обеспечивает дополнительную реактивную мощность для намагничивания.

Применение асинхронных генераторов: Асинхронные генераторы производят полезную мощность даже при различных скоростях вращения ротора. Следовательно, они подходят для ветряных турбин.

Преимущества: Асинхронные или асинхронные генераторы более прочны и не требуют коллекторно-щеточного устройства (как это необходимо в случае синхронных генераторов).

Одним из основных недостатков асинхронных генераторов является то, что они потребляют довольно большое количество реактивной мощности.

Улучшения для дисбаланса ротора генератора

Ссылки

Аннотация

Дисбаланс роторов генератора является основной причиной простоя генератора, ежегодно обходясь производителям электроэнергии в сотни тысяч долларов упущенной выгоды. Надлежащее внимание к деталям конструкции, производственным допускам и процедурам во время первоначального изготовления или последующей перемотки может свести к минимуму возможность инцидентов, связанных с вибрацией.Дисбаланс ротора имеет много причин. В этой статье основное внимание будет уделено причинам, которые можно устранить с помощью балансировки ротора. Начиная с краткого обзора текущих стандартов балансировки как для жестких, так и для гибких роторов и заканчивая конкретными примерами и фактическими решениями, этот документ должен быть полезен инженерам, занимающимся диагностикой проблем с дисбалансом ротора генератора. Он также будет полезен лицам, принимающим решения в отрасли, которым необходимо дать рекомендации по устранению проблем, связанных с дисбалансом ротора генератора.

Вернуться к началу

Эталоны балансировки

В электроэнергетике существует некоторая путаница в отношении нормативов баланса. Во многих спецификациях заявок, на которые отвечает компания авторов, упоминается ряд различных стандартов баланса. Аналогичным образом, эти спецификации часто демонстрируют путаницу в отрасли в отношении того, какие стандарты применяются к конкретному ротору. Нередко в спецификациях предложений указывается, что роторы должны быть сбалансированы в соответствии со стандартами балансировки жестких роторов, тогда как упомянутые роторы фактически классифицируются как гибкие роторы.

Согласно ISO 1940, жесткие роторы определяются как роторы, у которых дисбаланс можно исправить в двух плоскостях балансировки. Гибкие роторы определяются как те роторы, которые не соответствуют определению жесткого ротора из-за упругого отклонения. Согласно ISO 5406, большинство роторов турбогенераторов можно отнести к гибким роторам класса 3. Эта категория дополнительно подразделяется на класс 3a, предназначенный для роторов 4-полюсных генераторов, класс 3b для роторов малых 2-полюсных генераторов и класс 3c для роторов больших 2-полюсных генераторов. Поскольку большинство роторов турбогенераторов являются гибкими, как упоминалось выше, следующие обсуждение будет сосредоточено на этом конкретном классе.Все плавно работающие гибкие роторы турбогенераторов будут иметь некоторый дисбаланс. Как правило, стандарты эксплуатации электростанции основаны на рекомендациях производителя оригинального оборудования (OEM). Роторы большинства гибких турбогенераторов при номинальной частоте вращения (3600 об/мин) должны работать с вибрацией 2 мил (0,002 дюйма) или менее, от пикового смещения в полевых условиях. Аварийные сигналы часто устанавливаются на 5 мил, а отключения часто устанавливаются на 10 мил. Следовательно, чтобы обеспечить запас для других синхронных источников вибрации в полевых условиях, дисбаланс ротора генератора при выходе с завода должен быть меньше или равен 1 мил на каждый подшипник.

Пределы дисбаланса зависят от размера и класса ротора, но они расплывчаты, если вообще указаны в большинстве стандартов, связанных с балансировкой. Стандарты больше сосредоточены на том, как ротор сбалансирован и что такое дисбаланс ротора, чем на установлении реальных применимых ограничений. Например, ISO 5406 предлагает читателю искать предельный критерий балансировки ротора в другом месте. В соответствии с этим стандартом «Максимальные уровни вибрации, которые считаются удовлетворительными для конкретного ротора , обычно указываются в спецификации продукта для машины типа , и на них следует ссылаться как применимые.Если такой спецификации не существует, должно быть достигнуто соглашение между производителем и потребителем о максимально допустимых уровнях». (Курсив выделен автором.)

Большинству владельцев роторов генераторов требуется максимальное смещение каждой опорной шейки в 1 мил (вибрация измеряется на корпусе опоры), хотя некоторым требуется меньше, особенно для небольших 2-полюсных роторов генератора. Внутренняя цель компании автора — амплитуда вибрации 0,5 мил в тех же точках измерения.Конечно, всегда есть желание сбалансировать каждый ротор до минимального уровня дисбаланса, но, как всегда, факторами становятся стоимость и график. В следующих разделах будет рассмотрено, как небольшие различия в массе, расстоянии или других силах могут значительно повлиять на дисбаланс ротора, особенно при таких низких уровнях амплитуды вибрации (0,0005 дюйма).

Вернуться к началу

Причины дисбаланса ротора генератора

Дисбаланс ротора генератора можно сначала сгруппировать в три категории: (1) дисбаланс ротора, который можно исправить, установив дополнительные балансировочные грузы в стратегических областях, (2) дисбаланс ротора (чувствительный к температуре), который не всегда можно исправить с помощью балансировочных грузов, и ( 3) дисбаланс ротора, требующий устранения внешних по отношению к ротору проблем.Первый, дисбаланс ротора генератора, который можно исправить с помощью балансировочных перемещений, будет подробно рассмотрен ниже. Второй, дисбаланс ротора из-за термической чувствительности, также будет обсуждаться, хотя во многих случаях этот тип дисбаланса не может быть исправлен с помощью балансировочных грузов. Третий тип дисбаланса, возникающий из-за таких проблем, как биение муфты, вибрация от резонансной рамы генератора или мягкое основание, выходит за рамки этой статьи.

Вернуться к началу

Треснувший или погнутый вал ротора

Прежде всего, поковка ротора генератора не должна способствовать разбалансировке ротора.Изогнутый вал может вызвать значительный дисбаланс ротора генератора. Подробные показания биения ротора, снятые на заводе, являются лучшим средством обнаружения погнутого вала. Трещина на валу ротора, в зависимости от ее местоположения и серьезности, также может вызвать значительный дисбаланс ротора. Трещины лучше всего обнаруживаются визуальным, магнитопорошковым и ультразвуковым контролем. Трещины часто возникают под компонентами, такими как ступицы вентилятора, которые имеют высокие значения термоусадочной посадки. Тяжелые ступицы с горячей посадкой создают разрывы напряжений в местах, где заканчивается ступица.Они также прилагают большие осевые усилия вдоль вала. Оба могут инициировать и распространять трещины в валу.

Трещины, в частности, трудно оценить в полевых условиях. Недавняя перемотка ротора большого генератора на заводе авторов не выявила признаков необычной или высокой вибрации в процессе работы. Только после снятия всех обмоток при детальном визуальном осмотре поковки ротора была обнаружена трещина. В другом случае у устройства возникли серьезные проблемы с вибрацией, но никто не смог определить основную причину.Специалисты по вибрации были вызваны на завод для анализа проблемы, но не нашли решения. В конце концов трещину обнаружил один из механиков завода, который протер вал влажной тряпкой. Некоторое время спустя он заметил просачивание влаги из линии (трещины) в валу, и трещина была обнаружена.

Вернуться к началу

Дисбаланс компонентов поковки вала

Крупные кованые компоненты, которые сопровождают ковку ротора, такие как ступицы нагнетателей, вентиляторы, центрирующие кольца и стопорные кольца, могут способствовать дисбалансу ротора.Стопорные кольца могут стать «эксцентричными» из-за неправильной посадки на центрирующее кольцо или из-за прошлых случаев перегрева. Этот эксцентриситет обычно не влияет на балансировку ротора, потому что кольца достаточно гибкие, чтобы стать «концентричными» при надевании обратно на корпус ротора или центрирующее кольцо. Тем не менее, эта гибкость делает механическую обработку более сложной, если для удаления любых областей коррозии необходим легкий надрез.

Центрирующие кольца или торцевые пластины также могут деформироваться из-за таких инцидентов.Неравномерное давление со стороны обмотки ротора после многолетней службы также может вызвать перекосы. Всегда следует проводить подробные измерения центрирующих колец и торцевых пластин, выявляя любой эксцентриситет или «некруглость».

Вентиляторы ротора генератора также могут быть источником дисбаланса. Вентиляторы с отдельными лопастями должны быть взвешены и перемещены, а кожухи должны быть предварительно отбалансированы в сборе.

В случае кольца из 18Mn5Cr, установленного на шпинделе, недавно находившегося в эксплуатации в компании автора, на внутреннем диаметре кольца была обнаружена значительная точечная коррозия.Весь поврежденный материал можно было удалить, так как он не находился на поверхности термоусадочной посадки. Равномерное удаление материала представляло проблему из-за эксцентриситета кольца. Зажим кольца до круглой формы перед механической обработкой позволил получить равномерный разрез.

Прилегание стопорного кольца к корпусу ротора также может быть источником дисбаланса ротора. Роторы конструкции с допусками стопорных колец между канавками корпуса ротора могут быть проблематичными. Много раз роторы поступали в мастерскую по перемотке со стопорным кольцом, зажатым или зажатым в канавке для стопорного кольца.Достаточный зазор в этой области имеет решающее значение, поэтому стопорное кольцо может свободно перемещаться на внутренний диаметр стопорного кольца во время вращения. Если стопорное кольцо заблокировано из-за несоответствующих допусков или из-за того, что стопорное кольцо погнуто или деформировано, стопорное кольцо может перекоситься на корпусе ротора. Это приводит к эксцентричности кольца по отношению к осевой линии вала, что, в свою очередь, вызывает дисбаланс. Чтобы предотвратить эти проблемы, следует использовать новые стопорные кольца из закаленной инструментальной стали и заменять их каждый раз при снятии стопорных колец с ротора.

В общем, цель состоит в том, чтобы уменьшить эксцентриситет всех креплений ротора, чтобы свести к минимуму их влияние на дисбаланс собранного ротора.

Вернуться к началу

Клиновое крепление с прорезями

Подгонка клина в пазу также может быть источником дисбаланса. Магнитные клинья дают ложные результаты при окончательном испытании датчика магнитного потока в балансировочной яме. Во время ремонта или перемотки ротора рекомендуется заменить установленное количество пазовых клиньев, если они изготовлены из магнитной стали, на немагнитную сталь или такой материал, как алюминий или титан.Как правило, один клин в одном и том же положении по окружности в каждой прорези заменяется на немагнитный материал. Датчик потока затем располагается в этом осевом положении. Однако при замене выборки клиньев, как описано выше, очень важно, чтобы они прилегали достаточно плотно, чтобы должным образом удерживать содержимое паза, но достаточно свободно, чтобы свободно расширяться в канавке клина относительно поковки ротора. Например, высокопрочные алюминиевые клинья расширяются почти вдвое на большее расстояние (при заданной температуре), чем стальные поковки.Должны соблюдаться соответствующие допуски, как показано на рис. 1. Если клинья установлены настолько туго, что не могут двигаться, особенно если это очень длинные клинья, поковка ротора может погнуться. Кроме того, если клинья прилегают слишком туго, установка может быть медленной и трудоемкой. В крайних случаях может произойти истирание алюминиевых клиньев, в результате чего в пазу отложатся кусочки металлического материала. Это может привести к короткому замыканию в обмотке ротора.

Вернуться к началу

Увеличение допуска слота

Другой источник дисбаланса ротора возникает в процессе намотки с увеличением допусков пазов компонентов изоляции обмотки.Если это наращивание паза тщательно не контролируется, медные витки в одном пазе могут выходить радиально наружу за пределы другого паза. На первый взгляд это может показаться несущественным, учитывая тот факт, что все витки все равно должны подходить под стопорное кольцо с постоянным или коническим внутренним диаметром. В действительности, однако, небольшое увеличение радиального смещения может привести к большой силе дисбаланса. Результирующая сила дисбаланса может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:

F=mxrxw 2

где F = сила дисбаланса,
м = масса объекта,
w = угловая скорость.

Для ротора диаметром 37 дюймов, мощностью 148 МВА, толщиной медного витка 0,265 дюйма и шириной 1,120 дюйма, работающего при 3600 об/мин, сила дисбаланса F составит 9,42 фунта, если только один виток сместится на один оборот. высота радиально наружу.

Вернуться к началу

Фрикционное крепление катушки

Фрикционное заедание катушек в пазу может быть источником дисбаланса роторов генератора. Если катушки связаны в пазу и не могут свободно расти при повышении температуры, они могут оказывать изгибающее усилие на корпус ротора из-за дифференциальных сил расширения между медью и сталью.При заданном повышении температуры медные катушки могут расти на 30-40% больше, чем стальные поковки. В этом случае катушки могут заклинить из-за чрезмерного радиального давления от клина паза, деформации катушки или отсутствия достаточной плоскости скольжения. Чрезмерное радиальное давление возникает из-за неправильного размера клина и указанных выше допусков на нарост канавки. Деформация верхнего медного витка и использование плоскости скольжения описаны ниже.

Вернуться к началу

Деформация медного витка

Деформация верхнего медного витка может зафиксировать медные витки на месте, препятствуя свободному расширению катушек.Эта деформация чаще всего вызвана шлицевыми клиньями со слишком большим радиусом на концах. Большой радиус, как показано на рисунке 2, позволяет верхней накладке и верхним медным виткам оставаться без поддержки во время вращения. Центробежные силы «вдавливают» наполнитель, и верхняя медь оказывается в зазоре. Затем эта деформация «запирает» катушку на месте, предотвращая свободное расширение и сжатие.

При геометрии, показанной на рис. 2., деформация меди превращается, как показано на рис. 3., является результатом сочетания больших сил вращения и площади поворота без опоры между клиньями. Эта деформация может «запирать» виток, препятствуя свободному расширению меди. Отсутствие свободного расширения приводит к тем же явлениям, что и фрикционное заедание, поскольку возникают тепловые силы изгиба, которые могут вызвать дисбаланс ротора. Эту проблему можно решить, обработав концы клиньев и уменьшив их радиусы. Часто приходится изготавливать один новый клин для каждой прорези, чтобы восполнить «потерю материала» и сохранить осевую герметичность в канавке клина.

Вернуться к началу

Несоответствующие плоскости скольжения расширения

Важно, чтобы конструкции допускали наличие соответствующих плоскостей скольжения, чтобы медные витки могли свободно расширяться с минимальным ограничением трения. Плоскости скольжения, особенно для больших роторов, должны быть включены во все материалы, контактирующие с медным змеевиком, будь то вкладыш паза, верхний заполнитель паза или вкладыш концевого витка, который входит внутрь стопорного кольца.

Плоскости скольжения обычно создаются с использованием материалов из политетрафторэтилена (ПТФЭ), причем наиболее широко известен тефлон Dupont. Важно оценить материал плоскости скольжения, такой как ПТФЭ, с точки зрения его предполагаемого использования, его коэффициента трения по отношению к материалу, который он увидит при эксплуатации, а также соответствующей рабочей температуры и давления. Компания автора провела испытание на коэффициент трения широко используемых щелевых материалов в соответствии с методом испытаний ASTM D 1894-95, «Стандартный метод испытаний на статические и коэффициенты трения пластиковой пленки и листового материала».«Результаты показывают, что материалы из ПТФЭ сохраняют превосходные плоскости скольжения по сравнению с другими обычно используемыми материалами для пазов. Результаты этого испытания также показывают, что важно учитывать, будут ли какие-либо материалы на основе смолы «связываться» с плоскостью скольжения, и будет ли это будет вводить силы трения.Например, лента на основе слюды, если она не отверждена должным образом перед нанесением плоскости скольжения, будет связываться с плоскостью скольжения, препятствуя низкому коэффициенту трения материала плоскости скольжения.

Вернуться к началу

Закороченные витки

Одним из главных источников дисбаланса ротора являются короткие витки в обмотке ротора генератора.У змеевиков с традиционным охлаждением могут возникать закороченные витки из-за ракурса или удлинения отдельных витков. По мере перемещения витков изоляция, разделяющая напряжение между витками, также может сдвигаться, позволяя виткам соприкасаться. При коротком замыкании нет I 2 R нагрев происходит в закороченном витке. В результате катушка с закороченным витком работает немного холоднее, чем другие катушки, и подвергается несколько меньшему тепловому расширению. При наличии нескольких коротких замыканий и, следовательно, нескольких катушек, работающих при более низких температурах, могут создаваться значительные силы «изгиба», которые влияют на балансировку ротора.

В то время как оба приводят к шортам, удлинение катушки и ракурс иногда путают. На фото ниже показано удлинение верхнего витка катушки. Обычно это происходит, когда в зоне конечного поворота предусмотрена неадекватная плоскость скольжения. Обычно верхние витки, а иногда и два верхних витка резко смещены от остальной части пакета катушек.

Напротив, ракурс обычно влияет на весь пакет катушек, при этом все витки постепенно смещаются. Ракурс — более сложное явление, и оно было более распространенным до использования в производстве катушек более прочной, содержащей серебро меди.По существу, когда ротор достигает скорости, большие силы вращения фиксируют медные витки в нужном положении. При наличии полных вращательных усилий прерыватель замыкается, на ротор подается питание, и начинается нагрев. Поскольку катушки фиксируются на месте из-за больших вращательных усилий, из-за нагрева в медных витках возникают сжимающие деформации, превышающие предел текучести.

Больше всего страдают верхние витки из-за более высоких вращательных нагрузок на эти витки из-за веса нижних медных витков.На машинах с воздушным охлаждением более высокие температуры в нижних 2/3 витка смещают точку максимального ракурса примерно на 1/3 вниз от верхнего витка. Когда гидромолот размыкается и машина отключается от линии, силы вращения рассеиваются, но устройству требуется некоторое время для охлаждения. Наконец, катушки остывают, но остаются в постоянно сжатом состоянии из-за имевшей место значительной деформации при сжатии. При повторяющихся циклах это сжатие может повториться, что значительно укорачивает большую часть всего набора витков.Это укорочение может привести к короткому замыканию, так как витки соседних катушек соприкасаются.

Вернуться к началу

Заблокированные вентиляционные каналы

Распространенной проблемой роторов генераторов с непосредственным охлаждением является засорение вентиляционных каналов. В этих машинах медь находится в непосредственном контакте с воздухом или водородным охлаждающим газом. Во многих случаях в медных витках делаются прорези, обеспечивающие радиальный поток охлаждающего газа. Изоляция витков между медными витками также должна иметь выточенные или перфорированные отверстия для выхода охлаждающего газа.Иногда эта витковая изоляция может проскальзывать или мигрировать по вентиляционным щелям в котле, препятствуя нормальному поступлению охлаждающих газов и нарушая тепловой баланс машины. На рис. 5 ниже показан вентиляционный канал в верхнем витке, частично заблокированный изоляцией витка. Если вентиляционный канал заблокирован, недостаточное охлаждение приводит к тому, что вся площадь змеевика нагревается. Это приводит к чрезмерному тепловому расширению даже за пределами предела текучести материала. Затем это приводит к вздутию, короткому замыканию и тепловому изгибу, как описано ранее, нарушая баланс ротора.

Поскольку тепловая схема ротора генератора очень важна, следует избегать внесения изменений в конструкцию без надлежащего анализа. Небольшие изменения в потоке или короткие замыкания в тепловом тракте могут вызвать большие температурные градиенты, вызывая проблемы с балансировкой ротора. Например, некоторые машины оснащены осевыми перегородками для обеспечения надлежащего потока в зоне. Если перегородка не герметизирована должным образом во время работы, области потока могут быть замкнуты накоротко, и тепловой баланс машины может быть нарушен.

Вернуться к началу

Недостаточное охлаждение, связанное с конструкцией

Недостаточное охлаждение медных проводников может привести к перегреву ротора и тепловому дисбалансу. Компанией автора были проведены исследования и анализ различных тепловых свойств содержимого пазов ротора генератора. Было обнаружено, что НОМЕКС из-за его превосходных теплоизоляционных характеристик имеет тенденцию «задерживать» тепло в щели, препятствуя надлежащему кондуктивному охлаждению.Это особенно актуально для роторов с обычным охлаждением и медными змеевиками, не контактирующими напрямую с охлаждающим газом. Подробный тепловой анализ конечных разностей показал, что некоторые конструкции пазов обеспечивают недостаточное охлаждение катушек ротора. На рис. 6 ниже показана одна из таких конструкций. Воздух плохой проводник тепла. В этой конструкции было обнаружено, что воздушный зазор в 0,020 дюйма вызывает нагрев обмотки. Для модернизации машина была перемотана изоляционным материалом с улучшенной теплопроводностью, что снизило пиковую температуру паза на 68%.

Вернуться к началу

Выводы

В заключение, были рассмотрены многие важные параметры, влияющие на дисбаланс ротора, и представлены предлагаемые профилактические меры. В первую очередь необходимо согласовать и соблюдать надлежащий стандарт балансировки и допуски. Навесные компоненты, которые крепятся или стягиваются к ротору генератора, должны быть сами по себе концентрическими и сбалансированными. Старые машины следует проверять на наличие трещин, которые могут нарушить балансировку ротора.Правильная установка пазовых клиньев имеет важное значение. Следует уделить должное внимание конструкционным материалам, способствующим максимальному охлаждению медных змеевиков. Качество изготовления является обязательным условием подгонки компонентов и обеспечения четких вентиляционных отверстий. Обеспечение и достижение этих параметров внесет значительный вклад в решение и устранение проблем, связанных с дисбалансом ротора генератора.

Вернуться к началу


Каталожные номера

ASTM 1894-5, 1995 г., «Стандартный метод испытаний статических и кинетических коэффициентов трения пластиковой пленки и листового материала», Ежегодный сборник стандартов ASTM.

Asztalos, PA, 1970, «Системы прямого охлаждения для роторов турбогенераторов с учетом максимальной мощности водородного охлаждения», IEEE Winter Power Meeting, NY.

Бодри Р.А., Хеллер П.Р. и Рими младший Х.К., 1951 г., «Улучшенное охлаждение обмоток турбогенератора», AIEE. Беддоуз, Норман А., 1971, «Балансировка больших роторов — машина и метод», «Проектирование силовой передачи».

Бернхард, Д.Л., «Практическое применение стандарта ISO 1940/1», «Требования к качеству балансировки жестких роторов», IRD, Колумбус, Огайо.Британский стандарт BS 5265: Часть 2: 1981, ISO 5406-1980, Механическая балансировка вращающихся тел, Часть 2. Методы механической балансировки гибких роторов, Стандарты BSI.

Коутс Р. и Пайл Б., 1945 г., «Работа больших турбогенераторов переменного тока».

для уменьшения деформации обмотки ротора», IEEE. ISO 11342, 1994, Механическая вибрация. Методы и критерии.

для механической балансировки гибких роторов, ANSI, Нью-Йорк.

Лафун, С.М., Хагг А.С., Дженти С.Х. и Хеллер П.Р., 1951 г., «Современная практика балансировки роторов больших турбин-генераторов», AIEE.

Лавджой, К., и Хендриксон, Г., 1996, «Баланс больших тандемных составных турбин с использованием анализа данных векторного сдвига с помощью персонального компьютера», Lovejoy Controls Corporation, Waukesha, WI.

Ньюэлл, Орал Л., 1985, «История и решение проблем вибрации генератора на станции Риверсайд», Семинар EPRI по надежности генератора.

Ноэст, Джон Г., 1944 г. «Предотвращение деформации обмотки ротора турбогенераторов», IEEE.

Розенберг, Л. Т., 1957, «Поток газа и теплопередача в машинах с кондуктивным охлаждением», Осеннее собрание AIEE, Чикаго, Иллинойс.

Селин, WG, 1954, «Перемотка генераторов переменного тока для повышения производительности», AIEE.

Сисмур, А., Мерфи, Р., Килпатрик, Н., и Шнайдер, М., 1991, «Материалы, свойства, конструкция и непрерывная эксплуатация винтажных генераторов центральной станции 1950-х годов», Семинар по профилактическому обслуживанию электродвигателей и генераторов EPRI, Скоттсдейл. , АЗ.

Вернуться к началу

Генератор прямого привода с внешним ротором и постоянными магнитами | Ветряная турбина с прямым приводом

 

Двигатель с внешним ротором отличается тем, что статор закреплен в среднем положении вала, а ротор вращается на периферии статора, которая также представляет собой потоковоздушную конструкцию с радиальным воздушным зазором. По сравнению с внутренней конструкцией ротора ротор и статор заменяют друг друга своим положением.Фигура. 1 представляет собой вид сверху генератора с внешним ротором. Статор называется внутренним статором внутри двигателя, а ротор находится снаружи двигателя, который называется внешним ротором.

Рисунок 1     Вид сверху на генератор с внешним ротором

Ниже показана анимация плоскости генератора внешнего ротора.

Анимация плоскости генератора внешнего ротора

На рис. 2 частичный вид статора и ротора.Внешняя окружность внутреннего сердечника статора равномерно распределена с множеством пазов для вставки обмоток. Внутренняя окружность внешнего ротора снабжена полюсами постоянных магнитов. И направление магнитного потока, как показано. Когда ротор вращается, обмотка отсекает магнитное поле, создавая потенциал.

Рисунок 2     Магнитопровод электрической машины с внешним ротором

Ветряная турбина с внешним ротором и постоянными магнитами с прямым приводом

Состав и конструкция ветряной турбины с постоянным магнитом и внешним ротором с прямым приводом описаны ниже.Структура представлена ​​моделью генератора с внешним ротором на постоянных магнитах. Левая фигура на рис. 3 представляет собой внутреннюю схему сердечника статора. Сердечник статора ламинирован пластиной из кремнистой стали с хорошей магнитной проницаемостью. По внешней окружности сердечника статора имеется множество прорезей, в прорези заделаны обмотки генератора. А обмотки распределяются по закону трехфазного распределения (рис. 3 справа).

Как правило, внешний ротор большого ветряного генератора с прямым приводом имеет от 30 до 40 пар магнитных полюсов, а количество пазов статора составляет от 180 до 240.Чтобы четко показать конструкцию внутреннего сердечника статора, количество пазов катушки в этой модели намного меньше, чем в реальном генераторе с прямым приводом.

Рис. 3     Сердечник и обмотка статора в генераторе с прямым приводом

Сердечник статора устанавливается на кронштейн статора. Рама статора имеет фланец, прикрепленный к раме гондолы на одном конце, а внешний вал ротора также является основным валом ветряной турбины на другом конце вала статора. Главный вал несет вес и силу ветра всего ветра. ротор и наружный ротор, а главный вал и фланец имеют высокую прочность (рис.4).

Рис. 4    Внутренняя конструкция статора генератора с прямым приводом

На рис. 5 показано поперечное сечение внешней конструкции ротора с изображением конструкции в двух направлениях. Внешний ротор представляет собой цилиндрическую втулку на внешней стороне статора, изготовленную из ферромагнитного материала. Внутренняя окружность «бочки» закреплена магнитным полюсом из постоянного магнита.«Ствол» — это магнитное ярмо ротора. Одним из преимуществ является то, что магнитный полюс относительно легко фиксируется, не спадает под действием центробежной силы, а внешнее ярмо ротора фиксируется на втулке ротора.

Рис. 5   Внешняя конструкция ротора генератора с прямым приводом

Внешний ротор устанавливается на главный вал генератора, образуя генератор с внешним ротором.На рис. 6 структура показана с двух сторон. Втулка внешнего ротора не только фиксирует внешний ротор, но и устанавливает весь ветродвигатель и подвергается большой нагрузке. Так он крепится на главном валу генератора через два больших подшипника.

Рис. 6      Конструкция генератора с внешним ротором и прямым приводом

Ветряная турбина с внешним ротором и постоянными магнитами с прямым приводом

При установке ветряной турбины гондола сначала поднимается на вершину башни.Каркас закреплен в гондоле. Фланец генератора прямого привода устанавливается на каркас (рис. 7).

Рис. 7    Каркас гондолы

Генератор поднимается на гондолу. Торцевой фланец гондолы генератора крепится к фланцу рамы (рис. 8).

Рис.8      Установка генератора с прямым приводом

Лопасть устанавливается на ступицу, образуя ветровой ротор. Ветряной ротор поднимается сбоку от генератора. Высокопрочный болт используется для фиксации фланца ступицы ротора и фланца внешней соединительной ступицы ротора. И ветровой ротор и внешний ротор могут вращаться синхронно. На внешней стороне ступицы находится спиннер, а в гондоле также есть электрический шкаф, система управления, система охлаждения двигателя, система измерения ветра и так далее.

На рис. 9 представлена ​​структурная схема модели ветровой турбины с постоянным магнитом и прямым приводом с внешним ротором.

Рис. 9     Внешний ротор ветряной турбины с постоянным магнитом и прямым приводом

Давайте посмотрим на анимацию ветряной турбины с прямым приводом и постоянным магнитом с внешним ротором. Понятно, как внешний ротор работает синхронно с ротором.

Анимация ветряной турбины с прямым приводом и постоянным магнитом с внешним ротором

 

8.5.29 — Диагностика неисправности обмотки ротора генератора экономит 500 тыс. фунтов стерлингов и снижает риск

  

Общая информация

Промышленность

Нефть и газ – Разведка и добыча

 

Тип актива

6.Электрогенератор 6 кВ с приводом от газотурбинного двигателя

Выпуск

Более глубокая диагностика, позволяющая избежать ненужного обслуживания после считывания высокой вибрации

Тип оборудования

Газотурбинный ротор с явным полюсом 4-полюсный генератор 34 МВА 50 Гц

Преимущество

Обоснование/решение о проведении капитального ремонта генератора с полной перемоткой ротора; ПЛЮС решение НЕ проводить аналогичный капитальный ремонт на другом генераторе.Экономия за счет уклонения от работы И предотвращения риска работы в течение 12 месяцев без резервного копирования

 

Роль и критичность оборудования

Эти два генератора используются в качестве основного источника питания для полной операционной платформы. Им обоим приближается к 30 годам, и были опасения относительно продолжительности их будущей жизни. Наблюдались какие-то странные явления, с высокой вибрацией в некоторых ситуациях. Платформа может работать только с одним генератором, но может накладывать ограничения на некоторые операции.

Ситуация, приведшая к этому расследованию

Были высказаны опасения по поводу того, требуется ли капитальный ремонт генератора, и если да, то какой. Был вызван производитель, и были проведены испытания обмоток статора, а также проведены некоторые незначительные корректирующие работы. Возможные предложения по соответствующим работам включали полную замену обмоток статора, которую можно было бы выполнить на месте, или приобретение полностью нового ротора и замену на месте.Каждый вариант по-разному влияет на стоимость работ, качество возможного ремонта и влияние на текущие операции на платформе.

Компании

Faraday Predictive было предложено провести тесты, при этом особый интерес представляло состояние ротора, в том числе возможность повреждения изоляции в обмотках ротора.

Тесты, проведенные Faraday Predictive, показали, что действительно был сигнал, указывающий на проблемы с обмоткой ротора — сигналы предполагали, что сила магнитного поля, создаваемого четырьмя полюсами, неодинакова.Учитывая, что проводка обмотки ротора пропускает один и тот же ток через обмотки на каждом полюсе, разница может возникнуть только в том случае, если в обмотках ротора были межвитковые замыкания.

Было принято решение снять генератор с платформы и отправить его в специализированную ремонтную мастерскую для полной разборки и восстановления, что обошлось примерно в полмиллиона фунтов стерлингов. Это показало, что действительно существует проблема межвитковых замыканий в роторе, которую можно было проверить только путем полной разборки, позволяющей измерять показания сопротивления ротора отдельно для каждого из четырех полюсов.Структура ротора с четырьмя выступающими полюсами хорошо видна на фотографии ниже:

Также наблюдалась коррозия меди обмоток с видимым прорывом изоляции, как видно здесь.

После того, как генератор был полностью отремонтирован и снова установлен на платформу, Faraday Predictive было предложено пройти еще один набор тестов. Они ясно подтвердили, что неисправность, замеченная до разборки, исчезла, одновременно подтверждая, что диагностическая интерпретация этих сигналов была правильной и что ремонт был выполнен удовлетворительно.

Кроме того, были проведены испытания второго генератора. Учитывая, что он того же возраста, что и первый, возникло подозрение, что он может страдать от аналогичных проблем, и серьезно рассматривался вопрос о его удалении для аналогичного капитального ремонта.

Система Faraday Predictive P100 показала, что не было никаких признаков такой же проблемы с этим вторым генератором, что означало, что операторы могли избежать затрат и сбоев, которые были бы связаны с капитальным ремонтом.

Помимо экономии в размере 500 000 фунтов стерлингов за счет отказа от капитального ремонта, оставление второго генератора в рабочем состоянии на платформе представляет собой значительное снижение риска, связанного с работой без запасного генератора. Учитывая, что затраты на простои платформы приближаются к $1 млн в день, этот фактор даже более значим, чем экономия прямых затрат на техническое обслуживание.

 

 

Подписаться

Введите адрес электронной почты ниже, чтобы подписаться на нашу рассылку.Вы можете легко отказаться от подписки в любое время.

Машиностроение | Необходим срочный капитальный ремонт ротора генератора из-за отсутствия технического обслуживания

Мы все принимаем электроэнергию как должное; зная, что у нас есть свет, отопление или музыка одним нажатием кнопки. Все зависит от электростанций, удовлетворяющих спрос, поскольку он колеблется в течение дня, что зависит от поддержания надежного генерирующего оборудования.

Для ирландской электростанции планировалось провести плановое техническое обслуживание генератора мощностью 42 МВт, который обеспечивает 50% генерирующей мощности объекта.Таким образом, время всегда является решающим фактором в этих проектах, поэтому тщательное планирование необходимо для минимизации времени простоя. Однако, когда первоначальные результаты выявили проблемы, выходящие за рамки планового обслуживания, потребовался срочный ремонт. Генератор был первоначально построен в 1997 году и сначала провел два года в Карибском море, прежде чем был установлен на ирландской электростанции. В рамках переезда машина была переведена с выходной частоты 60 Гц на 50 Гц.

Скоординированный подход

Проект ремонта координировался при содействии близлежащих объектов в Давентри, Абердине и Саутгемптоне.Распределение работы между различными сервисными центрами гарантирует, что каждая назначенная задача будет выполняться сервисным центром, который специализируется на каждой требуемой дисциплине. Это также позволяет выполнять несколько задач одновременно, что необходимо для достижения ожидаемого заказчиком короткого срока выполнения работ.

Группа инженеров из Абердина изготовила платформу, разобрала устройство, установила специальную шестерню для снятия ротора, затем сняла резьбу с ротора, который был отправлен обратно в сервисный центр.Статор был очищен перед тем, как было проведено полное исследование срока службы для определения целостности компонента. Проведенные испытания включали автономный частичный разряд, тангенциально-треугольный, герметичность клина, несовершенство расслоения сердечника и резонанс лобовой обмотки.

К сожалению, рекомендуемый график обслуживания генератора не соблюдался, что привело к ряду более серьезных проблем, обнаруженных во время планового обслуживания.

Выявление скрытых проблем

В сервисном центре первоначальное визуальное состояние генератора уже выявило некоторые неблагоприятные проблемы.Весь корпус ротора был покрыт ржавчиной, а алюминиевый клин одинарной длины подвергся коррозии и отслаивался по всей длине. Перед снятием стопорных колец были проведены электрические испытания в состоянии поставки.

Было обнаружено, что катушка поперечного соединения переместилась с оголенной медью всего в миллиметрах от заземленного вала. Катастрофический отказ произошел бы, если бы произошел контакт во время эксплуатации. Общая система изоляции ротора также оказалась очень плохой.Стопорные кольца подверглись коррозии, и оба не прошли проверку на проникновение ультрафиолетового красителя. Ультразвуковой контроль одинарного подшипника скольжения также показал сильное отслоение белого металла от исходного материала основы.

Специалисты по ремонту рекомендовали полностью отремонтировать ротор. Это должно было включать в себя полную разборку вплоть до поковки несущего винта, удаление всей ржавчины, очистку всех медных катушек, обработку новых стопорных колец, обработку набора новых клиньев ротора, повторное металлирование подшипника скольжения и перемотку устройства с использованием существующей меди.Первоначальный объем работ должен был быть выполнен за 25 дней, при таком изменении заказа полный ремонт и установка должны были быть завершены за 50 дней.

Сначала задача состояла в том, чтобы удалить отдельный пазовый клин длиной около 2,5 м. Коррозия и налипание разнородных металлов между клином и поковкой ротора не позволяли легко их удалить. Все клинья пришлось разделить пополам с помощью специальной фрезерной головки.

После того, как ротор был полностью разобран и очищен, отдельные детали были детализированы для обратного проектирования.Из-за деструктивного удаления клиньев ротора новые клинья были вырезаны из паза ковочного клина ротора.

Быстрое создание точных копий деталей

Как и при любой замене детали методом обратного проектирования, важно использовать тот же или более качественный материал, сохраняя при этом те же допуски, что и для оригинальной детали, чтобы гарантировать, что ротор работает и соответствует конструктивным критериям производителя оригинального оборудования (OEM). Анализ материала на клиньях соответствовал старому французскому стандарту для алюминиевого сплава, что потребовало значительного времени, чтобы найти необходимое количество и длину.Все работы по механической обработке проводились и контролировались на месте в сервисном центре Бирмингема.

Замена металла подшипника была поручена сервисному центру Саутгемптона. Зазоры подшипников для этого конкретного применения были рассчитаны, указаны инженерами и доставлены в Саутгемптон для включения в пакет работ по обеспечению качества.

Самая большая проблема заключалась в том, чтобы найти специализированные высокопрочные поковки из нержавеющей стали нужного размера, которые не всегда доступны.Только горстка кузнечных мастеров и производителей имеет опыт и знания для производства этих предметов. Типичный срок поставки поковок и механической обработки стопорных колец составляет около шести месяцев; это может быть дольше при приобретении у OEM-производителя.

Проектная группа смогла закупить пару поковок, отвечающих требованиям инженеров, из США, которые были доставлены в течение пяти дней. Чтобы свести к минимуму время, необходимое для завершения обработки, задача была разделена между сервисными центрами в Бирмингеме и Эйвонмуте.

Стопорные кольца были обработаны и проверены в течение 15 дней, включая время с момента заказа. Эти экстраординарные усилия позволили удержать общий график проекта ниже 50-дневного целевого показателя.

Обеспечение идеального баланса

Весь ротор был перемотан с новой изоляцией, а перекрёстное соединение было переработано, чтобы исключить любую миграцию в будущем. После полной перестройки ротор прошел электрические испытания и динамическую балансировку в высокоскоростной балансировочной яме.

Поскольку этот узел имел конструкцию с одним подшипником, был разработан и изготовлен короткий вал с цапфой для завершения упражнений на балансировку и превышение скорости. Этот массивный короткий вал был изготовлен и обработан в Давентри по чертежам и спецификациям инженеров.

Так как установка была практически новым ротором, на этом роторе в течение двух минут было проведено испытание на превышение скорости 120% в присутствии заказчика. Эта спецификация соответствует международным стандартам для новых роторов турбогенераторов.

Когда проект был почти завершен, инженеры вернулись на площадку, чтобы помочь с повторной сборкой генератора и провести испытания под нагрузкой на месте и повторный ввод в эксплуатацию, прежде чем проект будет успешно завершен.

Зульцер

www.sulzer.com

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этой статье? Вам следует подумать о том, чтобы поделиться контентом с нашей редакцией CFE Media и получить признание, которого заслуживаете вы и ваша компания.Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Взлетно-посадочная полоса| Система снятия и установки ротора генератора

«Взлетно-посадочная полоса»

Система снятия и установки ротора генератора специально разработана для S.T. Шплинт для снятия и установки ротора (поля) в генераторе электростанции. Система разработана с учетом различных размеров и сложной доступности генератора установки. Он был разработан с несколькими конфигурируемыми решениями, в которых используется гидравлика для толкания, вытягивания и позиционирования ротора на различных высотах.

Существующие методы снятия ротора со статора генератора очень трудоемки; для выполнения требуется большое количество операторов и высокий уровень координации. Благодаря этой системе с гидравлическим приводом время и трудозатраты, необходимые для снятия и установки ротора, могут быть значительно сокращены.
  • Основные преимущества этой системы:
  • Повышенная безопасность обслуживающего персонала и ротора
  • Не требуются тяжелые краны и тяжелые кирки.
  • Ротор испытывается, проверяется и хранится на рельсовой системе
  • во время простоя.

Основные компоненты системы снятия и установки ротора генератора

Платформа

• Платформа предназначена для выравнивания двухтактной системы с ротором. Его уникальная конструкция предназначена для оптимизации опорного давления на грунт и устойчивости платформы при снятом роторе. Вся платформа может храниться в 20-футовом транспортном контейнере для транспортировки и хранения.

Двухтактная система

•  Двухтактная система применяет гидравлическую силу, необходимую для втягивания и вдавливания ротора в статор. В состав системы входят две тележки, тележка, противовращательная коробка, блоки жесткости ротора и силовая установка. Каждая тележка оснащена 4-мя гидроцилиндрами подъема и опускания, 2-мя гидроцилиндрами перемещения влево-вправо и 2-мя гидронасосами. Всю двухтактную систему можно хранить в 20-футовом транспортном контейнере для транспортировки и хранения.

Модульная установка

•  Всю систему можно собрать и разобрать, используя только вилочный погрузчик.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.