Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую. (Лекция 7)

друг относительно друга (см. рис. 31). При перекрытии пластинами ротора пластин статора ёмкость максимальна, при установке пластин ротора между пластинами статора – мини-мальна. При увеличении ёмкости конденсатора С2 происходит заряд его по цепи верхняя обкладка С1–С2–VD2–нижняя обкладка С1. При уменьшении величины ёмкости С2 накоп-ленный в ней заряд возвращается в конденсатор С1 по цепи обкладка R конденсатора С2–С1–нагрузка–клемма «-U2» –VD1–обкладка S конденсатора С2. При дальнейшем повороте ротора происходит увеличение ёмкости конденсатора С2 и процессы в схеме повторяются.
Модель электростатического генератора приведена на рис. 32.

Мгновенные значения величин заряда q, напряжения U и тока i в конденсаторе связаны, как известно, соотношениями
q=Cu и
мгновенное значение электрической мощности
Напряжение на обкладках конденсатора С2 при максимальной величине ёмкости (С2макс), равно U1, а при минимальной (С2мин), - U2. Величина заряда, протекающего через конден-сатор за время Δt=t2-t1 изменения ёмкости от С2мин до С2макс
Генераторы используются, главным образом, для получения высоковольтного напряже-ния. Поэтому в качестве изолятора целесообразно использовать сверхвысокий вакуум. При использовании изоляции с электрической прочностью 40 кВ/мм и скорости вращения сталь-ного диска диаметром 480 мм в 50000 об/мин мощность генератора достигает 5 кВт. При повышении электрической прочности до 80…100 кВ/мм этот же диск будет генерировать мощность 20 кВт и более при удельной мощности до 2,2 кВт/кг. КПД генератора составляет 98…99%.

сети.
Трёхфазная обмотка ротора уложена в пазах, рав-номерно распределённых по окружности ротора.
При вращении ротора проводники его обмоток пе-ресекают магнитное поле машины, обусловленное остаточным потоком, что приводит к наведению в обмотках статора ЭДС, под действием которой начи-нает протекать ток от генератора в сеть.
Протекающий в обмотках статора ток усиливает поле машины, что способствует возрастанию ЭДС и увеличению тока, отдаваемого в сеть. Одновремен-но происходит возрастание нагрузочного момента М, противодействующего крутящему.
Электромеханические генераторы.
Преобразование механической энергии в электрическую может осуществляться как на пе-ременном, так и на постоянном токе. В качестве примера рассмотрим принцип работы трёх-фазной электрической машины (см. рис.32). В электрической машине одна из трехфазных обмоток (1) размещается на статоре 2, а вторая (3) – на роторе 4. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, который для улучшения магнитной связи между обмотками делается по возможности меньшим. Фазы обмотки статора AX, BY, CZ, уложенные в равномерно распределённые по окруж-ности статора пазы соединяют по схеме звезда или треугольник и подключают к трёхфазной

По достижении равенства крутящего и нагрузочного моментов скорость вращения, а, сле-довательно, и частота питающей сети стабилизируются. Дальнейшее возрастание тока на-грузки (а, следовательно, и нагрузочного момента) или уменьшение крутящего момента при-ведёт к снижению частоты вращения, вплоть до остановки машины. Принцип работы генератора постоянного тока поясним, используя рис. 33. Машина имеет явно выраженные полюсы N и S, на которых расположены обмотки возбуждения. Статор ма-шины насчитывает чётное количество полюсов, как правило, от двух до шести. Ротор маши-ны, называемый в машинах постоянного тока якорем, содержит равномерно распределён-ные по его окружности пазы, в которые уложена обмотка. Обмотка якоря выполнена замкну-той, симметричной.