日期:
显示带有标签的帖子 直流电机 . 显示所有帖子
显示带有标签的帖子 直流电机 . 显示所有帖子

2015年3月6日,星期五

发电机系统旋转磁场与电枢的区别

介绍

  • 发电机是将机械能转换为电能的电机。机械能来自可再生和不可再生的不同来源。 
  • 可再生能源来自自然界的自然力量,例如瀑布中的水流,河岸,风和洋流。 
  • 不可再生能源是通过锅炉系统和内燃机燃烧化石燃料而产生的。
发电机系统

在发电厂中,发电的最后阶段是 发电机系统 在变电站和开关场中分配电源之前。

发电机是按照电磁感应原理工作的,简而言之,电磁感应是通过以下三个关键组件来工作的:
  • 导体
  • 磁场
  • 相对运动
因此,

礼貌:www.electronic-tutorials.com

通过电磁感应,在   导体  当导体是  感动  in a 磁场。当负载连接到导体的端子时,电流将流过。
为了更加清楚,我们可以将以上语句与实际生成器的各个部分相关联,即:
  • 导体  - is the  电枢线圈  产生电压的地方。
  • 磁场   - 是个   励磁线圈  产生磁场的地方。当励磁线圈通过电刷触点通过外部直流电源(例如直流发电机或电池(励磁器))供电时,就会产生磁场。
  • 相对运动 -是来自  原动机 . 

旋转电枢发电机
  
典型的旋转磁场发生器图
  • 旋转中  电枢类型的发电机 定子中的励磁线圈 and place the 转子中的电枢线圈。在这种设置中,磁场是固定的,并且感应电压的线圈正在旋转。
  • 这种类型的发电机通常用在直流发电机系统中,因为不可能有来自定子的直流输出。

换向器安装在转子轴中

为什么在定子侧不可能有直流输出?

  • 直流发电机实际上是交流发电机,其中  换向器  安装在转子轴上。
  • 换向器随着轴的旋转将AC转换为DC。
  • 如果换向器保持静止不动,则它将无法工作。
为什么需要直流发电机?
  • 当需要稳定且大的直流电源且电池无法满足该要求时,直流发电机就很重要。
旋转磁场发生器

单词本身的意思是,产生磁体(磁场)的励磁线圈位于转子中,并通过原动机动作而移动。

这与发电机的旋转磁场类型完全相反,但这是工业上最常见的交流发电机类型。

典型的旋转磁场发生器图
  • 如图所示,励磁系统通过电刷触点向转子提供直流电源。 
  • 定子绕组中产生的交流电压的频率与转子磁场中的极数和轴的旋转速度成正比。

与旋转电枢相比,旋转磁场(固定电枢)有哪些优势?

  • 对于具有高达11 kV发电机电压水平的大型发电厂,旋转磁场是有利的,因为定子可以容纳大量导体以达到该电压水平。
  • 高压电枢应保持静止,可以通过将电枢线圈放入定子中来实现。由于集电环中的火花,在端子级旋转带有高压的线圈是有风险的。
  • 转子中的低电压水平具有较低的惯性,并且移动它所需的启动力也较小。
  • 如果高压通风设备是固定的,则可以轻松设计。
概括:
  • 发电机有两种主要类型,即旋转磁场和旋转电枢。
  • 旋转磁场在转子上具有磁场绕组,在定子中具有电枢。
  • 旋转电枢在转子中具有电枢,在定子中具有励磁绕组。
  • 旋转电枢仅用于直流发电机,因为在电枢静止时不可能获得直流输出。
  • 旋转磁场对于交流发电机特别适用于11kV及以上的高电压等级的工厂。
参考:

  • 反馈可分解机器手册
  • 直流电机 and Synchrounous Machines 1st Ed,作者:U.A Bakshi和MV Bakshi,2008年
  • www.electronic-tutorials.com

如何使用Prony制动器确定电动机的效率

 

介绍


电动机的效率根据电动机在一定时间内承受的负载百分比而变化。通常,交流电动机设计为在额定负载的50%到100%之间运行。但是,当电动机以75%的速度运行时,可以达到电动机的最大效率,超过此效率,电动机的效率就会开始下降。例如,当负载为7.5 HP时,一个10 HP的电动机可以达到峰值效率。


图1.电动机的效率图


如何计算电机效率?


顾名思义,电动机是将电能转换为机械能的电机。因此,我们可以说,在找到其效率时,我们需要知道为其产生的给定机械功率使用了多少电输入。

图2.电动机运行情况的描述(美国能源部)


Prony刹车测试


Prony制动器是一种可用于测量电动机轴中扭矩的设备。
  • 使用电压表,电流表和PF表的套件,将电动机的导线连接到该表的正确端子。或者,如果有可用的功率计,请使用此设备测量电动机的功耗。
  • 将插拔式制动器连接到电动机的轴上。

图3. Prony Brake(汉普顿训练器材)

  • 空载启动电动机 (这意味着prony制动负载机制感应为零 在这段时间内的扭矩) 并让电动机运行到其额定速度,
  • 在电动机全速运行时,应缓慢激活叉形制动器的负载机构调节装置,以将负荷引入电动机(皮带系统,电磁式或液压式)。

    要确定电动机在任何负载(低于其额定负载)下的效率,请执行以下步骤:


    1.调整插页式制动器的负载机制,以达到电动机的百分比负载。 

    使用公式:
    • HP =扭矩x RPM / 5252
    • 其中:功率=马力;扭矩= ft-lb;速度= RPM
    例子:

    确定20 HP四极电机在其额定负载的25%下运行时的效率。
    注意:当电动机负载为其额定负载的25%时,RPM降至1700
    • 负载百分比= 20 HP x 25%= 5 HP
    • 因此,所需的扭矩为T =(HP x 5252)/ RPM
    • T =(5马力x 5252)/ 1700 = 15.44英尺磅
    • 注意:在电机负载为额定负载的25%的情况下,使用转速表确定实际速度。
    2.找到额定负载的25%的扭矩后,检查功率计读数或电压表,电流表和功率计的读数组合。 

    情况1:使用功率计
    • 引脚=功率计读数
    • out = 5 HP
    • 将5瓦转换为瓦= 5 x 746 = 3730
    • 效率= 3730 W /瓦特表读数x 100%
    情况2:使用电压表,电流表和功率计组合
    • 针= 1.73 x V x I x pf(用于三相电动机)
    • 引脚= V x I x pf(对于单相电动机)
    • 效率= 3730 W /引脚x 100%
    注意:V,I和pf的值是电动机运行时仪表的实际读数。
      
    3.如果要了解电动机的效率(例如30%,70%或100%),请重复相同的过程。

    损失类型


    与电动机运行相关的损失为
    • 定子铜损-由于定子中的导体
    • 转子铜损-由于转子中的导体
    • 铁芯损耗-由于电动机铁芯中的磁损耗。
    • 摩擦损耗-由于电机旋转时的物理接触而引起。
    电动机的效率会随着时间的流逝而降低,并且无法达到设计的原始效率,这有几个原因。例如:
    1. 由于电动机的老化,有时转子的对准不再与原始对准类似,因此电动机的摩擦损失增加。
    2. 当电动机被烧毁并要修理时,导体的质量与原始质量不一样。
    3. 电机的铁芯劣化。

    概括

    •  Prony制动测试是确定电动机实际效率的方法之一。
    • 电动机的寿命和不当维修可能会降低电动机的效率。
    • 适当的预防性维护可使电动机的效率与原始效率非常相似。

    参考

    • 设计协助公司 
    • 反馈培训设备
    • 美国能源部

    热门帖子