Generator sincron fără perii
Un generator sincron fără perii este o mașină sincronă. care funcționează numai în modul generator, în care rotorul are un ansamblu colector-perie, iar curentul în câmpul de înfășurare (rotor) este indus datorită câmpului magnetic alternativ produs de principal și / sau stator filială înfășurării.
Există mai multe implementări practice ale unui generator sincron fără perii, care diferă în ceea ce privește inducerea curentului în bobina de excitație și reglarea tensiunii la bornele de ieșire.
Generatoare cu excitație compusă la capacitatea de compensare
Cel mai simplu pentru implementarea tehnică este un generator fără perii cu excitație compusă și o capacitate de compensare conectată la o înfășurare suplimentară. Un astfel de generator este o mașină sincronă cu poli deschis, cu o înfășurare de excitație în rotor.
Bobina de excitație este împărțită în două secțiuni, ale căror capete sunt închise printr-o diodă. Astfel, curentul indus în bobina excitației poate curge doar într-o direcție, creând un câmp magnetic constant.
Statorul are două înfășurări: o înfășurare primară și una suplimentară. Sarcina este conectată la înfășurarea principală. Un condensator compensator este conectat la înfășurarea suplimentară. Înfășurarea principală necesită 2/3 din sloturile pentru stator și o treime din canelurile suplimentare.
Generatorul funcționează după cum urmează. La începutul rotației rotorului nu există curent în bobine. Cu toate acestea, miezurile magnetice ale statorului și ale rotorului au o magnetizare reziduală. Datorită acestuia din urmă, un curent este indus în bobine. Deoarece datorită diodelor, curentul în bobina rotorului poate curge numai într-o singură direcție, circuitul magnetic al rotorului începe să fie magnetizat. În acest caz, câmpul magnetic rotativ produs de rotor induce o forță electromotoare în înfășurările statorului. Deoarece înfășurarea suplimentară a statorului este încărcată pe condensator, curentul alternativ începe să curgă prin el. Acest curent alternativ produce un câmp magnetic alternator, dar nu rotativ, care induce o forță electromotoare în bobina rotorului. Sub acțiunea acestei forțe electromotoare, un curent apare în bobina rotorului, care este rectificat de diode și chiar mai mult magnetează rotorul. Aceasta, la rândul său, determină o creștere a forței și curentului electromotor în bobinele statorului, care, la rândul său, chiar mai mult magnetează rotorul. Procesul de excitație se dezvoltă avalanșal înainte de introducerea miezului statorului și a rotorului în modul de saturație. Forța electromotoare a valorii nominale apare în înfășurarea principală a statorului. Generatorul este gata de încărcare.
Când sarcina este conectată la înfășurarea principală, în ea apare un curent care creează propriul câmp magnetic. Dacă excitarea generatorului a rămas la un nivel anterior, atunci tensiunea la bornele de ieșire ar scădea din două motive: scăderea de tensiune pe rezistența internă și deplasarea câmpului magnetic în raport cu axa înfășurării statorului. Cu toate acestea, înfășurările statorului sunt dispuse astfel încât axele lor magnetice să fie rotite la 90 de grade. Datorită acestui fapt, câmpul magnetic al rotorului se rotește în direcția înfășurării principale, ceea ce mărește EMF-ul de inducție. Curentul mai mare al bobinei principale - cu atât este mai mare rotația câmpului magnetic al rotorului. Astfel, tensiunea de ieșire a generatorului este stabilizată. Această metodă de reglementare se numește compus.
Generatorul cu excitație compusă este simplu în proiectare, are o greutate redusă și un cost redus, ceea ce a determinat o aplicare largă în unitățile portabile de benzină și electrică ("centrale electrice de benzină"). În același timp, acest tip de generator are un număr de dezavantaje, și anume:
- generatorul poate fi numai monofazat;
- În cazul conectării la un generator de sarcină cu caracter de rezistență neliniară (de exemplu, un încălzitor conectat printr-o diodă), procesul de compunere este întrerupt - tensiunea la ieșirea generatorului poate fi supraestimată.
- eficiență generatorul este relativ scăzut, deoarece o parte esențială a energiei câmpului magnetic alternativ este pierdută în inversarea magnetizării a circuitelor magnetice care funcționează într-un mod apropiat de saturație.
Generatoare cu excitație independentă
Dezavantaje generatoare cu excitație compus și compensare capacitiv sunt eliminate în generatoarele brushless cu excitație independentă. În acest caz, transmisia înfășurării de excitație a energiei electrice (sub formă de curent alternativ) are loc printr-un transformator rotativ, o putere de rectificare de curent alternativ la înfășurarea în rotorul de excitație se produce datorită redresor. Astfel de generatoare sunt mai complicate în proiectare (este nevoie de un transformator rotativ). Reglarea tensiunii poate fi efectuată fie prin amestecare, fie prin utilizarea unui regulator electronic.