يتم توليد التيار المتناوب للتردد الصناعي في محطات توليد الطاقة بواسطة مولدات متزامنة للآلات الكهربائية مصممة خصيصًا لهذا الغرض. يعتمد مبدأ تشغيل هذه الوحدات على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية التي تنتجها التوربينات البخارية أو الهيدروليكية إلى كهرباء ذات تيار متردد.

الجزء الدوار من المحرك أو الدوار هو مغناطيس كهربائي، والذي ينقل المجال المغناطيسي المتولد إلى الجزء الثابت. هذا هو الجزء الخارجي من الجهاز، ويتكون من ثلاث ملفات من الأسلاك.

ينتقل الجهد من خلال فرش وحلقات العاكس. تدور حلقات الدوار النحاسية في نفس الوقت مع العمود المرفقي والدوار، مما يؤدي إلى ضغط الفرش عليهما. وهذه بدورها تظل في مكانها، مما يسمح بنقل التيار الكهربائي من العناصر الثابتة للمولد إلى الجزء الدوار.

ينتج المجال المغناطيسي بهذه الطريقة، والذي يدور عبر الجزء الثابت، تيارات كهربائية تشحن البطارية.

النماذج الشعبية لمولدات اللحام التيار المتناوب:

مولد كهرباء التيار المتناوب

يوجد الآن العديد من أنواع الحث المختلفة مولدات كهرباء. لكنها جميعا تتكون من نفس الأجزاء الأساسية. هذا، أولاً، مغناطيس كهربائي أو مغناطيس دائم يخلق مجالًا مغناطيسيًا، وثانيًا، ملف يتم فيه إحداث متغير المجالات الكهرومغناطيسية- القوة الدافعة الكهربائية (في نموذج المولد المدروس يكون هذا إطارًا دوارًا). نظرًا لأن المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة في المنعطفات المتصلة بالسلسلة تتراكم، فإن سعة المجال الكهرومغناطيسي المستحث في الإطار تتناسب مع عدد اللفات فيه. كما أنه يتناسب مع سعة التدفق المغناطيسي المتناوب (Фm = BS) خلال كل دورة.

مبدأ تشغيل المولد التيار المتناوبالتالي. للحصول على تدفق مغناطيسي كبير، تستخدم المولدات نظامًا مغناطيسيًا خاصًا يتكون من قلبين مصنوعين من الفولاذ الكهربائي. يتم وضع اللفات التي تولد المجال المغناطيسي في فتحات أحد النوى، والملفات التي يتم فيها تحفيز المجال المغناطيسي تكون في فتحات الآخر. يدور أحد النوى (عادةً ما يكون داخليًا) مع لفاته حول محور أفقي أو رأسي. ولهذا السبب يطلق عليه الدوار. يُطلق على النواة الثابتة مع لفها اسم الجزء الثابت. يتم جعل الفجوة بين قلب الجزء الثابت والدوار صغيرة قدر الإمكان لزيادة تدفق الحث المغناطيسي.

في نموذج المولد الموضح في الشكل، يدور إطار سلكي، وهو عبارة عن دوار (على الرغم من عدم وجود قلب حديدي). يتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة مغناطيس دائم ثابت. بالطبع، يمكن للمرء أن يفعل العكس: قم بتدوير المغناطيس واترك الإطار بلا حراك.

في المولدات الصناعية الكبيرة، فإن المغناطيس الكهربائي، وهو الجزء المتحرك، هو الذي يدور، بينما يتم وضع اللفات التي يتم فيها تحفيز المجال الكهرومغناطيسي في فتحات الجزء الثابت وتبقى ثابتة. الحقيقة هي أنه يجب توفير التيار للدوار أو إزالته من ملف الدوار إلى دائرة خارجية باستخدام جهات الاتصال المنزلقة. للقيام بذلك، تم تجهيز الدوار بحلقات انزلاقية متصلة بنهايات لفه.

رسم بياني 1. المخطط الهيكلي المولدحاضِر

يتم ضغط الألواح الثابتة - الفرش - على الحلقات وتوصيل لف الدوار بالدائرة الخارجية. إن القوة الحالية في ملفات المغناطيس الكهربائي التي تخلق المجال المغناطيسي أقل بكثير من التيار الذي يوفره المولد للدائرة الخارجية. ولذلك، فمن الأكثر ملاءمة لإزالة التيار المتولد من اللفات الثابتة، ومن خلال الاتصالات المنزلقة لتوفير تيار ضعيف نسبيا للمغناطيس الكهربائي الدوار. يتم إنشاء هذا التيار بواسطة مولد تيار مباشر منفصل (المثير) يقع على الجانب الأيسر من العمود (حاليًا، يتم توفير التيار المباشر في أغلب الأحيان إلى الملف الدوار من الملف الثابت لنفس المولد من خلال مقوم).

في المولدات منخفضة الطاقة، يتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة مغناطيس دائم دوار. في هذه الحالة، ليست هناك حاجة إلى حلقات وفرش على الإطلاق.

يتم تفسير ظهور المجالات الكهرومغناطيسية في اللفات الثابتة من خلال ظهور مجال كهربائي دوامي فيها، ناتج عن تغير في التدفق المغناطيسي عندما يدور الجزء المتحرك.

مولد التيار الكهربائي الحديث عبارة عن هيكل مثير للإعجاب مصنوع من الأسلاك النحاسية والمواد العازلة والهياكل الفولاذية. بأبعاد تصل إلى عدة أمتار، يتم تصنيع الأجزاء الأكثر أهمية للمولدات بدقة مليمترية. لا يوجد في أي مكان في الطبيعة مثل هذا المزيج من الأجزاء المتحركة التي يمكنها توليد الطاقة الكهربائية بشكل مستمر واقتصادي.

التيار المتناوب

يتم دفع عمود المولد إلى الدوران من بكرة مثبتة على العمود المرفقي للمحرك بواسطة حزام V. نسبة نقل الحزام V هي 1.7-2.0. عندما تتحرك السيارة، فإن سرعة دوران العمود المرفقي في وضع الخمول للمحركات الحديثة هي 500-600 دورة في الدقيقة، والسرعة القصوى هي 4000-5000 دورة في الدقيقة. وبالتالي، فإن عامل التغيير في سرعة المحرك، وبالتالي عمود المولد، يمكن أن يصل إلى 8 - 10. يعتمد جهد المولد على سرعة دوران عموده. كلما زاد التردد، زاد جهد المولد. ومع ذلك، جميع المعدات الكهربائية للسيارة، وخاصة المصابيح والأجهزة

تم تصميم الأجهزة ليتم تشغيلها من جهد مباشر يبلغ 12 أو 24 فولت. ويتم الحفاظ على جهد ثابت للمولد، بغض النظر عن التغيرات في سرعة الدوران وحمل المولد (تشغيل المستهلكين)، بواسطة جهاز خاص يسمى الجهد منظم.

عندما تنخفض سرعة المحرك إلى أقل من 500-700 دورة في الدقيقة، يصبح جهد المولد أقل من جهد البطارية. إذا لم يتم فصل البطارية عن المولد، فسوف تبدأ في التفريغ إلى المولد، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة عزل اللفات المولد وتفريغ البطارية. عند زيادة سرعة المحرك، من الضروري إعادة توصيل المولد بالنظام الكهربائي. يتم تشغيل المولد على النظام الكهربائي عندما يكون جهده أعلى من جهد البطارية، ويتم فصل المولد عن الشبكة عندما يكون جهده أقل من جهد البطارية، بواسطة جهاز خاص يسمى مرحل التيار العكسي.

تم تصميم المولد لتوفير قيمة تيار قصوى معينة لمولد معين، ومع ذلك، إذا كان هناك خلل في نظام المعدات الكهربائية (البطارية الفارغة، دائرة كهربائية قصيرة، وما إلى ذلك)، فيمكن للمولد توفير تيار أكبر من التيار الذي تم تشغيله تم تصميمه. سيؤدي التشغيل المطول للمولد في هذا الوضع إلى ارتفاع درجة حرارة وحرق العزل المتعرج. لحماية المولد من التحميل الزائد، يتم استخدام جهاز خاص يسمى محدد التيار.

يتم دمج الأجهزة الثلاثة - منظم الجهد ومرحل التيار العكسي ومحدد التيار - في جهاز واحد يسمى منظم التتابع.

في بعض المولدات، على سبيل المثال G-250، قد يكون هناك غياب لمرحل التيار المتردد ومحدد التيار، ولكن تصميم المولد يحتوي على أجهزة تؤدي وظائف هذه الأجهزة.

في التين. يوضح الشكل 1 جهاز مولد التيار المتردد G-250. يحتوي المولد على الجزء الثابت 6 مع لف ثلاثي الطور مصنوع على شكل ملفات منفصلة مثبتة على أسنان الجزء الثابت. تحتوي كل مرحلة على ستة ملفات متصلة على التوالي. ترتبط ملفات الطور للجزء الثابت بنجمة، وترتبط أطراف خرجها بوحدة المقوم 10.

جهاز المولد G-250 الحالية

يتكون غلاف الجزء الثابت من ألواح فولاذية كهربائية فردية. يتم تصنيع ملف الإثارة 4 للمولد على شكل ملف ويتم وضعه على جلبة فولاذية من أعمدة الدوار على شكل منقار 13. يتم تصنيع جلبة أعمدة الدوار على شكل منقار وحلقات الانزلاق 5 تم تثبيته بشكل صارم على عمود الدوار 3 (اضغط على التخريش). يشكل المجال المغناطيسي الناتج عن لف الإثارة، الذي يمر عبر نهايات القطبين على شكل منقار، القطبين الشمالي والجنوبي على الدوار (الشكل 2) (إي في ميخائيلوفسكي، "تصميم السيارة"، ص 163).

عندما يدور الجزء المتحرك، يتقاطع المجال المغناطيسي لأقطاب الجزء المتحرك مع لفات ملفات الجزء الثابت، مما يؤدي إلى توليد قوة دافعة متغيرة في كل مرحلة.

دائرة التصحيح التيار المتناوب

يتم توفير التيار في ملف الإثارة من خلال الفرش 8 (الشكل 1) وحلقات الاتصال 5 ، والتي يتم لحام نهايات ملف الإثارة بها. يتم تثبيت الفرش في حامل الفرشاة 9.

يتم تثبيت الجزء الثابت للمولد بمسامير ربط بين الأغطية 1 و7، والتي تحتوي على أقواس لتوصيل المولد بالمحرك. يوجد في الغطاء 1 على جانب محرك الأقراص في الأعلى فتحة ملولبة لربط شريط الشد، والذي يتم من خلاله ضبط شد حزام تشغيل المولد. الأغطية مصبوبة من سبائك الألومنيوم.

من أجل تقليل التآكل، تم تقوية مقعد محمل الكرة في الغطاء الخلفي 7 والفتحات الموجودة في دعامات الغطاء ببطانات فولاذية.

تم تجهيز الأغطية بمحامل كروية 2 و12 مع موانع تسرب مزدوجة الجوانب ومواد تشحيم طوال فترة خدمة المحمل.

يتم تثبيت مروحة خارجية 14 (الشكل 1) وبكرة 15 على الطرف البارز من عمود الدوار 3. تحتوي الأغطية على نوافذ تهوية يمر من خلالها هواء التبريد. يكون اتجاه حركة هواء التبريد من الغطاء الموجود على جانب حلقات الانزلاق إلى المروحة.

يتم تركيب وحدة مقوم 10، مجمعة من صمامات السيليكون (الثنائيات) مما يسمح بدرجة حرارة تشغيل للمبيت بالإضافة إلى 150 درجة مئوية، في الغطاء على جانب حلقات الاتصال.

أنواع وحدات المعدل

وحدة المعدل VBG-1. (الشكل 4) يتكون من ثلاث كتل أحادية متصلة بدائرة مقوم ثلاثية الطور كاملة الموجة

يتم وضع كل صمامين مقومين في كتلة واحدة، والتي تعمل في نفس الوقت كمبرد ونواة موصلة للنقطة الوسطى للدائرة 3. يوجد في جسم المبرد أحادي الكتلة 4 مقبسان حيث تكون تقاطعات p-n لصمامات المقوم تجميعها. في أحد المقبسين، يكون لوصلة pn منطقة p على الجسم، وفي الآخر منطقة n. تحتوي مناطق الانتقال المعاكسة على خيوط مرنة 9، والتي تربط الكتلة الأحادية بالحافلات المتصلة 2. ويتم توصيل الناقل السلبي لوحدة المقوم بغلاف المولد. في التصميمات اللاحقة لكتل ​​المقوم BPV-4-45 (الشكل 4، ب) لتيار 45 أمبير، يتم استخدام صمامات السيليكون من النوع VA-20، والتي يتم ضغطها في المشتتات الحرارية 12 ذات قطبية سلبية وإيجابية، وثلاثة صمامات لكل منهما. يتم عزل المشتتات الحرارية عن بعضها البعض بواسطة البطانات العازلة البلاستيكية 13. ولا يتجاوز التيار العكسي للصمامات 3 مللي أمبير وللكتلة المجمعة -10 مللي أمبير. بالنسبة للمولدات ذات الطاقة القصوى التي تصل إلى 1200 فولت (G-228)، يتم استخدام كتل مقوم السيليكون VBG-7-G لتيار 80 أمبير (الشكل 4، ج) أو BPV-7-100. تستخدم كتل BPV-7T وBPV-7-100 صمامات VA-20، اثنان على التوازي في كل ذراع، وستة صمامات في كل مشتت حراري. يظهر الشكل 1. كتلة BPV-7-100 بتيار 100 أمبير ودائرتها الكهربائية. 4، ز.

لتقليل مستوى التداخل اللاسلكي في الكتل VBR-7-G وBPV-7-100، يتم تركيب مكثف بسعة 4.7 ميكروفاراد بالتوازي مع أطراف المولد "+" و"-". يظهر الشكل العام لصمام BA -20 في الشكل. 5. التيار المقنن للصمام هو 20 أ. لتبسيط الدائرة والتوصيلات الكهربائية، تتوفر الصمامات في نسختين - مع قطبية مباشرة وعكسية للعلب (الشكل 5، ب). في الصمامات ذات القطبية المباشرة سيكون هناك "+" للتيار المعدل على الجسم، وفي الصمامات ذات القطبية العكسية سيكون هناك "-" للتيار المعدل.

تختلف صمامات القطبية المباشرة والعكسية في لون العلامات المطبقة على الجزء السفلي من السكن. الصمامات ذات القطبية المباشرة: ("+" على الجسم) مميزة بالطلاء الأحمر، والصمامات ذات القطبية العكسية ("-" على الجسم) مميزة بالطلاء الأسود.

صمام السيليكون VA-20

تظهر الدائرة الكهربائية لتوصيل ملفات المولد والمقومات في الشكل 3، أ. عندما يدور دوار المولد، يتم إحداث جهد متناوب في كل مرحلة، والتغير الذي يحدث خلال فترة واحدة موضح في الشكل. 3، ب. بعد الاستقامة، ستأخذ منحنيات جهد الطور الشكل الموضح في الشكل. 3، ج. سيكون الجهد المصحح ثابتًا تقريبًا (السطر 1 في الشكل 3، ج)، وسيكون تردد تموج الجهد المصحح أكبر بست مرات من التردد في ملفات الطور (Yu.I. Borovskikh، "Design of Automobiles, " ص 183).

مع زيادة سرعة الدوران، يزداد تردد التيار المستحث في ملفات الطور للمولد التيار المتناوب، وتزداد المقاومة الحثية لللفات. لذلك، عند التردد العالي لدوران الجزء المتحرك، عندما يتمكن المولد من توفير أقصى قدر من الطاقة، لا يوجد خطر التحميل الزائد عليه، حيث أن تيار المولد محدود بسبب زيادة المفاعلة الحثية لملفاته. هذه ظاهرة في المولدات التيار المتناوبوتسمى خاصية ضبط النفس. تم تصميم مولدات السيارات G-250 وG-270 وG-221 وغيرها بطريقة لا تتطلب محددًا للتيار.

إن خاصية الصمامات لتمرير التيار في اتجاه واحد فقط (من المولد إلى البطارية) تلغي الحاجة إلى تثبيت مرحل تيار عكسي في منظم التتابع. وبالتالي فإن منظم التتابع يعمل مع مولد السيارة التيار المتناوب، يمكن استخدام منظم الجهد فقط. يؤدي هذا إلى تبسيط التصميم بشكل كبير ويقلل من حجم ووزن وتكلفة منظم التتابع. تظهر في الشكل 1 مسارات التيار من خلال صمامات المقوم حيث تمر ملفات المرحلة الأولى عبر القطبين الشمالي والجنوبي للدوار. 3، والسهام. كما يتبين من الرسم البياني، إذا كان هناك تيار في ملفات الطور الأول يتناوب في الاتجاه، فإن التيار في دائرة الحمل (Rн) سيكون ثابتاً. وتحدث العملية بالمثل في مراحل أخرى.

ثانيا. الذي - التي. مولد كهرباء

الأعطال والأعطال في المولد هي: دائرة مفتوحة أو قصيرة في الجزء الثابت للمولد أو في لف الإثارة، وكسر ملامسة الفرش مع الحلقات وإثارة الفرش، وتآكل محامل المولد، وكسر أو إضعاف زنبرك حامل الفرشاة، انهيار الثنائيات في المعدل، وإضعاف التوتر (التوتر المفرط) لحزام القيادة

يتم اكتشاف أعطال المولد من خلال قراءات مقياس التيار الكهربائي أو مصباح التحذير. إذا كان المولد معيبًا، فسيظهر مقياس التيار الكهربائي تفريغًا، وسيضيء ضوء التحذير عند تشغيل المحرك. يحدث فقدان الاتصال بين الفرش والحلقات بسبب التلوث أو الاحتراق أو التآكل أو التقطيع أو تآكل الفرش، بالإضافة إلى إضعاف أو كسر نوابض ضغط الفرشاة. يجب مسح الحلقات الملوثة بقطعة قماش نظيفة، ويجب تنظيف الحلقات المحترقة بورق زجاجي، ويجب استبدال الفرشاة البالية بفرشاة جديدة وفركها فوق الحلقة.

ثالثا. تشخيص المولدات

يأتي تشخيص المولدات للتحقق من الجهد المحدد ووظيفة المولد. لإجراء هذه العملية، يجب عليك توصيل الفولتميتر بالتوازي مع المستهلكين الحاليين. يتم فحص الجهد المحدد مع تشغيل المستهلكين الحاليين (المصابيح الجانبية والأضواء الجانبية) وزيادة سرعة المحرك. يجب أن يكون في حدود 13.5-14.2 فولت. يتم تقييم أداء المولد من خلال الجهد عند تشغيل جميع المستهلكين بسرعة دوران تتوافق مع الخرج الكامل للمولد، والذي يجب أن يكون 12 فولت على الأقل. ، لا يمكن لتقنية الاختبار هذه تحديد الأعطال المميزة للمولد، على الرغم من أنها نادرة، مثل انقطاع أو ماس كهربائى للملفات الثابتة إلى الأرض، وكسر أو انهيار الثنائيات المعدل، بسبب الاحتياطيات الكبيرة لأداء المولد.

يمكن التعرف بسهولة على هذه العيوب من خلال المظهر المميز لرسومات الذبذبات المرتبطة في المقام الأول بزيادة نطاق تقلبات الجهد. عندما يعمل المولد بشكل صحيح، فإن نطاق تقلبات الجهد في الشبكة لا يتجاوز 1-1.2 فولت، والذي يتم تحديده من خلال التضمين الدوري للملف الأولي لملف الإشعال في دائرة الحمل. يمكن قراءة ذلك بسهولة من مخطط الذبذبات الخاص بجهاز اختبار المحرك (Elkon S-300، Elkon S-100A، K-461، K-488).

مع وجود صمام ثنائي مكسور (مختصر) ، نتيجة لخصائصه التصحيحية ، يزداد نطاق تقلبات الجهد إلى 2.5-3 فولت مع انخفاض عام في تردد تذبذباته. لا يتغير متوسط ​​\u200b\u200bمستوى الجهد الذي يظهره مقياس الفولتميتر، ومع ذلك، فإن ارتفاع الجهد يؤدي إلى انخفاض في متانة البطارية والعناصر الأخرى للمعدات الكهربائية (V.L. Rogovtsev، "تصميم وتشغيل المركبات الآلية،" ص 391).

وبالتالي، فإن الاستخدام المتزامن لمرسمة الذبذبات ومقياس الفولتميتر يسمح لك بتشخيص المولدات ومنظمات الترحيل بسرعة وموضوعية التيار المتناوب. تؤدي زيادة جهد المولد بنسبة 10-12% أكثر من الجهد المقدر إلى تقليل عمر البطارية بمقدار 2-3 مرات.

يتم استبدال أو إصلاح المولد المعيب في متجر كهربائي، ويتم ضبط الجهد المحدد لمنظم الترحيل من خلال شد زنبرك عضو الإنتاج، وإذا لم يكن ذلك ممكنًا، يتم أيضًا استبدال منظم التتابع. يتم تنظيم منظمات ترحيل الترانزستور غير التلامسية فقط في ظروف المحلات الكهربائية.

29 مولدات كهربائية التيار المتناوب

إن المجالات العلمية التي أثبتت الأبحاث فيها أنها مثمرة كما هو الحال في مجال التيارات عالية التردد قليلة العدد. إن الخصائص الفريدة لهذه التيارات والطبيعة المذهلة للظواهر التي أظهرتها جذبت انتباه الجميع على الفور. أبدى العلماء اهتمامًا بالبحث في هذا المجال، وأصبح المهندسون مهتمين بآفاق تطبيقهم الصناعي، ورأى الأطباء فيهم وسيلة طال انتظارها لعلاج الأمراض الجسدية بشكل فعال. منذ نشر أبحاثي الأولى في عام 1891، تمت كتابة مئات المجلدات حول هذا الموضوع، وتم استخلاص عدد لا يحصى من الاستنتاجات فيما يتعلق بهذه الظاهرة الجديدة. ومع ذلك، فإن هذا الاتجاه العلمي والتكنولوجي لا يزال في بداياته، والمستقبل يحمل في أعماقه شيئًا أكثر أهمية بما لا يقاس.

لقد كنت مدركًا منذ البداية للحاجة الملحة إلى أدوات فعالة لتلبية المتطلبات المتزايدة بسرعة، وفي غضون ثماني سنوات، مع الوفاء المستمر بالوعود التي قطعتها سابقًا، قمت بتطوير ما لا يقل عن خمسين نوعًا من محولات التيار المتردد، أو المولدات الكهربائية، مثاليون من جميع النواحي، وقد وصلوا إلى حد الكمال، حتى الآن لم يتمكن أي منهم من إجراء أي تحسينات مهمة. لو استرشدت بالاعتبارات العملية، ربما كنت سأفتتح مشروعًا رائعًا ومربحًا، يقدم خدمات مهمة للإنسانية على طول الطريق. ولكن قوة الظروف والاحتمالات غير المسبوقة لتحقيق إنجازات أعظم وجهت جهودي في اتجاه مختلف. والآن سيصل كل شيء إلى النقطة التي سيتم فيها بيع الأجهزة قريبًا في السوق والتي تم إنشاؤها بشكل غريب قبل عشرين عامًا!

تم تصميم هذه المولدات خصيصًا للعمل في شبكات الإضاءة التي تعمل بالتيار المستمر والتيار المتردد، مما يؤدي إلى إنشاء تذبذبات مخمدة وغير مخمدة مع ضبط التردد والسعة والجهد على نطاق واسع. إنها مدمجة ومستقلة ولا تحتاج إلى صيانة لفترة طويلة وستعتبر مريحة ومفيدة للغاية في مجالات مختلفة، على سبيل المثال، التلغراف اللاسلكي والهاتف؛ لتحويل الطاقة الكهربائية. لتكوين المركبات الكيميائية عن طريق الاندماج والإضافة؛ لتخليق الغاز. لإنتاج الأوزون. للإضاءة واللحام والوقاية الصحية وتطهير المباني البلدية والطبية والسكنية، وكذلك للعديد من الأغراض الأخرى في المختبرات العلمية والمؤسسات الصناعية. على الرغم من أن هذه المحولات لم يتم وصفها من قبل، إلا أن المبادئ العامة لبنائها موضحة بالكامل في منشوراتي وبراءات الاختراع، المؤرخة بشكل أكثر اكتمالًا في 22 سبتمبر 1896، ولذلك يُعتقد أن الصور الفوتوغرافية العديدة المصاحبة والشرح الموجز المصاحب سيعطي معلومات كاملة إذا كان ذلك مطلوبا.

الأجزاء الرئيسية من هذا المولد هي مكثف، وملف الحث الذاتي لتجميع إمكانات عالية، والمروحية والمحول، الذي يتم تشغيله بواسطة التصريفات الدورية للمكثف. يتضمن الجهاز ما لا يقل عن ثلاثة، وعادةً أربعة، أو خمسة أو ستة عناصر ضبط؛ يتم إجراء ضبط الكفاءة بعدة طرق، وغالبًا ما يتم ذلك باستخدام برغي تعديل بسيط. في ظل ظروف مواتية، يمكن تحقيق كفاءة تصل إلى 85%، مما يعني أنه يمكن تجديد الطاقة التي يوفرها مصدر الطاقة في الدائرة الثانوية للمحول. في حين أن الميزة الرئيسية لجهاز من هذا النوع ترجع بشكل واضح إلى القدرات الرائعة للمكثف، فإن بعض الصفات المحددة هي نتيجة لتشكيل دائرة متتالية، تخضع لمراعاة العلاقات التوافقية الدقيقة وتقليل الاحتكاك وغيرها الخسائر، والتي هي واحدة من الأهداف الرئيسية لهذا المشروع.

بشكل عام، يمكن تقسيم الأدوات إلى فئتين: واحدة حيث يكون لقاطع الدائرة وصلات صلبة، والأخرى حيث يتم التصنيع والكسر عن طريق الزئبق. توضح الرسوم التوضيحية من 1 إلى 8 النوع الأول، والباقي يوضح النوع الثاني. الأول قادر على تحقيق كفاءة أعلى، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن الخسائر الناجمة عن التصنيع والكسر يتم تقليلها إلى الحد الأدنى، وأن المقاومة العابرة المسببة لتخميد التذبذب منخفضة. يُفضل استخدام هذا الأخير في الحالات التي تتطلب طاقة خرج عالية وعددًا كبيرًا من الفتحات في الثانية. يستهلك المحرك والقاطع، بالطبع، كمية معينة من الطاقة، ومع ذلك، ستكون حصتها أقل، كلما زادت قوة التثبيت.

يوضح الرسم التوضيحي 1 أحد الأنواع الأولى من المولدات المصممة للأغراض التجريبية. يتم وضع المكثف في صندوق مستطيل مصنوع من خشب الماهوجني، حيث يتم تركيب ملف الحث الذاتي، وأؤكد أن لفاته مقسمة إلى قسمين متصلين بالتوازي أو على التوالي اعتمادًا على جهد الإمداد 110 أو 220 فولت. تبرز أربعة قضبان نحاسية من الصندوق مع لوحة مثبتة عليها بملامسات زنبركية ومسامير ضبط ؛ يوجد فوق الصندوق محطتان ضخمتان متصلتان بالملف الأساسي للمحول. تم تصميم قضيبين للاتصال بالمكثف، بينما يتم استخدام القضيبين الآخرين للاتصال بأطراف التبديل أمام ملف الحث الذاتي والمكثف. يتكون اللف الأساسي للمحول من عدة لفات من الشريط النحاسي، حيث يتم لحام دبابيس قصيرة في نهاياتها، والتي تتوافق تمامًا مع المحطات المخصصة لها. يتكون الملف الثانوي من جزأين، يتم ملؤهما بطريقة تقلل من سعتهما قدر الإمكان، وفي نفس الوقت تمكن الملف من تحمل الجهد العالي جدًا بين أطرافه في المركز، والتي تكون متصلة بأطراف التوصيل على اثنين من المشاركات المطاطية البارزة. قد يختلف ترتيب التوصيلات في الدائرة إلى حد ما، ولكنها بشكل عام كما هو موضح بشكل تخطيطي في عدد مايو من المجرب الكهربائي في الصفحة 89، والذي يتناول محولي المخصص للاستخدام في مولدات التيار المتردد، والتي تظهر صورة لها على الصفحة 16 من نفس أرقام المجلة. مبدأ تشغيل الجهاز على النحو التالي. عند تشغيل المفتاح، يندفع التيار من مصدر الطاقة عبر ملف الحث الذاتي، مما يؤدي إلى مغنطة قلب الحديد بداخله وفصل نقاط اتصال القاطع. يقوم التيار المستحث بشحن المكثف إلى جهد عالي، وبعد إغلاق نقاط التلامس، يتم تفريغ الطاقة المتراكمة من خلال الملف الأولي، مما يسبب سلسلة طويلة من التذبذبات التي تثير الملف الثانوي المضبوط.

انا. 1. تم إنشاء المولد لأغراض تجريبية

تبين أن الجهاز مفيد للغاية في إجراء جميع أنواع التجارب المعملية. على سبيل المثال، عند دراسة ظواهر المعاوقة، تمت إزالة المحول وتم توصيل لوحة نحاسية منحنية بالأطراف. غالبًا ما تم استبدال اللوحة بملف حلقي كبير لإثبات ظاهرة الحث عن بعد، أي القدرة على إثارة دوائر الرنين المستخدمة في الدراسات والقياسات المختلفة. يمكن بسهولة تصنيع محول مناسب لأي تطبيق وتوصيله بأي مدخلات، وبالتالي تحقيق توفير كبير في الوقت والعمالة. وخلافا للافتراضات، فإن حالة اتصالات القاطع لم تسبب الكثير من المتاعب، على الرغم من أن قوة التيار المار عبرها كانت كبيرة، أي في وجود الرنين، ينشأ تيار قوي فقط عند إغلاق الدائرة الكهربية ، وتم استبعاد إمكانية تكوين قوس مدمر. في البداية استخدمت اتصالات البلاتين والإيريديوم، ثم استبدلت المادة فيما بعد بمادة نيزكية واستقرت أخيرًا على التنغستن. جلب هذا الأخير أكبر قدر من الرضا، لأنه سمح بالعمل المستمر لعدة ساعات وأيام.

يوضح الرسم التوضيحي 2 مولدًا صغيرًا مصممًا لبعض الأغراض الخاصة. التطوير كان يعتمد على فكرة الحصول على طاقات عالية في فترة زمنية قصيرة جداً بعد توقف طويل نسبياً. ولهذا الغرض، تم استخدام ملف ذو محاثة ذاتية عالية وقاطع سريع المفعول. بفضل هذا البناء، تم شحن المكثف إلى إمكانات عالية. في الملف الثانوي، تم الحصول على تيار متناوب سريع وتفريغات شرارة كبيرة، مناسبة لحام الأسلاك الرفيعة، لإضاءة المصابيح المتوهجة، لإشعال المخاليط المتفجرة وغيرها من التطبيقات المماثلة. تم أيضًا تكييف هذا الجهاز ليتم تشغيله بواسطة البطاريات، وقد أثبت هذا التعديل فعاليته الكبيرة كمشعل لمحركات الغاز، حيث مُنحت لي براءة الاختراع رقم 609250 بتاريخ 16 أغسطس 1898. يمثل الرسم التوضيحي 3 مولدًا كبيرًا من الدرجة الأولى مصممًا لتجارب الإرسال اللاسلكي وإنتاج الأشعة السينية والأبحاث العلمية الأخرى. يتكون من صندوق ومكثفين موضوعين بداخله، يتمتعان بقدرة يمكن أن يتحملها ملف الشحن والمحول. يتم تثبيت قاطع الدائرة والمفتاح اليدوي وأطراف التوصيل على اللوحة الأمامية لملف الحث الذاتي بنفس طريقة تركيب أحد نوابض التلامس. يحتوي جسم المكثف على ثلاثة أطراف، منها الطرفان المتطرفان يعملان فقط للاتصال، بينما تم تجهيز الطرف الأوسط بلوحة اتصال مع برغي لضبط الفاصل الزمني الذي يتم خلاله إغلاق الدائرة. يمكن ضبط الزنبرك المهتز، الذي تتمثل وظيفته الوحيدة في إحداث فتحات دورية، من خلال تغيير درجة ضغطه، وكذلك المسافة بينه وبين القلب الحديدي الموجود في وسط ملف الشحن، عن طريق أربعة براغي ضبط، وهي مرئية على اللوحة العلوية، مما يضمن أي وضع إعداد ميكانيكي مطلوب. الملف الأولي للمحول مصنوع من شريط نحاسي، ويتم تصنيع أطرافه عند نقاط مناسبة لتغيير عدد اللفات بشكل تعسفي. تمامًا كما هو الحال في المذبذب الموضح في الرسم التوضيحي 1، يحتوي ملف الحث الذاتي على ملف من قسمين بحيث يمكن للجهاز العمل من جهد رئيسي يبلغ 110 و220 فولت؛ كما تم توفير العديد من اللفات الثانوية، المقابلة لموجات ذات أطوال مختلفة في اللف الأولي. كانت قوة الخرج حوالي 500 واط مع تذبذبات مخمدة تبلغ حوالي 50. 000 دورة في الثانية. ظهرت تذبذبات مستمرة لفترات قصيرة من الوقت عندما تم ضغط زنبرك الاهتزاز، الذي تم ضغطه بإحكام على القلب الحديدي، وعندما تم فصل نقاط الاتصال باستخدام برغي ضبط، والذي كان بمثابة مفتاح أيضًا. وبمساعدة هذا المولد قمت بعدد من الملاحظات المهمة، وكانت إحدى هذه الآلات هي التي قدمت في محاضرة بأكاديمية نيويورك للعلوم عام 1897.

انا. 2. مذبذب تسلا الصغير المصمم لإشعال محركات الغاز

انا. 3. مذبذب تسلا الكبير المصمم لتجارب النقل اللاسلكي

انا. 7 . محول تسلا كبير

انا. 8. محول المروحية الدوارة المستخدم في تجارب الإرسال اللاسلكي

يوضح الرسم التوضيحي 4 نوعًا من المحولات مطابقًا من جميع النواحي لذلك الذي تم تقديمه في عدد مايو 1919 المذكور سابقًا من المجرب الكهربائي. يتكون من نفس الأجزاء الأساسية، موضوعة بطريقة متشابهة، ولكنها مصممة خصيصًا لمصادر الطاقة من 220 إلى 500 فولت وما فوق. يتم الضبط عن طريق تثبيت زنبرك التلامس وتحريك قلب الحديد لأعلى ولأسفل داخل ملف الحث باستخدام براغي الضبط. لمنع حدوث تلف بسبب الدوائر القصيرة، يتم تضمين الصمامات في خط الطاقة. أثناء التصوير، يعمل الجهاز، ويولد ذبذبات مستمرة، من شبكة إضاءة بقوة 220 فولت.

يمثل الشكل 5 تعديلاً لاحقاً للمحول، يهدف في المقام الأول إلى استبدال ملفات Ruhmkorff. في هذه الحالة، يتم استخدام اللف الأولي مع عدد أكبر بكثير من المنعطفات، ويقع الثانوي على مقربة منه. عادةً ما تُستخدم التيارات المتولدة في الأخير، بجهد يتراوح بين 10.000 إلى 30.000 فولت، لشحن المكثفات وتشغيل ملف مستقل عالي التردد. تم تصميم آلية التحكم بشكل مختلف قليلاً، ولكن كلا الجزأين - القلب وزنبرك الاتصال - قابلان للتعديل، كما كان من قبل.

يوضح الرسم التوضيحي 6 جهازًا صغيرًا من سلسلة من هذه الأجهزة، مخصص بشكل خاص لإنتاج الأوزون أو التطهير. إنه فعال للغاية بالنسبة لحجمه ويمكن توصيله بجهد 110 أو 220 فولت تيار مستمر أو التيار المتناوب، فالأول هو الأفضل.

انا. 9. المحولات وقواطع الزئبق

انا. 10. محول تسلا كبير مع غرفة مغلقة وجهاز تحكم بالزئبق

يوضح الرسم التوضيحي 7 محولًا أكبر في هذه السلسلة. يظل تصميم وترتيب المكونات كما هو، لكن الغلاف يحتوي على مكثفين، أحدهما مدرج في دائرة الملف، كما في الموديلات السابقة، بينما الآخر متصل على التوازي مع الملف الأولي. وبالتالي، تتشكل تيارات عالية في الأخير، وبالتالي يتم تعزيز التأثيرات في الدائرة الثانوية. إن إدخال دائرة رنين إضافية يعطي أيضًا مزايا أخرى، لكن الضبط أكثر صعوبة، ولذلك فمن المستحسن استخدام جهاز من هذا النوع للحصول على تيارات بتردد ثابت معين.

انا. 11. مولد تسلا مغلق بإحكام كسارة الزئبق، مصممة لمولدات الجهد المنخفض

انا. 13. نوع آخر من المحولات التيار المتناوبمع مختومة بإحكام كسارة الزئبق

انا. 14. رسم تخطيطي وتخطيط لأجزاء النموذج الموضح في الرسم التوضيحي 13

يوضح الشكل 8 محولًا مزودًا بمروحية دوارة. تحتوي العلبة على مكثفين بنفس السعة، ويمكن توصيلهما على التوالي أو على التوازي. تأخذ محاثات الشحن شكل بكرتين طويلتين يتم وضع طرفي الدائرة الثانوية عليهما. لتشغيل قاطع مصمم خصيصًا، يتم استخدام محرك DC صغير، يمكن أن تختلف سرعته بشكل كبير. في جوانب أخرى، يشبه هذا المولد النموذج الموضح في الرسم التوضيحي 3، ومن السهل فهم كيفية عمله مما سبق. لقد استخدمت هذا المحول في تجارب الإرسال اللاسلكي وغالبًا لإضاءة المختبر بأنابيبي المفرغة، وقد تم عرضه أيضًا خلال المحاضرة المذكورة أعلاه التي ألقيتها أمام أكاديمية نيويورك للعلوم.

الآن دعنا ننتقل إلى الفئة الثانية من الآلات، أحدها هو محول التيار المتردد الموضح في الرسم التوضيحي 9. تشتمل دائرته على مكثف وملف تحريضي للشحن، يتم وضعهما في غرفة واحدة ومحول ومروحية زئبق. تم وصف تصميم هذا الأخير لأول مرة في براءة الاختراع رقم 609251 بتاريخ 16 أغسطس 1898. يتكون من أسطوانة مجوفة يقودها محرك كهربائي بداخله كمية قليلة من الزئبق، تُقذف بقوة الطرد المركزي على جدران التجويف ويحمل معه قرص اتصال يقوم بإغلاق وفتح دائرة المكثف بشكل دوري. باستخدام براغي الضبط الموجودة فوق الأسطوانة، يمكنك تغيير عمق غمر الشفرات حسب الرغبة، وبالتالي مدة كل اتصال، وبالتالي ضبط خصائص الكسارة. هذا النوع من القواطع يفي بجميع المتطلبات، حيث يعمل بشكل صحيح مع التيارات من 20 إلى 25 أمبير. كان عدد المقاطعات في الثانية عادةً بين 500 و1000، ولكن كان من الممكن تحقيق معدلات أعلى. تبلغ أبعاد الوحدة بأكملها 10 × 8 × 10 بوصة ويبلغ خرج الطاقة حوالي 1/2 كيلو واط.

في المحول الموصوف هنا، تتعرض المروحية للجو ويحدث أكسدة تدريجية للزئبق. الجهاز الموضح في الرسم التوضيحي 10 خالي من هذا العيب، فهو يحتوي على علبة معدنية مثقبة، يوجد بداخلها مكثف وملف تحريض الشحن، ويوجد فوقه محرك مروحية ومحول.

انا. 15 و 16. محول تسلا مغلق بإحكام كسارة الزئبق، الذي يتم تنظيم تشغيله عن طريق الجاذبية؛ تجميعات المحرك والكسارة

يعمل نوع القاطع الزئبقي الذي سيتم وصفه وفقًا لمبدأ النفث الذي، عن طريق النبض، يتصل بقرص دوار داخل الأسطوانة. يتم تأمين الأجزاء الثابتة داخل الحجرة بواسطة قضيب يمتد على طول الأسطوانة المجوفة، ويتم استخدام ختم الزئبق لإغلاق الحجرة التي تحتوي على الكسارة. يتم مرور التيار إلى الأسطوانة من خلال حلقتين منزلقتين موجودتين في الأعلى، متصلتين على التوالي مع المكثف والملف الأساسي. يعد استبعاد الأكسجين بمثابة تحسين لا يمكن إنكاره حيث يزيل أكسدة المعادن والصعوبات المرتبطة بها ويحافظ على ظروف التشغيل في جميع الأوقات.

يوضح الرسم التوضيحي 11 مولدًا مغلقًا بإحكام كسارة الزئبق. في هذا الجهاز يتم تركيب الأجزاء الثابتة للقاطع داخل الأسطوانة على أنبوب يتم من خلاله تمرير سلك معزول متصل بأحد طرفي المفتاح بينما يتم توصيل الطرف الآخر بالخزان. هذا جعل الحلقات المنزلقة غير ضرورية وتبسيط التصميم. تم تصميم الجهاز للمولدات ذات الجهد والتردد المنخفض، والتي تتطلب تيارًا صغيرًا نسبيًا في الملف الأولي، وكان يستخدم لإثارة دوائر الرنين.

يمثل الرسم التوضيحي 12 نموذجًا محسنًا للمذبذب الموصوف في الرسم التوضيحي 10. وفي هذا النموذج، تم إزالة قضيب الدعم داخل الأسطوانة المجوفة وتثبيت جهاز حقن الزئبق في مكانه بواسطة الجاذبية. سيتم تقديم وصف أكثر تفصيلاً فيما يتعلق بتوضيح آخر. يمكن تغيير كل من سعة المكثف وعدد دورات الدائرة الأولية لتتمكن من توليد تذبذبات في عدة أوضاع تردد.

الشكل 13 هو تمثيل فوتوغرافي لنوع آخر من المولدات. التيار المتناوبمع مختومة بإحكام كسارة الزئبق، والرسم التوضيحي 14 عبارة عن رسم تخطيطي للدائرة وترتيب الأجزاء، وهو مستنسخ من براءة الاختراع رقم 609245، بتاريخ 16 أغسطس 1898، والتي تصف هذا الجهاز بالتحديد. يتم وضع المكثف وملف الحث والمحول والقاطع كما كان من قبل، ولكن الأخير لديه اختلافات هيكلية، والتي سوف تصبح واضحة بعد النظر في هذه الدائرة. طبل مجوف أمتصل بالمحور ج، المثبت بمحمل رأسي ويمر عبر مغناطيس كهربائي دائم المجال دمحرك. يتم تقوية الجسم داخل الأسطوانة على محامل دوارة حعبارة عن مادة مغناطيسية محمية بغطاء b في وسط حلقة حديدية تشبه الصفيحة، لها قطع قطبية oo، عليها حلزونات متصلة بالتيار ر.الحلقة مدعومة بأربعة أعمدة، وهي في حالة ممغنطة تحمل الجسم حفي موضع واحد أثناء دوران الأسطوانة. هذا الأخير مصنوع من الفولاذ، والغطاء مصنوع بشكل أفضل من الفضة والنيكل أو الأسود الحمضي أو المطلي بالنيكل. جسم حلديه أنبوب قصير ك،تنحني كما هو موضح لتلتقط السائل أثناء دورانه وترميه على أسنان القرص المتصل بالأسطوانة. القرص معزول، ويتم الاتصال بينه وبين الدائرة الخارجية من خلال قمع زئبقي. عندما تدور الأسطوانة بسرعة، يتم إلقاء تيار من المعدن السائل على القرص، وبالتالي إغلاق وفتح جهة الاتصال حوالي 1000 مرة في الثانية. يعمل الجهاز بصمت، وبسبب عدم وجود بيئة مؤكسدة، يظل نظيفًا دائمًا وفي حالة ممتازة. ومع ذلك، من الممكن تحقيق عدد أكبر بكثير من التذبذبات في الثانية لجعل التيارات مناسبة للاتصالات الهاتفية اللاسلكية وأغراض أخرى مماثلة.

يظهر نوع معدل من المذبذب في الرسمين التوضيحيين 15 و16، الأول عبارة عن تمثيل فوتوغرافي والثاني عبارة عن رسم تخطيطي يوضح ترتيب الأجزاء الداخلية للمنظم. في هذه الحالة رمح ب. حاوية جوفاء الحاملة أ،يستريح على محامل المتداول، متصلة بالمغزل ي. الذي يتم إرفاق الحمل به ك.معزولة عن الأخيرة، ولكنها متصلة بها ميكانيكيًا، قوس منحني لبمثابة دعم للقرص الدوار بحرية للكسارة ذات الأسنان. يتم توصيل القرص بالدائرة الخارجية عن طريق قمع زئبقي وسدادة معزولة تبرز من أعلى العمود. بفضل الوضع المائل للمحرك الكهربائي، يتم تقليل الحمل كيحافظ على قرص القاطع في مكانه عن طريق الجاذبية، ومع دوران العمود، يتم إغلاق وفتح الدائرة المكونة من المكثف والملف الأساسي بسرعة.

انا. 17. محول تسلا بجهاز قاطع على شكل طائرة من الزئبق

يُظهر الرسم التوضيحي 17 جهازًا مماثلًا يكون فيه القاطع عبارة عن تيار من الزئبق يضرب عجلة تروس معزولة، والتي تقع على دبوس معزول في وسط غطاء الأسطوانة، كما هو موضح في الصورة. يتم الاتصال بالمكثف من خلال الفرش الموجودة على نفس الغطاء.

الشكل 18 - نوع المحول مع كسارة الزئبقباستخدام قرص تم تعديله في بعض التفاصيل التي يجب دراستها بعناية.

لا نعرض هنا سوى عدد قليل من محولات التيار المتردد التي تم الانتهاء منها، وهي تشكل جزءًا صغيرًا من الجهاز عالي التردد الذي آمل أن أقدم وصفًا تفصيليًا له لاحقًا، عندما أتحرر من الالتزامات الملحة.

انا. 18. محول تسلا مع كسارة الزئبقباستخدام القرص

المولد

وصف:

المولد. الجهاز ومبدأ التشغيل.

يعد مولد السيارة أحد أهم الوحدات في السيارة. وتتمثل مهمتها في توليد وتزويد الكهرباء لجميع العقد التي تتطلب استهلاك تيار مستمر. بالإضافة إلى ذلك، فهو يوفر شحنًا للبطارية عند تشغيل السيارة وأثناء تشغيل المحرك.

بعد ذلك، سننظر في ما يتكون المولد الكهربائي في السيارات الحديثة، وما هو مبدأ التشغيل ومدى أهمية الحفاظ عليه في حالة عمل كاملة. وسنلقي نظرة أيضًا على الأنواع المختلفة للأجهزة المستخدمة في السيارات الحديثة.

الوظائف الأساسية للمولد

يتمثل عمل الجهاز في تحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة عن العمود المرفقي إلى تيار كهربائي. ونتيجة لذلك، يتم توفير الطاقة لجميع الأجهزة التي تحتاج إلى الكهرباء. يتم تخزين الطاقة الكهربائية في بطارية السيارة. في الوضع العادي، فإنه يوفر الطاقة للأنظمة التي تحتاج إلى التيار.

ولكن عند بدء تشغيل السيارة، فإن المبتدئ هو المستهلك الرئيسي للطاقة. يصل التيار إلى مئات الأمبيرات، وينخفض ​​الجهد في الشبكة بشكل حاد. إنه المولد في هذه اللحظة الذي يصبح المصدر الرئيسي للتيار. تنتج البطارية تيارًا غير مستقر لا يمكنه توفير جهد ثابت للشبكة الكهربائية للمركبة.

المولد الحالي هو نوع من شبكة الأمان، لأنه يضمن توليد وتزويد الكهرباء أثناء الزيادات المفاجئة في الطاقة. لا يمكن أن يقتصر هذا على تشغيل المحرك فحسب، بل يمكن أيضًا تشغيل المصابيح الأمامية وتغيير التروس وكذلك بدء تشغيل الأنظمة الإضافية.

بالإضافة إلى ذلك، يوفر الجهاز شحن البطارية، وهو أمر مهم أيضًا للتشغيل الكامل للسيارة.

مبدأ التشغيل

هناك نوعان من المولدات: التيار المباشر والمتناوب. النوع الثاني من المولدات مثبت على معظم السيارات الحديثة. وتتميز بحقيقة أن دائرتها المغناطيسية وموصلها ثابتان. فقط المغناطيس الدائم هو الذي يدور، وعندما يدور يتولد تيار. يحدث هذا بسبب اختراق دائرة الملف بواسطة تدفق مغناطيسي متغير الحجم والاتجاه. ونتيجة لذلك، هناك زيادة منتظمة وانخفاض في الطاقة.

وهكذا، عندما يمر طرف الدائرة المغناطيسية عبر أقطاب المغناطيس، يتشكل تيار متغير الحجم والاتجاه. يتغير أيضًا في الملف. ولهذا السبب يسمى التيار بالتناوب. يسمح تصميم الوحدة بتوليد كمية كافية من الكهرباء حتى مع الدوران البطيء نسبيًا، نظرًا لأنه يحتوي على عدد كبير من الملفات والدوارات، وبدلاً من المغناطيس التقليدي، يتم تركيب مغناطيس كهربائي فيه.

بالنسبة لجميع النماذج، فإن مبدأ تشغيل المولدات هو نفسه تقريبا. فقط بعض مكونات الجهاز يمكن أن تتغير، مما يضمن توليد المزيد من الكهرباء.

كيف يعمل المولد؟

بالنسبة لأولئك الذين يفهمون على الأقل القليل عن مبادئ توليد وتوزيع الكهرباء، كل شيء بسيط للغاية. هناك دائرتان كهربائيتان في السيارة: الأولية والثانوية.

بين الدوائر الأولية والثانوية يوجد منظم الجهد. يقوم بحساب مستوى الجهد في الدائرة الثانوية، وبناءً على ذلك، يقوم بتعيين المعلمات للدائرة الأولية. بدون منظم الجهد، ستكون السيارة قادرة على التحكم في مستوى الجهد وكمية الكهرباء المنتجة.

إذا انخفض الجهد في الشبكة بشكل حاد، يتفاعل المنظم مع مؤشراته، ويزداد التيار في دائرة لف الإثارة. ونتيجة لذلك، يزداد المجال المغناطيسي ويتم توليد المزيد من الكهرباء داخل الجهاز. سيزداد الجهد داخل الآلية حتى يتوقف نموها بواسطة المنظم.

عندما يتم تسوية المستوى الحالي في الشبكة بأكملها، يعطي المنظم مرة أخرى إشارة لزيادة الجهد في المولد إلى المستوى المطلوب. وبالتالي فإن تشغيل المولد يعتمد بشكل مباشر على كمية الكهرباء التي تستهلكها جميع أنظمة السيارة. ويتحكم منظم الجهد في كمية الطاقة المولدة.

مهم! تشغيل المولد لا يعتمد على سرعة المحرك. في حالة حدوث أعطال في الشبكة الكهربائية للسيارة، فهذا يرجع إما إلى مشاكل في المولد نفسه، أو إلى خلل في منظم الجهد، ولكن ليس إلى مشاكل في تشغيل المحرك. يتيح لك تصميم المولد توليد الكمية المطلوبة من الكهرباء حتى بسرعات الوحدة المنخفضة.

يمكنك أدناه مشاهدة مقطع فيديو يحتوي على شرح يسهل الوصول إليه حول تشغيل المولد:

كيف يتم تشغيل المولد

يقوم مولد الجهد الموجود في السيارة بوظيفة تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يتم إنتاج الطاقة الميكانيكية من محرك السيارة. تم تصميم المولد بحيث تنقل بكرة العمود المرفقي الحركة إلى بكرة المولد. يوجد بينهما حزام تثبيت يضمن هذا النقل.

جميع السيارات الحديثة مجهزة بأحزمة بولي V التي تتمتع بمرونة جيدة وتسمح بتركيب بكرات ذات قطر صغير على المولدات. وكلما صغر قطر هذه الوحدة، زادت الطاقة التي يمكن أن تولدها الوحدة. توفر هذه العلاقة نسب التروس العالية التي تميز المولدات عالية السرعة.

من هذا يمكننا أن نستنتج أن استخدام المواد والتقنيات الجديدة في إنتاج مولدات التيار المباشر والمتناوب يجعل من الممكن زيادة إنتاجيتها. وهذا مهم جدًا للسيارات عالية التقنية مع زيادة استهلاكها للطاقة.

جهاز المولد

لم يتغير تصميم المولد كثيرًا منذ اختراع أول الآليات الكهربائية للتيار المباشر والمتناوب، المستخدمة لإنتاج الكهرباء في السيارات. تحتوي هذه الوحدة على الجهاز التالي:

• إطار؛
• غطاءين مزودين بفتحات للتهوية. يتم ربط أغطية الألمنيوم بثلاثة أو أربعة مسامير.
• دوار يدور في محملين ويتم تشغيله بواسطة بكرة؛
• يتم توفير التيار إلى ملف المغناطيس الكهربائي بواسطة حلقتين نحاسيتين وفرش من الجرافيت ؛
• وهي بدورها متصلة بمنظم التتابع الذي يوفر التحكم في مستوى توليد الكهرباء داخل الوحدة. اعتمادًا على التعديل، يمكن دمج المرحل في السكن أو وضعه خارجه.

جميع الأجهزة الحديثة مزودة بمراوح تبريد تمنع ارتفاع درجة حرارة الجهاز. يتم توصيل المولدات مباشرة بالجزء الأمامي من المحرك باستخدام أقواس خاصة.

يتكون الجزء الثابت للمولد من قلب، ولف، وفتحة إسفينية، وأخدود ورصاص للتوصيل بالمقومات. يتكون الدوار من نظام القطب. وتقع هذه المكونات في السكن، ويعتبر تشغيلها وتفاعلها هو الأساس لتوليد الكهرباء داخل الجهاز.

تحتوي مجموعة الفرشاة على فرش أو نقاط اتصال منزلقة. يمكن أن تكون بوليجرافيت أو إلكتروجرافيت. تقوم وحدات الفرشاة بنقل التيار المباشر إلى عضو الإنتاج الدوار، الذي يعمل بمثابة مغناطيس دائم. لكن هذه الفرش نفسها هي الحلقة الضعيفة في هذا التصميم، لأنها تتطلب صيانة مستمرة وتنظيف واستبدال الأجزاء البالية.

جهاز مولد فرش السيارات

يعد نوع الجهاز بدون فرش هو الأكثر شيوعًا اليوم، لأنه الأكثر موثوقية ولا يحتاج إلى صيانة مستمرة. مثل أي جهاز آخر، فهو يتكون من عنصرين:

على عكس آليات الفرشاة، يتم هنا استخدام التنظيم المركب لجهد الخرج. يتم تحقيق ذلك بسبب حقيقة أن محاور اللفات يتم إزاحتها بمقدار 90 درجة. نتيجة لذلك، مع زيادة الحمل، يتحول المجال المغناطيسي للدوار نحو اللف الرئيسي، ويزداد المجال المغناطيسي المتولد فيه. الجهد، بدوره، يستقر.

تتمتع هذه الآلية بالمزايا التالية:

• أثناء تشغيل الجهاز، لا يتم إنشاء غبار الفحم، وهو المشكلة الرئيسية لمولدات الفرشاة؛
• بعد فترة معينة من التشغيل، لا يلزم استبدال الفرش؛
• انخفاض عدد الهياكل الميكانيكية يزيد بشكل كبير من موثوقية الجهاز ويقلل من تكلفة صيانته؛
• الجهاز لا يخاف من الظروف الجوية السيئة.
• هذه الأجهزة لديها تصميم بسيط، مما يعني أنها أرخص.

تحظى المولدات بدون فرش بشعبية كبيرة، على الرغم من أنها أحادية الطور وذات كفاءة منخفضة. ومع ذلك، يتم التخلص من هذا العيب من خلال استخدام أنظمة التحكم الإلكتروني والإثارة المستقلة.

كيف يعمل مولد التيار المستمر؟

جهاز التيار المباشر له تصميم مشابه لمولد التيار المتردد. أجزائه الرئيسية عبارة عن عضو محرك على شكل أسطوانة مزود بملف ومغناطيسات كهربائية تولد جهدًا كهربائيًا في الجهاز.

وهي مقسمة إلى نوعين: ذاتية التشغيل وباستخدام التبديل المستقل، ويمكن أيضًا استخدام هذه الأجهزة بالفرشاة أو بدون فرش.

نظرًا لحقيقة أن مولدات التيار المستمر تتطلب مصدرًا ثابتًا للطاقة، فإن نطاق تطبيقها ضيق جدًا. غالبًا ما يتم استخدامها لتشغيل وسائل النقل الكهربائية العامة. يستخدم هذا النوع من الأجهزة في مولدات الديزل.

وحدة المولد عبارة عن محرك كهربائي مصمم لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. اعتمادًا على النوع والغرض، قد تختلف أبعاد وتصميم ومبدأ تشغيل مولدات التيار المتردد.

[يخفي]

كيف يعمل المولد؟

عمل المولد هو خلق قوة دافعة كهربائية في موصل تحت تأثير مجال مغناطيسي متغير.

دائرة وهيكل مولد بسيط

حسب التصميم، يتضمن المولد الكهربائي العناصر التالية:

• مكون مغو دوار يسمى الإطار؛
• جزء الفرشاة المتحرك؛
• جهاز تجميع مزود بفرش مصممة لإزالة الجهد الكهربائي؛
• مجال مغناطيسي
• حلقات الانزلاق.

مخطط أبسط جهاز مولد التيار المتردد

مبدأ التشغيل

يحدث تكوين القوة الدافعة الكهربائية في لفات آلية الجزء الثابت بعد ظهور المجال الكهربائي. يتميز الأخير بتكوينات دوامة. تحدث هذه العمليات نتيجة للتغيرات في التدفق المغناطيسي. علاوة على ذلك، يتغير الأخير بسبب الدوران السريع لآلية الدوار.

يدخل التيار منه إلى الدائرة الكهربائية من خلال عناصر التلامس المصنوعة على شكل أجزاء منزلقة. لتبسيط مرور الجهد، يتم توصيل الحلقات بنهايات اللف. ترتبط عناصر الفرشاة الثابتة بمكونات الاتصال هذه. بمساعدتهم، يظهر الاتصال بين الأسلاك الكهربائية ولف الجهاز الدوار.

يتشكل مجال في لفات العنصر المغناطيسي، ويتشكل فيه تيار صغير. مقارنة بالجهد الذي تنتجه أبسط مجموعة توليد لدائرة كهربائية خارجية. إذا كانت العقدة تتميز بانخفاض الطاقة، فإن المجال الموجود فيها يتكون من مغناطيس دائم يمكن أن يدور. بفضل هذا الجهاز ومبدأ تشغيل المولد، تم تبسيط النظام بأكمله. لذلك، يمكن إزالة الفرش وعناصر الاتصال من الهيكل.

أظهرت قناة "Top Generators" بشكل واضح وتخطيطي في الفيديو مبدأ تشغيل الوحدة.

الأنواع الرئيسية لمولدات التيار المتردد

فيما بينها، تنقسم الأجهزة التي تسمح بتوليد الجهد إلى متزامن وغير متزامن. يمكن استخدامها في مختلف مجالات الحياة، لكنها ستعمل وفقًا لمبادئ مختلفة.

مولد متزامن

ومن خصائص هذا النوع من الأجهزة أن تردد التيار الذي ينتجه يتناسب مع سرعة دوران آلية الدوار.

تنقسم الوحدات المتزامنة إلى عدة أنواع:

1. زيادة التردد. يعتمد مبدأ تشغيل الجهاز على عملية تغيير التدفق المغناطيسي، والتي يتم تحقيقها عن طريق تدوير آلية الدوار بالنسبة للجزء الثابت الثابت. يستخدم هذا النوع من الوحدات بشكل أساسي لتشغيل هوائيات محطات الموجات الطويلة على مسافة تصل إلى 3 كم. لن يكون من الممكن توصيل الأجهزة للعمل بموجات أقصر، لأنه من الضروري زيادة قيمة التردد.
2. تعمل وحدات التوربينات المائية عن طريق تفعيل التوربينات الهيدروليكية التي تقوم بتشغيل الوحدة. في مثل هذه الأجهزة، يتم تركيب آلية الدوار على نفس البكرة مع عجلة عنصر التوربين. يمكن أن تصل قوتها إلى 100 ألف كيلو واط إذا كانت سرعة الدوران 1500 دورة في الدقيقة والجهد يصل إلى 16 ألف فولت. ومن حيث الوزن والأبعاد يعتبر هذا النوع من الوحدات هو الأكبر حيث يبلغ قطر الدوار الواحد 15 متر. تتأثر كمية قوة دوران التوربين بثلاثة عوامل: سرعة الدوران، وطول خط الطاقة، وعزم دوران دولاب الموازنة لآلية الدوار.
3. وحدات التوربينات البخارية التي يتم تشغيلها عن طريق تفعيل التوربينات البخارية. يعمل هذا النوع من الأجهزة بسرعة دوران تتراوح بين 1.5-3 ألف دورة في الدقيقة وهي تأتي بنوعين ورباعي الاتجاه. آلية الدوار مصنوعة على شكل أسطوانة حديدية كبيرة مزودة بأخاديد مستطيلة ويوجد داخل العنصر ملف إثارة. يكون غلاف الجهاز الثابت دائمًا من قطعة واحدة ومصنوع من الفولاذ. يصل القطر الإجمالي للوحدة إلى متر واحد، لكن طول الدوار يمكن أن يصل إلى 6.5 متر.

الدائرة والجهاز

تشتمل الوحدة المتزامنة هيكلياً على عنصرين رئيسيين:

1. الدوار. هذا هو العنصر المتحرك للمعدات. إنه مصمم لتحويل نظام من المغناطيسات الكهربائية الدوارة التي يتم تشغيلها بواسطة مصدر خارجي.
2. آلية الجزء الثابت أو المكون الثابت للوحدة. في لف هذا الجهاز، من خلال تكوين مجال مغناطيسي، يظهر EMF، الذي يذهب إلى الدائرة الكهربائية الخارجية للمعدات. بفضل ميزات التصميم هذه، لا يتم استخدام نقاط الاتصال المنزلقة في دوائر التحميل للمولدات الكهربائية المتزامنة. يتم إثارة التدفق المغناطيسي من الجهاز، والذي يظهر من خلال دوران الدوار، من مصدر خارجي. يتم تثبيت الأخير على عمود مشترك أو يمكن توصيله به باستخدام أداة التوصيل أو محرك الحزام.

الهيكل التخطيطي لمجموعة توليد متزامنة

مميزات العمل

قد يختلف مبدأ التشغيل قليلاً اعتمادًا على نوع الجهاز - القطب البارز أو القطب غير البارز. يتم تحديد عدد أزواج عناصر القطب لآلية الدوار من خلال سرعة دوران الوحدة. إذا كان تردد المجال الكهرومغناطيسي الناتج هو 50 هرتز، فعند 3 آلاف دورة في الدقيقة، يحتوي جهاز القطب غير البارز على زوج واحد من الأعمدة. في وحدات القطب البارز التي تدور بسرعة 50-750 دورة في الدقيقة، سيكون عدد أزواج عناصر القطب من 60 إلى 4.

في الوحدات المتزامنة منخفضة الطاقة، يتم تشغيل ملف الإثارة من خلال عمل التيار المصحح. تظهر الدائرة الكهربائية نتيجة تفعيل أجهزة المحولات التي تشكل جزءاً من دائرة الحمل المشتركة للعقدة. ويتضمن أيضًا وحدة مقوم أشباه الموصلات، والتي يمكن تجميعها وفقًا لأي دائرة، ولكن عادةً كجسر ثلاثي الطور. تتضمن الدائرة الكهربائية الرئيسية ملف الإثارة للوحدة باستخدام جهاز ضبط متغير.

إجراءات الإثارة الذاتية للمعدات هي كما يلي:

1. عند بدء التثبيت، يتم تشكيل EMF صغير في المكون المغناطيسي، ويحدث هذا بسبب ظاهرة الحث المتبقي. في الوقت نفسه، يظهر التيار في لف العمل للوحدة.
2. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل EMF في اللفات الكهربائية الثانوية لأجهزة المحولات. ويظهر تيار صغير في الدائرة الكهربائية مما يعزز تحريض المجال المغناطيسي الكلي.
3. يتم زيادة معلمة EMF حتى يتم إثارة النظام المغناطيسي للوحدة بالكامل.

مولد غير متزامن

هذه الوحدة عبارة عن جهاز ينتج الكهرباء باستخدام مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن. هذا النوع من الوحدات يسمى الحث. يضمن الجهاز غير المتزامن الدوران السريع لآلية الدوار، وسرعة دورانه أعلى بكثير من المتزامن. يمكن استخدام محرك بسيط كمجموعة مولدات بدون إعدادات إضافية.

تستخدم الوحدات غير المتزامنة في مجالات مختلفة:

• لمحركات محطات طاقة الرياح.
• لإمداد الطاقة المستقلة للمباني السكنية والمنازل الخاصة أو كمحطات الطاقة الكهرومائية المصغرة؛
• لوحدات اللحام العاكس.
• لغرض تنظيم إمدادات الطاقة غير المنقطعة من التيار المتردد.

الدائرة والجهاز

اتصال تخطيطي لوحدة غير متزامنة

المكونات الرئيسية لهذا النوع من الأجهزة هي آلية الجزء الثابت والدوار. الأول ثابت، والثاني يتنقل داخله. يتم فصل الدوار عن آلية الجزء الثابت بواسطة فجوة هوائية. لتقليل حجم التيارات الدوامية، يتم تصنيع نوى العناصر المكونة من صفائح منفصلة من الفولاذ الكهربائي. سمكها، اعتمادا على الشركة المصنعة، يمكن أن تتراوح من 0.35 إلى 0.5 ملم. تتأكسد الصفائح نفسها أثناء التصنيع، أي أنها تخضع للمعالجة الحرارية، مما يزيد من مقاومة سطحها.

يتم تثبيت قلب آلية الجزء الثابت داخل الإطار، وهو الجزء الخارجي للوحدة. توجد أخاديد في الجزء الداخلي تحتوي على اللف. غالبًا ما يكون الملف الكهربائي للجزء الثابت مصنوعًا من ملفات ذات خطوة صغيرة. يعتمد على موصل نحاسي معزول.

مميزات العمل

ينتج النوع غير المتزامن من المحرك الكهرباء بسرعة دوران متزايدة لآلية الدوار. تكون هذه المعلمة دائمًا أعلى من تلك الخاصة بالوحدات المتزامنة. ستكون هناك حاجة إلى قدر كبير من عزم الدوران لتدوير الجهاز الدوار وتوليد الكهرباء. إذا كان المحرك يستخدم ما يسمى بالخمول الأبدي، فسيضمن ذلك سرعة تدوير متساوية طوال فترة خدمة التثبيت بأكملها.

مخططات الاتصال

وفقًا لعدد المراحل المستخدمة، تنقسم جميع مجموعات التوليد إلى مجموعتين:

• على مرحلة واحدة؛
• ثلاث مراحل.

مولد أحادي الطور

مخطط اتصال المعدات على مرحلة واحدة

يستخدم هذا النوع من الأجهزة للعمل مع أي مستهلكين للكهرباء، والشيء الرئيسي هو أنها أحادية الطور.

أبسط التصاميم تتكون من:

• حقل مغناطيسي؛
• إطار التمرير
• جهاز تجميع مصمم لتصريف التيار.

نظرا لوجود الأخير، نتيجة لتمرير الإطار عبر الفرش، يتم تشكيل اتصال دائم مع الإطار. ستكون معلمات التيار، التي تتغير مع مراعاة القانون التوافقي، مختلفة ويتم نقلها إلى مجموعة الفرشاة، وكذلك إلى دائرة مستهلك الجهد. اليوم، تعد الوحدات أحادية الطور هي النوع الأكثر شيوعًا لمصدر الطاقة المستقل. يمكن استخدامها لتوصيل جميع الأجهزة الكهربائية المنزلية تقريبًا.

مولد ثلاثي الطور

ينتمي هذا النوع من الأجهزة إلى فئة الوحدات العالمية ولكنها أكثر تكلفة. السمة المميزة للمولدات ثلاثية الطور هي الحاجة إلى صيانة مستمرة ومكلفة. وعلى الرغم من ذلك، فإن هذا النوع من التثبيت هو الأكثر انتشارا.

ويرجع ذلك إلى المزايا التالية:

1. تعتمد الوحدة على مجال مغناطيسي دائري دوار. وهذا يوفر الفرصة لتحقيق وفورات جيدة في تطوير المعدات.
2. تتكون المولدات ثلاثية الطور من نظام متوازن. وهذا يضمن عمر خدمة الوحدة ككل.
3. في تشغيل جهاز ثلاثي الطور، يتم استخدام جهدين في وقت واحد - الخطي والمرحلة. كلاهما يستخدم في نظام واحد.
4. واحدة من المزايا الرئيسية هي زيادة الأداء الاقتصادي. وهذا يضمن تقليل استهلاك المواد لأسلاك الطاقة، وكذلك وحدات المحولات. بفضل هذه الميزة، يتم تبسيط إجراءات نقل الكهرباء عبر مسافات طويلة.

مخطط اتصال النجمة

يتضمن هذا النوع من التوصيل توصيل أطراف اللفات كهربائيًا عند نقطة معينة تسمى "الصفر". عند إجراء هذا التوصيل، يمكن إمداد الحمولة إلى وحدة المولد عبر ثلاثة أو أربعة كابلات. تعتبر الموصلات من بداية اللفات خطية. والكابل الرئيسي الذي يأتي من نقطة الصفر هو صفر. تعتبر معلمة الجهد بين الموصلات خطية (هذه القيمة أعلى بمقدار 1.73 مرة من قيمة الطور).

دائرة نجمية لتوصيل المعدات ثلاثية الطور

إحدى السمات الرئيسية لهذا الخيار هي مساواة التيارات. يعتبر النوع النجمي ذو الأربعة أسلاك مع الكابل المحايد هو الأكثر شيوعًا. يساعد استخدامه على منع اختلال الطور عند توصيل حمل غير متماثل. على سبيل المثال، إذا كان نشطًا على جهة اتصال واحدة ومتفاعلًا أو سعويًا على جهة الاتصال الأخرى. عند استخدام هذا الخيار، يتم ضمان أقصى قدر من الحماية للمعدات الكهربائية قيد التشغيل.

مخططات اتصال دلتا

طريقة الاتصال هذه عبارة عن توصيل متسلسل للملفات الخاصة بوحدة ثلاثية الطور. يجب أن تكون نهاية اللف الأول متصلة ببداية الثانية، وملامستها للثالثة. ثم يتم توصيل الموصل من اللف رقم 3 ببداية العنصر الأول.

مع هذا المخطط، يتم تحويل الكابلات الخطية من نقاط اتصال اللفات. تتوافق معلمة الجهد الخطي من حيث الحجم مع جهد الطور. وقيمة التيار الأول أعلى بـ 1.73 مرة من الثانية. الخصائص الموصوفة ذات صلة فقط في حالة حمل الطور الموحد. إذا كان غير متساو، فيجب إعادة حساب المعلمات بيانيا أو تحليليا.

المخططات الكهربائية للتوصيلات "المثلثة" للوحدة

مميزات المولدات بأنواع المحركات المختلفة

يمكن تقسيم تركيبات السيارات والمنزلية فيما بينها حسب نوع الوقود الذي تعمل عليه. يمكن تشغيل وحدة المولد بالبنزين أو الديزل.

مولدات بنزين

في مثل هذه الأجهزة، مصدر الطاقة الميكانيكية هو المحرك. تنتمي الوحدة إلى فئة محركات الاحتراق الداخلي المكربن ​​​​ذات أربعة أسنان. تستخدم مولدات البنزين محركات ذات قدرة تتراوح من 1 إلى 6 كيلو واط. للبيع يمكنك العثور على وحدات مصممة للعمل بقدرة 10 كيلووات، ويمكنك بمساعدتها توفير الطاقة لجميع أجهزة الإضاءة والأجهزة الكهربائية في منزل خاص.

تتميز مولدات البنزين بتكلفة منخفضة وعمر خدمة طويل، على الرغم من أنها أصغر قليلاً مقارنة بمولدات الديزل. يتم اختيار الوحدة مع الأخذ بعين الاعتبار الأحمال التي ستعمل تحتها. إذا كانت الوحدة تعمل بتيار بدء مرتفع وتستخدم للحام الكهربائي، فمن الأفضل إعطاء الأفضلية للأجهزة المتزامنة. عند اختيار نوع الوحدة غير المتزامن، سيكون المحرك قادرًا على التعامل مع تيارات البدء. ولكن من المهم أن تكون مجموعة المولدات محملة بالكامل، وإلا فسيتم إهدار الوقود.

وتحدثت قناة أوليفر التلفزيونية عن اختيار الوحدات للمنزل الخاص وفقا لنوع الوقود الذي سيتم استخدامه عليه.

مولدات الديزل

يتم تشغيل هذه الوحدة بواسطة محرك ديزل.

تعتمد على:

• مكون ميكانيكي
• لوحة مع أزرار للتحكم.
• نظام إمداد الوقود
• وحدة تبريد؛
• نظام التشحيم لفرك المكونات والتجمعات.

يتم تحديد قوة مجموعة المولدات بالكامل من خلال معلمة مماثلة للمحرك نفسه. إذا كان منخفضا، على سبيل المثال، لتشغيل المعدات الكهربائية المنزلية، فمن الأفضل إعطاء الأفضلية لوحدات البنزين. يُنصح باستخدام وحدات من نوع الديزل حيث تتطلب طاقة عالية. تُستخدم محركات الاحتراق الداخلي عادةً مع الصمامات العلوية. فهي أكثر إحكاما في الحجم وموثوقة للغاية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالديزل تنبعث منها غازات أقل سمية أثناء التشغيل والتي تشكل خطراً على صحة الإنسان وتكون أكثر ملاءمة للإصلاح. يوصي الخبراء بإعطاء الأفضلية للوحدات التي يتكون جسمها من الفولاذ، لأن عمر خدمة البلاستيك أقصر.

تعتبر مجموعات مولدات الديزل غير المجهزة بالفرش أكثر موثوقية.

الجهد الذي ينتجونه أكثر استقرارًا. في المتوسط، إذا امتلأ الخزان إلى سعته بوقود الديزل، فإن ذلك سيضمن قدرة المولد على العمل لمدة سبع ساعات. إذا تم تركيب الوحدة بشكل دائم، فيمكن استكمال تصميمها بخزان خارجي لملء الوقود.

وأظهرت قناة المصنع الحالي تشغيل وحدة الديزل المستخدمة لتوفير الطاقة لمنزل خاص.

مولدات العاكس

يتم إنتاج الطاقة الكهربائية بنفس الطريقة كما هو الحال مع أي نموذج مولد كلاسيكي. بادئ ذي بدء، يتم إنشاء التيار المتردد. يتم تصحيحه وتزويده بوحدة العاكس، ثم تحويله مرة أخرى إلى متغير، فقط مع المعلمات التقنية اللازمة.

تعتمد الوحدة على وحدة إلكترونية تتضمن:

• وحدة المعدل
• جهاز المعالجات الدقيقة
• آلية التحويل.

بناءً على نوع جهد الخرج، يمكن تقسيم وحدات العاكس إلى:

1. مستطيلي. يعتبر هذا النوع من الأجهزة الأرخص. طاقتها تكفي فقط لتشغيل الأدوات الكهربائية والأجهزة منخفضة الطاقة.
2. الأجهزة ذات الإشارة شبه المنحرفة. يمكن استخدامه لتشغيل معظم الأجهزة الكهربائية، باستثناء المعدات الحساسة للغاية. تكلفة هذه الوحدات متوسطة.
3. الأجهزة التي تعمل بالجهد الجيبي. تتميز هذه المولدات بخصائص مستقرة ومناسبة لمعظم الأجهزة الكهربائية.

يمكن لوحدات الانفرتر أن تعمل دون انقطاع أو بشكل متقطع. إن أهداف استهلاك الطاقة عادة ما تكون مؤسسات لا يمكن فيها تحمل ارتفاع الطاقة.

المزايا الرئيسية لتركيبات العاكس:

• صغر الحجم والوزن.
• انخفاض استهلاك الوقود نتيجة ضبط إنتاج كمية معينة من الكهرباء المطلوبة في وقت معين؛
• يمكن أن تعمل وحدات العاكس لفترة قصيرة من الزمن مع التحميل الزائد.

• ارتفاع تكلفة الأجهزة مقارنة بالإصدارات الكلاسيكية من مجموعات المولدات؛
• زيادة الحساسية للتغيرات في درجات الحرارة في المكون الإلكتروني.
• مستوى منخفض من قوة التثبيت.
• إصلاح باهظ الثمن للوحدة الإلكترونية في حالة تعطلها.

يكون استخدام أجهزة العاكس مناسبًا عندما لا تزيد الطاقة المطلوبة عن 6 كيلو واط. إذا سيتم استخدام الوحدة بشكل مستمر، فمن الأفضل إعطاء الأفضلية للنوع الكلاسيكي.

اختبرت قناة "Garage Kakhovka" تركيب بنزين من فئة العاكس من الشركة المصنعة "PiloD".

كيفية صنع المولد بيديك

لإنشاء وحدة غير متزامنة خاصة بك، ستحتاج إلى ما يلي:

1. محرك. يمكنك بناء المحرك بنفسك، لكن هذا الإجراء يستغرق وقتًا طويلاً ويتطلب عمالة مكثفة. ولذلك فمن الأفضل استخدام وحدة من المعدات الكهربائية المنزلية القديمة غير العاملة. الخيار الأفضل هو استخدام محرك من مضخة تصريف أو غسالة أو مكنسة كهربائية.
2. آلية الجزء الثابت. يوصى بشراء جهاز جاهز مزود بلف.
3. مجموعة من الأسلاك الكهربائية.
4. يُسمح بشريط عازل وأنابيب قابلة للانكماش بالحرارة.
5. وحدة المحولات أو وحدة المعدل. سيكون هذا العنصر مطلوبًا إذا كان خرج مولد التيار المتردد له قوة مختلفة.

قبل البدء في العمل، تحتاج إلى القيام بالعديد من المعالجات التي ستسمح لك بحساب معلمة الطاقة للوحدة بشكل صحيح:

1. يتم توصيل المحرك المستخدم بالشبكة الكهربائية لتحديد سرعة الدوران. لتنفيذ هذه المهمة، ستحتاج إلى جهاز خاص - مقياس سرعة الدوران. وبعد قراءة المعلومات يجب تدوين القيمة الناتجة وإضافة 10% أخرى إليها. وهذه قيمة تعويضية. إن إضافة 10% إلى سرعة الدوران سيمنع الوحدة من ارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل.
2. يتم اختيار عناصر المكثف مع مراعاة قيمة الطاقة المطلوبة. إذا كان لديك أي صعوبات في هذه المرحلة، يمكنك استخدام الجدول.
3. تنتج مجموعة المولدات الكهرباء أثناء التشغيل، لذلك من الضروري التفكير مسبقًا في تأريض الجهاز. في غيابها وعزلها الرديء الجودة، لن تتآكل الوحدة بشكل أسرع فحسب، بل يمكن أن تشكل أيضًا خطراً على البشر.
4. بعد التحضير، يتم تنفيذ إجراء التجميع، ولا يتطلب الكثير من الجهد. يتم توصيل عناصر المكثف بالمحرك الذي سيتم استخدامه في القاعدة وفقًا للمخطط. يشير إلى الترتيب الذي يتم به توصيل المكونات. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن قيمة السعة لكل جزء من المكثف تتوافق مع الجهاز السابق.

مخطط تجميع مولد كهربائي بسيط جدول لاختيار سعة المكثف للوحدة

يمكن للوحدة الناتجة توفير الطاقة لمنشار كهربائي أو منشار دائري أو مطحنة، أي أي أداة منخفضة الطاقة.

عند استخدام مولد كهربائي محلي الصنع، يجب ألا تسمح للمحرك بالسخونة الزائدة، وإلا فإن ذلك سيؤدي إلى انهياره وحتى انفجاره.

أثناء عملية التجميع والتشغيل، يجب مراعاة الفروق الدقيقة التالية:

1. إذا انخفضت الكفاءة بشكل مباشر مع مدة التشغيل، فهذا أمر طبيعي. يرجع هذا الفارق الدقيق إلى حقيقة أن مجموعة المولدات يجب أن تستريح وتبرد بشكل دوري. ومن المهم خفض درجة حرارة المحرك إلى 40 درجة مئوية من وقت لآخر.
2. وبما أن التصميم البسيط للجهاز لا يستخدم الأتمتة، فيجب على المستهلك التحكم بنفسه في جميع عمليات تشغيل الجهاز. من وقت لآخر، من الضروري توصيل معدات القياس بالوحدة - مقياس سرعة الدوران، الفولتميتر.
3. قبل التجميع، تحتاج إلى تحديد الأجهزة الكهربائية الصحيحة وفقًا لحساب معلماتها وخصائصها الفنية. المخطط المحدد هو الأبسط من حيث التنفيذ.

فيديو "مبدأ تشغيل جهاز المولد"

تحدثت قناة Halyk Smart عن الفروق الدقيقة في تشغيل وحدة التكييف.

كما تعلم، عندما يمر التيار عبر موصل (ملف)، يتشكل مجال مغناطيسي. وعلى العكس من ذلك، عندما يتحرك موصل لأعلى ولأسفل عبر خطوط المجال المغناطيسي، تتولد قوة دافعة كهربائية. فإذا كانت حركة الموصل بطيئة فإن التيار الكهربائي الناتج سيكون ضعيفاً. تتناسب القيمة الحالية بشكل مباشر مع قوة المجال المغناطيسي وعدد الموصلات وبالتالي سرعة حركتها.

أبسط مولد تيار يتكون من ملف مصنوع على شكل أسطوانة يتم لف السلك عليها. الملف متصل بالعمود. تسمى الأسطوانة الملفوفة بالسلك أيضًا عضو الإنتاج.

لإزالة التيار من الملف، يتم لحام نهاية كل سلك بفرش تجميع التيار. يجب أن تكون هذه الفرش معزولة تمامًا عن بعضها البعض.

المولد

عندما يدور عضو الإنتاج حول محوره، تتغير القوة الدافعة الكهربائية. عندما يدور الملف تسعين درجة، يصل التيار إلى الحد الأقصى. وفي المنعطف التالي ينخفض ​​إلى الصفر.

إن الثورة الكاملة للدورة في مولد التيار تخلق فترة من التيار أو بمعنى آخر تيار متردد.

يتم استخدام المفتاح لإنتاج تيار مستمر. وتتكون من حلقة مقطوعة إلى جزأين، كل منها متصل بمنعطفات مختلفة من عضو الإنتاج. مع التثبيت الصحيح لنصفي الحلقة وفرش جمع التيار، لكل فترة تغيير في القوة الحالية في الجهاز، سوف يتدفق التيار المباشر إلى البيئة الخارجية.

يحتوي مولد التيار الصناعي الكبير على عضو ثابت يسمى الجزء الثابت. يدور العضو الدوار داخل الجزء الثابت، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا.

تأكد من قراءة المقالات حول مولدات السيارات:

تحتوي أي سيارة على مولد تيار يعمل أثناء تحرك السيارة لتزويد الطاقة الكهربائية للبطارية وأنظمة الإشعال والمصابيح الأمامية والراديو وغيرها. إن لف المجال الدوار هو مصدر للمجال المغناطيسي. من أجل توفير التدفق المغناطيسي لملف المجال إلى ملف الجزء الثابت دون خسارة، يتم وضع الملفات في أخاديد خاصة في الهيكل الفولاذي.



كان تطور صناعة السيارات مصحوبًا بزيادة متطلبات الموثوقية وزيادة عمر خدمة المركبات وراحة تشغيلها وتقليل تكاليف التشغيل للصيانة والإصلاح، فضلاً عن الامتثال لمتطلبات السلامة المرورية المتزايدة باستمرار.
وفي هذا الصدد، هناك حاجة إلى زيادة كبيرة في عمر الطاقة وعمر الخدمة لمولدات السيارات باعتبارها المصادر الرئيسية للتيار الكهربائي، وتحسين خصائص أدائها وتقليل تكاليف التشغيل. كانت هناك حاجة لتقليل الأبعاد والوزن الإجمالي للمولدات، بالإضافة إلى العديد من الوحدات والأجهزة الأخرى، مما جعل من الممكن تصميم التصميم والتصميم الخارجي للسيارات بمرونة، فضلاً عن توفير المعادن باهظة الثمن.

إن تلبية المتطلبات المذكورة أعلاه من خلال تحسين تكنولوجيا التصميم والإنتاج لمولدات التيار المستمر، مع الأخذ في الاعتبار الموثوقية المنخفضة وعمر الخدمة القصير لمجموعة مبدل الفرشاة، بالإضافة إلى الأبعاد والوزن الإجمالي لمولدات التيار المستمر، أصبح غير ممكن. ولذلك، تم اختيار اتجاه جديد في تطوير مولدات السيارات - إنشاء مولدات التيار المتردد.

اسم "مولد التيار المتردد" تعسفي إلى حد ما، ويشير بشكل أساسي إلى ميزات تصميم المولد، حيث أنه مزود بمقومات أشباه الموصلات المدمجة ويزود المستهلكين بالتيار المباشر (المصحح).
في مولدات التيار المستمر، يكون هذا المقوم عبارة عن وحدة تجميع فرشاة، والتي تقوم بتصحيح التيار المتردد المستقبل في ملفات عضو الإنتاج.
جعل تطوير تكنولوجيا أشباه الموصلات من الممكن استخدام مقوم أكثر تقدما وموثوقية في مولدات التيار المتردد يعتمد على ثنائيات أشباه الموصلات، والتي لا تحتوي على أجزاء ومكونات ميكانيكية عرضة للتآكل والفشل.

مزايا وعيوب المولدات

تشمل المزايا الرئيسية لمولدات التيار المتردد مقارنة بمولدات التيار المباشر الخصائص التالية:

• بنفس القوة، تكون كتلتها 1.8...2.5 مرة أقل، وحوالي ثلاث مرات أقل قيمة من المعادن غير الحديدية - يتم استهلاك النحاس؛
• بنفس الأبعاد، تنتج مولدات التيار المتردد المزيد من الطاقة؛
• يبدأ توليد التيار بسرعة أقل للدوار؛
• تكون دائرة وتصميم جهاز التحكم أبسط بسبب عدم وجود عنصر الحد الحالي ومرحل التيار العكسي.
• تصميم المجمع الحالي أبسط وأكثر موثوقية، خاصة في مولدات التيار المتردد غير المتصلة؛
• انخفاض تكاليف التشغيل بسبب الموثوقية التشغيلية العالية وزيادة عمر الخدمة.

من الناحية العملية، تتجلى مزايا مولد التيار المتردد في حقيقة أن التيار الذي يولده يتم إزالته من اللفات الثابتة المثبتة على غلاف الجزء الثابت. إن ملف المجال المصنوع على دوار دوار هو أخف بكثير من ملفات الجزء الثابت الثابتة، لذلك يمكن تدوير الجزء المتحرك بسرعة أعلى دون خوف من عدم توازن الكتل الدوارة. وفي هذه الحالة يكون من الأسهل توفير تيار الإثارة لأنه صغير. ونتيجة لذلك، تدوم الفرش وحلقات الانزلاق لفترة أطول.

بالإضافة إلى ذلك، يبدأ مولد التيار المباشر، على عكس مولد التيار المتردد، في إنتاج تيار بتردد عالٍ نسبيًا لدوران عضو الإنتاج. لهذا السبب، من أجل التشغيل الكامل، على سبيل المثال، عند سرعة المحرك الخامل، يلزم وجود نسبة كبيرة من تروس القيادة، والتي في المستقبل (عند تردد تشغيل العمود المرفقي) يمكن أن تؤدي إلى اختلال التوازن (بسبب الكتلة الكبيرة للعمود المرفقي) المحرك)، وتآكل المحامل وعناصر محرك المولد.

تتجلى ميزة معينة لمولدات التيار المتردد أيضًا في حقيقة أنه إذا كان من الضروري الحصول على جهد عالي (على سبيل المثال، لتشغيل مستهلكي الجهد العالي)، فيكفي استخدام محول صغير. لن يكون من الممكن زيادة جهد التيار المستمر بهذه الطريقة. على الرغم من حقيقة أن الحاجة إلى الجهد العالي في شبكات السيارات الموجودة على متن السيارة نادرة للغاية، إلا أنه لا يمكن استبعاد هذا الاحتمال.

تتمثل العيوب الرئيسية لمولد التيار المتردد في الحاجة إلى تصحيح التيار الذي ينتجه، بالإضافة إلى تبديد بعض الطاقة في الأجزاء المعدنية المحيطة بالعضو الدوار والعضو الثابت بسبب حدوث تيارات دوامية وتفاعلية في مجال كهرومغناطيسي متناوب. ومع ذلك، فإن مزايا مولدات التيار المتردد أكثر من تعويض العيوب المذكورة.

تم تصميم مولدات السيارات الأولى لتعمل بمقومات سيلينيوم منفصلة ومنظمات جهد اهتزاز. كانت مقومات السيلينيوم كبيرة ويجب وضعها بشكل منفصل عن المولد في الأماكن التي يتوفر فيها تبريد جيد. لتوصيل مثل هذا المقوم بالمولد، كان هناك حاجة إلى أسلاك إضافية.
بالإضافة إلى ذلك، لم تكن مقومات السيلينيوم مقاومة للحرارة بدرجة كافية وسمحت بحد أقصى لدرجة حرارة التشغيل لا تزيد عن +80 درجة مئوية.
لهذه الأسباب، تم التخلي لاحقًا عن مقومات السيلينيوم، وبدأ استخدام ثنائيات السيليكون، التي كانت أصغر حجمًا وتتمتع بمقاومة جيدة للحرارة، مما جعل من الممكن وضعها مباشرة في المولد.

تم استبدال منظمات الجهد الاهتزازية أولاً بمنظمات الترانزستور التلامسي، ثم بمنظمات غير تلامسية تعتمد على عناصر منفصلة ومنظمات متكاملة غير تلامسية.
تسمح الأبعاد الكلية للمنظمات المتكاملة بدمجها في مولد، والذي يُسمى مع وحدة التنظيم والمقوم المدمجة بمجموعة المولدات.

التصميم الأساسي للمولد

على أرز. 1تم تقديم رسم تخطيطي مبسط لمولد التيار المتردد، والذي يتكون من جزأين رئيسيين: الجزء الثابت بملف ثابت يتم فيه تحفيز التيار المتردد، والدوار الذي يخلق مجالًا مغناطيسيًا.

تمر أعمدة العضو الدوار بالتناوب عبر ملفات الجزء الثابت الموجودة على الأخاديد الموجودة داخل غلاف المولد. في هذه الحالة، يتغير اتجاه التدفق المغناطيسي، وبالتالي اتجاه المجال المغناطيسي المستحث في الملف.

عادة، عدد أقطاب المغناطيس على الجزء الدوار وعدد الملفات في السكن يسمح بتيار ثلاثي الطور. في المولدات ثلاثية الطور، يكون للملفات نقطة مشتركة واحدة حيث ترتبط نهاياتها، لذلك يسمى مخطط الاتصال هذا "نجمة"، والنقطة المشتركة للملف هي نقطة الصفر.

ترتبط الأطراف الثانية من اللفات بمقوم الموجة الكاملة. يمكن إنشاء المجال المغناطيسي للدوار بواسطة مغناطيس دائم أو مغناطيس كهربائي. في الحالة الأخيرة، يتم توفير جهد ثابت لملف الإثارة للمغناطيس الكهربائي.

يؤدي استخدام المغناطيسات الكهربائية في الدوار إلى تعقيد تصميم المولد، لأنه من الضروري توفير الجهد للجزء الدوار - الدوار، ولكن في هذه الحالة من الممكن تنظيم الجهد عن طريق تغيير سرعة دوران الدوار. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد الخصائص المغناطيسية للمغناطيس الدائم بشكل كبير على درجة حرارتها.

تتوفر المزيد من التفاصيل حول تصميم وتشغيل مولد كهربائي للسيارة في الصفحة التالية.



مولدات تماس مع الإثارة الكهرومغناطيسية

بالنسبة لمولدات السيارات، يتم تحديد الموثوقية وعمر الخدمة من خلال ثلاثة عوامل:

• جودة العزل الكهربائي.
• جودة وحدات التحمل
• موثوقية أجهزة جمع التيار (تلامس الفرشاة).

يعتمد العاملان الأولان على مستوى تطور الصناعات ذات الصلة. يمكن التخلص من العامل الثالث باستخدام المولدات غير التلامسية، والتي تتمتع بموثوقية أعلى وعمر خدمة أعلى من المولدات التلامسية التي تستخدم مجمعات تيار ملامسة للفرشاة. أدى هذا إلى تحفيز إنشاء مولدات التيار المتناوب غير التلامسية للسيارات مع الإثارة الكهرومغناطيسية - مولدات الحث والمولدات ذات الأقطاب المختصرة.

تشمل المولدات غير المتصلة ذات الإثارة الكهرومغناطيسية مولدات الحث والمولدات ذات المناقير المختصرة. المولد يعمل على النحو التالي. يخلق ملف المجال، الذي يتدفق من خلاله التيار المباشر، تدفقًا في النظام المغناطيسي، والذي، عندما يدور الدوار، يتغير حجمه دون تغيير الإشارة. يتم إغلاق هذا التدفق، ويمر عبر فجوات الهواء بين العمود وعناصر الدوار، والتي تصنع أسنانها على شكل علامة النجمة، وفجوة الهواء بين الدوار والجزء الثابت، والدائرة المغناطيسية للجزء الثابت وغطاء المولد .

يحدث التغير في التدفق المغناطيسي في عضو الإنتاج أثناء دوران العضو الدوار بسبب التغير في المقاومة المغناطيسية لفجوة الهواء بين أسنان الجزء الثابت والدوار.
الفيض المغناطيسي Fبالنسبة للمولدات الحثية فهو ينبض. يختلف التدفق المغناطيسي في فجوة الهواء بشكل دوري من ف ماكس، عندما تتطابق محاور أسنان الدوار والجزء الثابت حتى Ф دقيقةعندما يتم إزاحة محاور الجزء الدوار وأسنان الجزء الثابت بزاوية 180˚درجات الكهربائية. وبالتالي، فإن التدفق المغناطيسي له مكون متوسط ​​ثابت ومتغير بسعة

Ф لكل = 0.5 (Ф ماكس - Ф دقيقة)

يشكل شق وحوض دوار المولد (المحث) زوجًا من الأقطاب، وبالتالي يمكن تحديد تردد تيار عضو الإنتاج في محث المولد بالصيغة:

و = الزنك / 60،

حيث z هو عدد أسنان الدوار.

في المولدات ذات الأعمدة المختصرة، يتم تحقيق عدم الاتصال بسبب التثبيت الثابت لملف المجال باستخدام مقطع غير مغناطيسي. يبلغ طول الأعمدة المنقارية أقل من نصف طول الجزء النشط من الجزء الدوار. أثناء دوران الجزء المتحرك، يعبر تدفق الإثارة المغناطيسية لفات الجزء الثابت، مما يؤدي إلى تحفيز المجالات الكهرومغناطيسية فيها.

المولدات ذات الأقطاب المختصرة بسيطة في التصميم ومتقدمة من الناحية التكنولوجية. تتميز دوارات هذه المولدات بتبديد منخفض.
تشمل العيوب كتلة أكبر قليلاً من مولدات الاتصال لنفس القوة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه من الصعب ربط الملف الميداني وضمان الصلابة والقوة الميكانيكية لتثبيته.

إن استخدام التصميمات الحالية لمولدات الحث في السيارات قد أعاقته الصعوبات التالية منذ فترة طويلة:

• مؤشرات محددة منخفضة؛
• زيادة مستوى تموج الجهد المصحح.
• زيادة مستوى الضوضاء.

مزيد من التحسين في التصميم والقضاء على العيوب المذكورة أعلاه جعل من الممكن استخدام مولدات التيار المتردد في السيارات.

لأول مرة، تم استخدام المولدات بدون فرش ذات أعمدة مختصرة 45.3701 و49.3701 في سيارات UAZ.

سيسمح لك مقطع فيديو قصير بفهم المبادئ الأساسية للتشغيل وهيكل مولد السيارة بوضوح.