Мотор-генератор (ое множество М-G ) представляет собой устройство для преобразования электрической энергии в другую форму. Мотор-генераторные установки используются для преобразования частоты , напряжения или фазы мощности. Их также можно использовать для изоляции электрических нагрузок от линии электропитания. Большие мотор-генераторы широко использовались для преобразования промышленных объемов энергии, в то время как меньшие мотор-генераторы (такие как показанный на рисунке) использовались для преобразования энергии батарей в более высокие напряжения постоянного тока.
В то время как мотор-генераторная установка может состоять из отдельных двигателей и генераторных машин, соединенных вместе, единый динамо- двигатель (для динамо -двигателя) имеет катушки двигателя и катушки генератора, намотанные вокруг единственного ротора; Поэтому и двигатель, и генератор используют одни и те же катушки внешнего поля или магниты. [1] Обычно катушки двигателя приводятся в действие от коммутатора на одном конце вала, в то время как катушки генератора обеспечивают выходной сигнал другому коммутатору на другом конце вала. Весь узел ротора и вала меньше, легче и дешевле, чем пара машин, и не требует открытых приводных валов.
В маломощных потребительских устройствах, таких как автомобильные радиоприемники на электронных лампах, не использовались дорогие, шумные и громоздкие мотор-генераторы. Вместо этого они использовали инверторную схему, состоящую из вибратора (самовозбуждающего реле) и трансформатора для выработки более высоких напряжений, необходимых для электронных ламп, от автомобильной аккумуляторной батареи на 6 или 12 В. [2]
Электроэнергетика [ править ]
В контексте производства электроэнергии и крупных стационарных электроэнергетических систем мотор-генератор состоит из электродвигателя, механически соединенного с электрическим генератором (или генератором переменного тока ). Двигатель работает от входного электрического тока, в то время как генератор создает выходной электрический ток, при этом мощность передается между двумя машинами в виде механического крутящего момента ; это обеспечивает электрическую изоляцию и некоторую буферизацию питания между двумя электрическими системами.
Одно из применений - устранение скачков и колебаний «грязной мощности» ( согласование мощности ) или обеспечение согласования фаз между различными электрическими системами.
Маховик-генератор [ править ]
Другое применение - это буфер для экстремальных нагрузок на энергосистему. Например, термоядерные устройства токамака создают очень большие пиковые нагрузки, но относительно низкие средние нагрузки на электрическую сеть. DIII-D токамак в General Atomics , тем Princeton Large Torus (PLT) в лаборатории физики Принстонского Plasma и синхротронного Нимрод в Appleton лаборатории Резерфорда каждый использовал большие маховики на нескольких вышек мотор-генератора на уровне нагрузки накладывается на электрическое система: сторона двигателя медленно ускоряла большой маховик для хранения энергии, который быстро потреблялся во время эксперимента по термоядерному синтезу, поскольку сторона генератора действовала как тормоз на маховике. Точно так же электромагнитная система запуска самолетов (EMALS) авианосца ВМС США следующего поколения будет использовать двигатель-генератор с маховиком для мгновенной подачи энергии для запусков самолетов с мощностью, превышающей установленную на корабле мощность генератора.
Конверсии [ править ]
Мотор-генераторы могут использоваться для различных преобразований, в том числе:
- Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC)
- Постоянный ток в переменный [3]
- Постоянный ток при одном напряжении до постоянного тока при другом напряжении. (Также называется динамо-мотором, сокращенно от динамо-мотора)
- Создание или балансировка трехпроводной системы постоянного тока .
- Переменный ток одной частоты на переменный ток другой гармонически связанной частоты
- Переменный ток при фиксированном напряжении на переменный ток переменного напряжения
- AC однофазный к сети переменного трехфазного
Источник питания переменного напряжения [ править ]
До того, как твердотельное регулирование напряжения переменного тока стало доступным или рентабельным, мотор-генераторные установки использовались для обеспечения переменного напряжения переменного тока. Напряжение постоянного тока, подаваемое на якорь генераторов, можно было бы изменять вручную или электронно для управления выходным напряжением. При таком использовании набор MG эквивалентен изолированному регулируемому трансформатору.
Высокочастотные машины [ править ]
Александерсон генератора переменного тока является приводом от двигателя, высокочастотный генератор , который обеспечивает радиочастотную мощность. На заре развития радиосвязи высокочастотную несущую волну приходилось генерировать механически с помощью генератора переменного тока с большим количеством полюсов, приводимых в движение на высоких скоростях. Генераторы переменного тока Alexanderson производили ВЧ до 600 кГц, а большие агрегаты обеспечивали выходную мощность 500 кВт. В то время как электромеханические преобразователи регулярно использовались для передачи длинных волн в первые три десятилетия 20-го века, электронные методы требовались на более высоких частотах. Генератор Alexanderson был в значительной степени заменен генератором на электронных лампах в 1920-х годах.
Мотор-генераторы, используемые для увеличения времени проезда [ править ]
Мотор-генераторы использовались даже там, где входной и выходной токи практически одинаковы. В этом случае механическая инерция набора M – G используется для фильтрации переходных процессов во входной мощности. Электрический ток на выходе может быть очень чистым (без шума) и сможет выдерживать кратковременные отключения электроэнергии и переходные процессы на входе в установку M – G. Это может обеспечить, например, безупречное переключение с сети на мощность переменного тока, обеспечиваемую дизель- генераторной установкой.
Мотор-генераторная установка может содержать большой маховик для улучшения ее проходимости; тем не менее, в этом приложении необходимо учитывать, так как двигатель-генератор потребует большой ток при повторном включении, если до момента отрыва достигается [ требуется пояснение ] , что приводит к останову. Однако пусковой ток во время повторного включения будет зависеть от многих факторов. Например, двигателю-генератору мощностью 250 кВА, работающему при 300 ампер при полном токе нагрузки, потребуется 1550 ампер пускового тока во время повторного включения через 5 секунд. В этом примере используется фиксированный размер установлен маховик , чтобы привести к 1 / 2 Гц на вторую скорость нарастания выходного напряжения. Мотор-генератор представлял собой двухопорную машину вертикального типа с подшипниками в масляной ванне.
Двигатели и генераторы могут быть соединены непроводящим валом на объектах, где необходимо строго контролировать электромагнитное излучение [4] или где требуется высокая изоляция от переходных импульсных перенапряжений.
Мотор-генератор сегодня [ править ]
Для некоторых целей мотор-генераторные установки были заменены полупроводниковыми приборами . В прошлом комплекты MG широко использовались в лифтах . Поскольку требовалось точное управление скоростью подъемной машины, непрактичность изменения частоты для мощного двигателя переменного тока означала, что использование комплекта MG с подъемным двигателем постоянного тока было почти стандартным отраслевым решением. Современные частотно-регулируемые приводы переменного тока и совместимые двигатели все чаще вытесняют традиционные лифтовые установки с приводом от MG, поскольку приводы переменного тока обычно более эффективны на 50% или более, чем механизмы с питанием от постоянного тока. [ необходима цитата ]
Еще одно применение MG было в южном районе British Rail . Они использовались для преобразования линейного напряжения питания 600 В - 850 В постоянного тока с третьей шины в 70 В постоянного тока для питания органов управления используемого запаса EMU . С тех пор они были заменены твердотельными преобразователями на новом подвижном составе.
Точно так же комплекты MG использовались в трамвае PCC для выработки выхода 36 В постоянного тока от тягового источника 600 В постоянного тока. Низковольтный выход заряжает аккумуляторные батареи трамвая и подает ток на управляющее и вспомогательное оборудование (включая фары, гонгеры, двигатели дверей и электромагнитные гусеничные тормоза).
С другой стороны, в промышленных условиях, где требуется подавление гармоник, преобразование частоты или изоляция линий, комплекты MG остаются популярным решением. [ необходима цитата ] Полезная особенность двигателей-генераторов заключается в том, что они могут выдерживать большие кратковременные перегрузки лучше, чем полупроводниковые устройства с той же средней номинальной нагрузкой. Учтите, что компоненты большого полупроводникового инвертора с ограничением по тепловому току представляют собой твердотельные переключатели массой несколько граммов с тепловой постоянной времени для их теплоотводов, вероятно, более 100 мс, тогда как компоненты MG с ограничением теплового тока представляют собой медные обмотки. массой в несколько сотен килограммов, которые по своей природе связаны с их собственной большой тепловой массой. Они также обладают отличной устойчивостью кэлектростатический разряд (ESD).
Современное использование термина [ править ]
В принципе, любой электрогенератор также может служить электродвигателем, или наоборот. В гибридных транспортных средствах и других легких силовых системах «двигатель-генератор» - это отдельная электрическая машина, которая может использоваться как электродвигатель или генератор , преобразующий электрическую энергию в механическую .
Начиная с сезона 2014 года гоночные автомобили Формулы-1 будут иметь два так называемых «мотор-генераторных агрегата» (MGU) [5]. Это делает автомобили более экономичными за счет сбора энергии от турбокомпрессора и при торможении . Однако это не мотор-генераторы , как описано здесь, но больше похожи на dynamotors , отдельные единицы , которые могут выступать в качестве либо генератора или двигателя. Их можно использовать для обеспечения дополнительных 160 л.с. колесам для ускорения и обгона, или их можно использовать для раскрутки турбонагнетателя, чтобы быстрее увеличить давление наддува, тем самым уменьшая турбо-лаг .
См. Также [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Мотор-генераторы . |
- Бустер (электрическая мощность)
- Каскадный преобразователь
- Дизельный генератор
- Двигатель-генератор
- Преобразователь частоты
- Гарри Уорд Леонард
- Мощность головного узла
- Инвертор (электрический)
- Поворотный преобразователь
- Поворотный фазовый преобразователь
- Трехфазная электрическая мощность
Ссылки [ править ]
- ^ Справочник радиолюбителя 1976, паб. ARRL , p331-332
- ^ "Источники питания вибратора" . Radioremembered.org . Проверено 18 января +2016 .
- ^ «Модернизированный дизайн гибридной энергосистемы с использованием возобновляемых источников энергии для зданий». Транзакции IEEE в Smart Grid . 3 : 2174–2187. DOI : 10.1109 / TSG.2012.2217512 .
- ^ Стандарт физической безопасности для строительства чувствительных объектов компактируемой информации , DIANE Publishing, 1994 ISBN 0-941375-87-0 , стр. 27
- ^ "Правила двигателя Формулы-1 2014" (PDF) . www.fia.com . Fédération Internationale de l'Automobile. п. 5 . Дата обращения 10 марта 2020 .
