Назначение устройство и работа генератора: Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Устройство и принцип работы дизельного генератора

Чтобы преобразовать механическую энергию (двигателя внутреннего сгорания, ветрового двигателя, турбины) в электрическую энергию (постоянного или переменного тока), необходим генератор. Основные части генератора – неподвижный якорь (статор) и приводимый во вращение первичным двигателем с высоким постоянством числа оборотов индуктор (ротор) с питаемой постоянным током обмоткой возбуждения.

Ротор электромашины переменного тока может вращаться с частотой магнитного поля или отставать от него (вращаться с меньшей скоростью). В первом случае машина относится к синхронным, во втором к асинхронным. Синхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме, называется синхронным генератором. Синхронный генератор обратим, т.е. при подключении якорной обмотки к трехфазной электросети он работает как электродвигатель.
Принцип работы синхронного генератора

При вращении ротора синхронного генератора (СГ) линии его магнитного поля пересекают обмотку статора. Магнитное поле ротора создается независимым возбудителем, в качестве которого может служить аккумулятор или дополнительный генератор постоянного тока с напряжением обычно не выше 150 В, а также ртутные, полупроводниковые (селеновые или германиевые) или механические выпрямители.

Возможно и обратное решение (применяемое обычно в малогабаритных передвижных установках переменного тока) – вращение ротора в неподвижном магнитном поле, при этом вырабатываемый в обмотках ротора переменный ток необходимо снимать с ротора через коллектор. Вырабатываемая СГ электродвижущая сила (ЭДС) пропорциональна магнитной индукции, длине паза статора, числу витков в обмотке статора, внутреннему диаметру статора и частоте вращения магнитного поля. Изменение ЭДС синхронного генератора возможно путем регулирования тока в обмотке возбудителя реостатом или системой автоматического регулирования.

Частота вращения магнитного поля равна скорости вращения ротора, а частота вырабатываемого переменного напряжения пропорциональна частоте вращения магнитного поля и количеству пар полюсов статора. В качестве примера, при заданной частоте СГ 50 Гц при числе пар полюсов 1 ротор должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а при числе пар 2 – со скоростью 1500 об/мин и т.д.

Для поддержания постоянства частоты вырабатываемого СГ переменного напряжения скорость вращения первичного двигателя поддерживается постоянной посредством автоматического регулятора скорости.

Обычно от СГ требуется выработка напряжения порядка 15-40 кВ, снять такое напряжение с вращающегося коллектора сложно, и обмотки якоря, с которого снимается вырабатываемая электрическая энергия, выгодно сделать неподвижными. Мощность же возбуждения СГ обычно составляет 1-3% и не превышает 5% мощности СГ; подать эту мощность на вращающийся ротор не составляет проблемы.

При мощности СГ до нескольких киловатт магнитное поле ротора может обеспечиваться постоянными магнитами (самыми современными, неодимовыми), что позволяет обойтись без коллектора и токосъемника. При этом, ввиду невозможности регулирования магнитного потока ротора, выходное напряжение СГ неизменно и не поддается регулированию, либо же с регулированием возникают сложности. Мощность современного синхронного генератора достигает нескольких Гвт и выше.

 

Виды синхронных генераторов

Генераторы разделяются по способу возбуждения. Самый простой способ, не требующий дополнительного источника питания для возбуждения статора – это использование самовозбуждения за счет остаточного намагничивания сердечника ротора даже при отсутствии в обмотках ротора тока возбуждения. При вращении ротора слабый остаточный магнитный поток ротора вызывает образование в обмотках ротора небольшой ЭДС, которая отбирается понижающим трансформатором, выпрямляется и через коллектор подается в обмотку возбуждения, что увеличивает магнитный поток, ЭДС генератора и дальнейшее развитие процесса самовозбуждения, вплоть до выхода на нормальный режим работы. Подобная схема с самовозбуждением успешно применяется в автономных установках наземного, водного и воздушного транспорта.

Если применяется тиристорное устройство регулирования тока возбуждения, появляется возможность автоматического регулирования выходного напряжения СГ (поддержания его постоянства или изменения по определенному закону в зависимости от величины и характера нагрузки). Возможно также возбуждение ротора от дополнительного генератора (подвозбудителя), имеющего общий вал с основным генератором или соединенного с валом СГ посредством полумуфты.

 

Устройство синхронного генератора

Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.

Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка.

Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).

Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя).

Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости.

Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника.

При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

 

Режимы работы синхронного генератора

Синхронный генератор может работать в режиме холостого хода, при отсутствии токов в обмотке якоря, и тогда вырабатываемое напряжение задается лишь током возбуждения.

При подключении к СГ потребителя через обмотку якоря начинают протекать токи, и создаваемое ими магнитное поле складывается с полем ротора. Ток в якорной обмотке при чисто активной нагрузке (нагревательные элементы, лампочки накаливания) совпадает по фазе с ЭДС, при индуктивной (асинхронные электродвигатели, дроссели, трансформаторы) отстает, а при емкостной (батареи конденсаторов, корректоры коэффициента мощности, высоковольтные ЛЭП) опережает. При активной нагрузке создаваемый в статоре дополнительный магнитный поток перпендикулярен потоку ротора, и ЭДС генератора, определяемая суммарным потоком, возрастает.

Реактивная нагрузка ведет к отклонению направлений потоков от перпендикулярности, вследствие несовпадения фаз тока якорной обмотки и ЭДС, и при емкостной нагрузке ЭДС генератора увеличивается еще выше, поскольку направление потоков начинает совпадать (вызывается продольно-намагничивающая реакция), а при индуктивной нагрузке к снижению ЭДС вследствие встречного направления потоков (вызывается продольно-размагничивающая реакция). Наиболее часто встречается смешанная активно-индуктивная нагрузка.

Чтобы устранить воздействие реакции якоря на ЭДС генератора, предусматривается регулирование возбуждения ротора с целью поддержания ЭДС на должном уровне с исключением ее зависимости от мощности и вида нагрузки. Также, для устранения колебаний при резкой смене режима работы СГ, помимо основной обмотки возбудителя, наматывается еще и демпферная (успокаивающая) катушка, особо полезная при совместной работе нескольких СГ на общую сеть. Поскольку нагрузка СГ не остается постоянной и время от времени меняется, существует необходимость постоянного регулирования тока возбуждения, что осуществляется автоматическими системами регулирования.

При нормальной работе СГ допустимы некоторые отклонения коэффициентов мощности нагрузки, напряжения и частоты в пределах нескольких процентов от номинальных значений. При нарушениях в линии нагрузки (коротких замыканиях, непостоянстве отбираемой мощности, неравномерном распределении нагрузки между фазами), возникает асимметрия выходного напряжения СГ, форма напряжения искажается и отклоняется от синусоидальной, что может приводить к перегреву обмоток и элементов конструкции генератора. Также, к искажениям формы ЭДС генератора ведет нелинейность нагрузки (подключенные к сети выпрямители, инверторы).

При работе СГ важно следить за расходом охлаждающей воды, автоматика должна предупреждать персонал при снижении расхода путем включения сигнализации, и при резком падении расхода приступить к разгрузке генератора с последующим отключением в течение нескольких минут.

Работа нескольких синхронных генераторов на общую сеть

Параллельная работа нескольких СГ необходима для полного использования их мощности, позволяет создавать мощные источники питания, а также периодически выводить на профилактику или в ремонт один из генераторов.

При параллельной работе нескольких СГ требуется строгое постоянство вырабатываемой каждым из них частоты, с высоким поддержанием постоянства скорости их вращения.

При включении в сеть еще одного СГ требуется равенство его напряжения напряжению сети с постоянством частоты, фазы и чередования фаз. Лишь при совпадении этих условий при включении СГ в сеть не будет толчков тока и опасных для обмоток уравнительных токов.

Синхронизация осуществляется посредством специальных устройств – синхроскопов, наиболее простыми из которых является ламповые, позволяющие по характеру свечения ламп синхроскопа определить с достаточной для практики точностью момент совпадения напряжения подключаемого генератора и сети по частоте, фазе и порядку чередования фаз.

 

 

Устройство, принцип действия и конструкция синхронного генератора, режимы работы

Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах.

Основные конструктивные элементы

Основные части синхронного генератора: неподвижная — статор, вращающаяся — ротор, представляющая собой электромагнит, и две основные обмотки.

1. Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.
2. Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.
3. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.
4. Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
5. Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
6. Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.

В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

• Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
• Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

Определение скорости вращения

Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:

• n — скорость вращения, об/мин;
• f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
• p — количество пар полюсов.

Принцип работы СГ

Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:

1. При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
2. При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
3. Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.

В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.

Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.

Устройство Генератора Переменного Тока и Принцип Действия

Мощный тяговый генератор переменного тока – строение

Здравствуйте, ценители мира электрики и электроники. Если вы частенько заглядываете на наш сайт, то наверняка помните, что совсем недавно у нас вышел достаточно объемный материал про то, как устроен и работает генератор постоянного тока. Мы подробно описали его строение от самых простых лабораторных прототипов, до современных рабочих агрегатов. Обязательно почитайте, если еще этого не сделали.

Сегодня мы разовьем эту тему, и разберемся, в чем заключается принцип действия генератора переменного тока. Поговорим о сферах его применения, разновидностях и много еще о чем.

Теоретическая часть

Основной принцип работы альтернатора

Начнем с самого основного – переменный ток отличается от постоянного тем, что он с некоторой периодичностью меняет свое направление движения. Также он меняет и величину, о чем мы подробнее поговорим далее.

Спустя определенный промежуток времени, который мы назовем «Т» значения параметров тока повторяются, что на графике можно изобразить в виде синусоиды – волнистой линии, проходящей с одинаковой амплитудой через центральную линию.

Базовые принципы

Итак, назначение и устройство генераторов переменного тока, называемого раньше альтернатором, заключается в преобразовании кинетической энергии, то есть механической, в электрическую. Подавляющее большинство современных генераторов используют вращающееся магнитное поле.

• Работают такие устройства за счет электромагнитной индукции, когда при вращении в магнитном поле катушки из токопроводящего материала (обычно медная проволока), в ней возникает электродвижущая сила (ЭДС).
• Ток начинает образовываться в тот момент, когда проводники начинают пересекать магнитные линии силового поля.

Строение простейшего электромагнитного генератора

• Причем пиковое значение ЭДС в проводнике достигается при прохождении им главных полюсов магнитного поля. В те моменты, когда они скользят вдоль силовых линий, индукция не возникает и ЭДС падает до нуля. Взгляните на любую схему из представленных – первое состояние будет наблюдаться, когда рамка примет вертикальное положение, а второе – когда горизонтальное.

Генератор переменного тока — как устроен

• Для лучшего понимания протекающих процессов нужно вспомнить правило правой руки, изучавшееся всеми в школе, но мало кем помнящееся. Суть его заключается в том, что если расположить правую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее со стороны ладони, большой палец, отведенный в сторону, укажет направление движения проводника, а остальные пальцы будут указывать на направление возникающей в нем ЭДС.
• Взгляните на схему выше, положение «а». В этот момент ЭДС в рамке равно нулю. Стрелочками показано направление ее движения – часть рамки А двигается в сторону северного полюса магнита, а Б – южного, достигнув которых ЭДС будет максимальным. Применяя описанное выше правило правой руки, мы видим, что ток начинает течь в части «Б» в нашу сторону, а в части «А» – от нас.
• Рамка вращается дальше и ток в цепи начинает падать, пока рамка снова не займет горизонтальное положение (в).
• Дальнейшее вращение приводит к тому, что ток начинает течь в обратном направлении, так как части рамки поменялись местами, если сравнивать с начальным положением.

Спустя половину оборота, все снова вернется в изначальное состояние, и цикл повторится снова. В итоге мы получили, что за время совершения полного оборота рамки, ток дважды возрастал до максимума и падал до нуля, и единожды менял свое направление относительно нчального движения.

Переменный ток

В его честь была названа частота тока

Принято считать, что длительность периода обращения равняется 1 секунде, а число периодов «Т» является частотой электрического тока. В стандартных электрических сетях России и Европы за одну секунду ток меняет свое направление 50 раз – 50 периодов в секунду.

Обозначают в электронике один такой период особой единицей, названной в честь немецкого физика Г. Герца. То есть в приведенном примере российских сетей частота тока составляет 50 герц.

Вообще, переменный ток нашел очень широкое применение в электронике благодаря тому, что: величину его напряжения очень просто изменять при помощи трансформаторов, не имеющих движущихся частей; его всегда можно преобразовать в постоянный ток; устройство таких генераторов намного надежнее и проще, чем для выработки постоянного тока.

Мощнейшие генераторы, установленные на Пушкинской ГЭС

Строение генератора переменного тока

Как устроен генератор переменного тока, в принципе, понятно, но вот, сравнивая его с собратом для выработки постоянного, не сразу можно уловить разницу.

Основные рабочие части и их подключение

Если вы прочли предыдущий материал, то наверняка помните, что рамка в простейшей схеме была соединена с коллектором, разделенным на изолированные контактные пластины,  а тот, в свою очередь, был связан со щетками, скользящими по нему, через которые и была подключена внешняя цепь.

За счет того, что пластины коллектора постоянно меняются щетками, не происходит смены направления тока – он просто пульсирует, двигаясь в одном направлении, то есть коллектор является выпрямителем.

Устройство и принцип действия генератора переменного тока

• Для переменного тока такого приспособления не нужно, поэтому его заменяют контактные кольца, к которым привязаны концы рамки. Вся конструкция вместе вращается вокруг центральной оси. К кольцам примыкают щетки, которые также по ним скользят, обеспечивая постоянный контакт.
• Как и в случае с постоянным током, ЭДС, возникающие в разных частях рамки, будут суммироваться, образуя результирующее значение этого параметра. При этом во внешней цепи, подключенной через щетки (если подсоединить к ней резистор нагрузки RH), будет протекать электрический ток.
• В рассмотренном выше примере «Т» равняется полному обороту рамки. Отсюда можно сделать логичный вывод, что частота тока, вырабатываемая генератором, напрямую зависит от скорости вращения якоря (рамки), или другими словами ротора, в секунду. Однако это касается только такого простейшего генератора.

Трехфазные генераторы переменного тока и устройство их

Если увеличить число пар полюсов, то в генераторе пропорционально возрастет и число полных изменений тока за один оборот якоря, и частота его будет измерять иначе, по формуле: f = np, где f – это частота, n – число оборотов в секунду, p – количество пар магнитных полюсов устройства.

• Как мы уже писали выше, течение переменного тока графически изображается синусоидой, поэтому такой ток еще называется и синусоидальным. Сразу можно выделить основные условия, задающие постоянство характеристик такого тока – это равномерность магнитного поля (постоянная его величина) и неизменная скорость вращения якоря, в котором он индуктируется.
• Для того чтобы сделать устройство достаточно мощным, в нем применяются электрические магниты. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, в действующих агрегатах тоже не является рамкой, как мы показывали в схемах выше. Применяется очень большое количество проводников, которые соединены друг с другом по определенной схеме

Интересно знать! Образование ЭДС происходит не только тогда, когда проводник смещается относительно магнитного поля, но и наоборот, когда двигается само поле относительно проводника, чем активно и пользуются конструкторы электродвигателей и генераторов.

• Данное свойство позволяет размещать обмотку, в которой индуктируется ЭДС, не только на вращающейся центральной части устройства, но и на неподвижной части. При этом в движение приводится магнит, то есть полюсы.

Синхронный генератор электрического тока и принцип действия этого устройства

• При таком строении внешняя обмотка генератора, то есть силовая цепь, не нуждается ни в каких подвижных частях (кольцах и щетках) – соединение выполняется жесткое, чаще болтовое.
• Да, но можно резонно возразить, мол, эти же элементы потребуется установить на обмотке возбуждения. Так и есть, однако сила тока, протекающая здесь, будет намного меньше итоговой мощности генератора, что значительно упрощает организацию подвода тока. Элементы будут малы по размерам и массе и очень надежны, что делает именно такую конструкцию самой востребованной, особенно для мощных агрегатов, например, тяговых, устанавливаемых на тепловозах.
• Если же речь идет о маломощных генераторах, где токосъем не представляет каких-то сложностей, поэтому часто применяется «классическая» схема, с вращающейся якорной обмоткой и неподвижным магнитом (индуктором).

Совет! Кстати, неподвижная часть генератора переменного тока называется статором, так как она статична, а вращающаяся – ротором.

Вращать легче центральную часть

Виды генераторов переменного тока

Классифицировать и отличить генераторы можно по нескольким признакам. Давайте назовем их.

Трехфазные генераторы

Отличаться они могут по количеству фаз и быть одно-, двух- и трехфазными. На практике наибольшее распространение получил последний вариант.

Схема трехфазного генератора

• Как видно из картинки выше, силовая часть агрегата имеет три независимые обмотки, расположенные на статоре по окружности, со смещением друг относительно друга на 120 градусов.
• Ротор в данном случае представляет собой электромагнит, который, вращаясь, индуктирует в обмотках переменные ЭДС, которые сдвинуты друг относительно друга во времени на одну третью периода «Т», то есть такта. По сути, каждая обмотка представляет собой отдельный однофазный генератор, который питает переменным током свою внешнюю цепь R. То есть мы имеет три значения тока I(1,2,3) и такое же количество цепей. Каждая такая обмотка вместе с внешней цепью получила название фазы.

Смещение синусоид на 1/3 такта

• Чтобы сократить число проводов, ведущих к генератору, три обратных провода, ведущих к нему от потребителей энергии, заменяют одним общим, по которому будут проходить токи от каждой фазы. Такой общий провод называют нулевым
• Соединение всех обмоток такого генератора, когда их концы соединяются друг с другом, называется звездой. Отдельные три провода, соединяющие начала обмоток с потребителями электроэнергии называются линейными – по ним и идет передача.
• Если нагрузка всех фаз будет одинаковой, то необходимость в нулевом проводе полностью отпадет, так как общий ток в нем будет равен нулю. Как так получается, спросите вы? Все предельно просто – для понятия принципа достаточно сложить алгебраические значения каждого синусоидального тока, сдвинутых по фазе на 120 градусов. Схема выше поможет понять этот принцип, если представить, что кривые на нем – это изменение тока в трех фазах генератора.
• Если же нагрузка в фазах будет неодинаковой, то нулевой провод начнет пропускать ток. Именно поэтому распространена 4-х проводная схема подключения звездой, так как она позволяет сохранять электрические приборы, включенные в этот момент в сеть.

Варианты соединения обмоток у трехфазного генератора

• Напряжение между линейными проводами называется линейным, тогда как напряжение на каждой фазе – фазным. Токи, протекающие в фазах, являются и линейными.
• Схема подключения звездой не является единственной. Существует и другой вариант последовательного подключения трех обмоток, когда конец одной соединен с началом второй, и так далее, пока не образуется замкнутое кольцо (см. схему выше «б»). Исходящие от генератора провода подключаются в местах соединения обмоток.
• В таком случае фазовые и линейные напряжения будут одинаковыми, а ток линейного провода будет больше фазного, при их одинаковой нагрузке.
• Такое соединение также не нуждается в нулевом проводе, в чем и заключается основное преимущество трехфазного генератора. Наличие меньшего количества проводов делают его проще, и цена его ниже, из-за меньшего количества используемых цветных металлов.

Принципиальная схема генератора тока

Еще одной особенностью трехфазной схемы подключения является появление вращающегося магнитного поля, что позволяет создавать простые и надежные асинхронные электродвигатели.

Но и это не все. При выпрямлении однофазного тока на выходе выпрямителя получается напряжение с пульсациями от нуля до максимального значения. Причина, думаем, ясна, если вы поняли основной принцип работы такого устройства. Когда же присутствует сдвиг по времени фаз, пульсации сильно уменьшаются, не превышая 8%.

Различие по виду

Отличаются генераторы и по виду, которых существует 2:

Синхронный генератор

• Синхронный генератор переменного тока – главная особенность такого агрегата заключается в жесткой связи частоты переменной ЭДС, которая наведена в обмотке и синхронной частотой вращения, то есть вращения ротора.

Принцип действия и устройство синхронного генератора.

1. Взгляните на схему выше. На ней мы видим статор с трехфазной обмоткой, соединенной по треугольной схеме, которая мало чем отличается от той, что стоит на асинхронном двигателе.
2. На роторе генератора располагается электромагнит с обмоткой возбуждения, питающаяся от постоянного тока, который может быть подан на него любым известным способом – об этом подробнее будет расписано далее.
3. Вместо электромагнита может быть применен постоянный, тогда необходимость в скользящих частях схемы, в виде щеток и контактных колец, отпадает вовсе, на такой генератор не будет достаточно мощным и не сможет нормально стабилизировать выходные напряжения.
4. К валу ротора подключается привод – любой двигатель, создающий механическую энергию, и он приводится в движение с определенной синхронной скоростью.
5. Так как магнитное поле главных полюсов вращается вместе с ротором, начинается индукция переменных ЭДС в обмотке статора, которые можно обозначить как Е1, Е2 и Е3. Эти переменные будут одинаковыми по значению, но как уже не раз говорилось, смещенными на 120 градусов по фазе. Вместе эти значения образуют трехфазную систему ЭДС, которая симметрична.
6. К точкам С1,С2 и С3 подключается нагрузка, и на фазах обмотки в статоре появляются токи I1,I2,и I В это время каждая фаза статора сама становится мощным электромагнитом и создает вращающееся магнитное поле.
7. Частота вращения магнитного поля статора будет соответствовать частоте вращения ротора.

Асинхронный электрический двигатель

• Асинхронные генераторы – их отличает от описанного выше примера то, что частоты ЭДС и вращения ротора жестко не привязаны друг к другу. Разница между этими параметрами называется скольжением.

1. Электромагнитное поле такого генератора в обычном рабочем режиме оказывает под нагрузкой тормозной момент на вращение ротора, поэтому частота изменения магнитного поля будет меньшим.
2. Эти агрегаты не требуют для создания сложных узлов и применения дорогих материалов, поэтому нашли широкое применение, как электрические двигатели для транспорта, из-за легкого обслуживая и простоты самого устройства. Данные генераторы устойчивы к перегрузкам и коротким замыканиям, однако на устройствах сильно зависящих от частоты тока они неприменимы.

Способы возбуждения обмотки

Последнее различие моделей, которое хотелось бы затронуть, связано со способом запитки возбуждающей обмотки.

Тут можно выделить 4 типа:

1. Питание на обмотку подается через сторонний источник.
2. Генераторы с самовозбуждением – питание берется от самого генератора, при этом напряжение выпрямляется. Однако находясь в неактивном состоянии, такой генератор не сможет выработать достаточного напряжения, чтобы стартовать, для чего в схеме применяется аккумулятор, который будет задействован во время старта.
3. Вариант с обмоткой возбуждения, питающейся от другого генератора меньшей мощности, установленного с ним на одном валу. Второй генератор уже должен стартовать от стороннего источника, например, того же аккумулятора.
4. Последняя разновидность вообще не нуждается в подаче питания на обмотку возбуждения, так как ее у него нет, ведь применяется в устройстве постоянный магнит.

Применение генераторов переменного тока на практике

Промышленное производство мощных генераторов

Применяются такие генераторы практически во всех сферах человеческой деятельности, где требуется электрическая энергия. Причем принцип ее добычи отличается только способом приведения в движение вала устройства. Так работают и гидро-, и тепло- и даже атомные станции.

Данные станции запитывают по проводам общественные сети, к которым подключается конечный потребитель, то есть все мы. Однако существует множество объектов, к которым невозможно доставить электрическую энергию таким способом, например, транспорт, стройплощадки вдали от линий электропередач, очень далекие поселки, вахты, буровые установки и прочее.

Это означает только одно – требуется свой генератор и двигатель, приводящий его в движение. Давайте рассмотрим несколько небольших и часто встречающихся в нашей жизни устройств.

Автомобильные генераторы

На фото — электрический генератор для автомобиля

Кто-то возможно тут же скажет: «Как? Это же генератор постоянного тока!». Да, действительно, так оно и есть, однако таковым его делает лишь наличие выпрямителя, который этот самый ток делает постоянным. Основной принцип работы ничем не отличается – все тот же ротор, все тот же электромагнит и прочее.

Принципиальная схема автомобильного генератора

Это устройство функционирует таким образом, что вне зависимости от скорости вращения вала, оно вырабатывает напряжение в 12В, что обеспечивается регулятором, через который идет питание обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения стартует, запитываясь от автомобильного аккумулятора, ротор агрегата приводится в движение двигателем автомобиля через шкив, после чего начинает индуцироваться ЭДС.

Для выпрямления трехфазного тока используется несколько диодов.

Генератор на жидком топливе

Бензиновый генератор

Устройство бензинового генератора переменного тока, ровно, как и дизельного, мало чем отличается от того, что установлен в вашем автомобиле, за исключением нюанса, что ток он будет выдавать, как положено, переменный.

Из особенностей можно выделить то, что ротор агрегата всегда должен вращаться с одной скоростью, так как при перепадах выработка электроэнергии становится хуже. В этом кроется существенный недостаток подобных устройств – подобный эффект происходит при износе деталей.

Интересно знать! Если к генератору подключить нагрузку, которая будет ниже рабочей, то он не будет использовать свою мощность на полную, съедая часть жидкого топлива впустую.

Панель управления генератора

На рынке представлен большой выбор подобных агрегатов, рассчитанных на разную мощность. Они пользуются большой популярность за счет своей мобильности. При этом инструкция по пользованию предельно проста – заливаем своими руками топливо, запускаем двигатель поворотом ключа и подключаемся…

На этом, пожалуй, закончим. Мы разобрали назначение и общее устройство этих приборов  максимально просто. Надеемся, генератор переменного тока и принцип его действия стали к вам чуточку ближе, и с нашей подачи вы захотите погрузиться в увлекательный мир электротехники.

Принцип работы генератора переменного и постоянного тока

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

генератор тока

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.

Электрический мотор

Генератор переменного тока

генератор переменного тока

При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.

генератор переменного тока

Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Генератор постоянного тока

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

автомобильный генератор тока

Таким образом, генератор тока является современным устройством, способный преобразовывать энергию механического движения в электрическую.

Оцените качество статьи:

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e₁ = Blvsinwt; e₂ = -Blvsinwt; , где B – магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t – время, wt – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.  

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinwt, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

• с независимым возбуждением обмоток;
• с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

• устройства с параллельным возбуждением;
• альтернаторы с последовательным возбуждением;
• устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные  показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

• зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
• характеристики внешних параметров;
• регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5).  Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6).  Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

ЭДС

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Отдаваемая в цепь полезная мощность P₁ = UI.

КПД

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом η_e. Тогда: η_e=P₁/P.

На холостом ходе η_e = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Список использованной литературы

• Вольдек А. И., Попов В. В. «Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы» 2008
• О.А.Косарева «Шпаргалка по общей электротехники и электроники»
• Китаев В. Е., Корхов Ю. М., Свирин В. К. «Электрические машины» Часть 1. Машины постоянного тока. 1978
• Данилов И.А., Лотоцкий К.В. «Электрические машины» 1972

устройство, принцип работы, подборка лучших в Москве

Люди все чаще задумываются о том, чтобы приобрести себе мини-электростанцию. Такие небольшие, компактные устройства способны обеспечить электричеством целый загородный дом или квартиру. Но, решая купить прибор, у многих возникает вопрос, какой именно агрегат выбрать. Ведь на рынке существует огромное количество оборудования, а хочется взять прибор и пользоваться им в свое удовольствие.

Трехфазный генератор занимает особое место среди разнообразия, его особенностью является возможность выдавать напряжение двух видов, а именно 220 В и 380 В. 

Такие устройства могут прекрасно работать на дизеле и бензине, но их самая маленькая мощность 5–6 кВт, ведь такие приборы больше относятся к профессиональным моделям. Правда, для бытового использования его тоже часто покупают, особенно, если в доме есть трехфазные потребители.

Данное устройство имеет неподвижный статор и ротор (вал), что вращается и создает в обмотках универсальное магнитное поле. В трехфазном агрегате обмотка размещается не на роторе, а на статоре. Только следует сказать, что подобных отмоток на статоре целых три, и они сдвинуты по отношению друг к другу. Когда ротор оборачивается, он начинает пересекаться с магнитным полем обмоток, в результате чего начинает вырабатываться электродвижущая сила. Благодаря тому, что эти обмотки размещаются на одинаковом расстоянии друг от друга, электродвижущая сила имеет одинаковую амплитуду.

Особенности трехфазных агрегатов

1. Благодаря уникальному строению, есть возможность подключать к нему несколько приборов одновременно.
2. Он работает по принципу распределения мощности напряжения. Это значит, что такой агрегат не сможет потянуть мощную технику. Ведь, если агрегат на 6 кВт, то это не значит, что к нему можно подключать технику такой мощности. Он просто не потянет, ведь прибор равномерно распределяет напряжение на три фазы. Поэтому максимальная мощность потребителя не должна быть 2 кВт. Зато таких однофазных приборов можно подсоединить сразу три штуки.
3. Часто люди могут ошибочно рассчитывать необходимую мощность технику и приобретать трехфазный агрегат для однофазных потребителей. В таком случае вы сможете подключить один прибор на 2 кВт, а сама электростанция будет работать на всю мощность (6–8 кВт) и потреблять огромное количество топлива. Если у вас только однофазные потребители, то рациональнее будет приобрести однофазный агрегат такой же мощностью. Он стоит намного дешевле, и расход топлива будет в несколько раз меньше.
4. Такие устройства достаточно капризны в подключении однофазных потребителей. Но это не единственная их особенность. Ведь эта проблема решаема, если подключать три прибора одновременно. Но вот проблема перекоса фаз, которая встречается при использовании модели в домашних условиях, более существенна. Если объяснить по-простому, то нельзя, чтобы хоть одна фаза имела порог мощности больше 25% по сравнению с другими. То есть, если вы подключили телевизор или холодильник на 0,7–0,8 кВт, то на другую фазу вы сможете включить прибор мощностью не больше 1 кВт (+25% к первому показателю). Если включить пылесос, который имеет 2–2,5 кВт, то произойдет перекос фаз и аппарат отключится.
5. Каждый трехфазный образец имеет две розетки, одна с напряжением 220 Вольт, а другая 380 Вольт.

Такие устройства стоят намного дороже обычных однофазных моделей. При этом обычному человеку достаточно сложно понять схему подключения потребителей. А высокое потребление топлива делают их не выгодными для домашнего или бытового использования. 

Если в доме есть трехфазные приборы, которые требуют напряжение в 380 Вольт, лучше покупать трехфазный образец. При подключении таких потребителей перечисленных выше проблем не будет, генератор и техника прослужат вам длительное время.  

Назначение, устройство и принцип работы генератора

Диагностирование генераторной установки переменного тока при помощи USB Autoscope III (осциллограф Посталовского).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Проверка работоспособности генераторной установки.

Задачи:

1.Изучение принципиальной схемы работы генератора;

2.Изучение этапов подготовки прибора к работе;

3.Изучение порядка работы диагностирования:

4.Проверка работоспособности генераторной установки.

Назначение, устройство и принцип работы генератора.

Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Генераторная установка — достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов.

На современных автомобилях устанавливают генераторы переменного тока. Для нормальной работы имеющихся на автомобиле потребителей тока должно быть стабильное напряжение питания, поэтому независимо от частоты вращения ротора генератора и числа подключенных потребителей напряжение генератора должно быть постоянным. Поддержание постоянства напряжения и защита генератора от перегрузки обеспечиваются прибором, называемым регуляторам напряжения или реле-регулятором.

В зависимости от дорожно-климатических условий и режимов эксплуатации автомобилей напряжение генератора, питающее потребителей, рассчитанных на номинальное напряжение 12 В, должно быть в пределах 13,2 . 15,5 В.

Генератор переменного тока трехфазный, синхронный, с электромагнитным возбуждением, по сравнению с генератором постоянного тока он имеет меньшие металлоемкость и габаритные размеры. При той же мощности он проще по конструкции и отличается большим сроком службы. Синхронным генератор называется потому, что частота вырабатываемого им тока пропорциональна частоте вращения ротора генератора. Удельная мощность генератора переменного тока, т.е. мощность генератора, приходящаяся на единицу его массы, примерно в 2 раза больше, чем у генератора постоянного тока. Это позволяет в 2-3 раза увеличить передаточное число привода генератора, вследствие чего при частоте вращения на режиме холостого хода двигателя генераторы переменного тока развивают до 40 % номинальной мощности, что обеспечивает лучшие условия заряда аккумуляторных батарей и, как следствие, повышение их срока службы. Наряду с этим генераторы переменного тока, несмотря на их различие в номерах серий, по многим моделям легковых и грузовых автомобилей соответственно унифицированы и имеют ряд взаимозаменяемых деталей (приводные шкивы, крыльчатки, подшипники и др.), а по устройству не имеют принципиальных различий.

Принцип действия генератора.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток.

Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой — подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение.

Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) — ротор, его важнейшую вращающуюся часть.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный», и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения.

Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных — трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник».

Устройство генератора.

По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы — генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости. В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

Устройство генератора показано на фото. Корпус (5) и передняя крышка генератора (2) служат опорами для подшипников (9 и 10), в которых вращается якорь (4). На обмотку возбуждения якоря напряжение от аккумулятора подается через щетки (7) и контактные кольца (11). Якорь приводится в движение посредством клинового ремня через шкив (1). При запуске двигателя, как только якорь начинает вращаться, создаваемое им электромагнитное поле индуцирует переменный электрический ток в обмотке статора (3). В выпрямительном блоке (6) этот ток становится постоянным. Далее ток через совмещенный с выпрямительным блоком регулятор напряжения поступает в электросеть автомобиля для питания системы зажигания, освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов и др. Аккумуляторная батарея подключится к числу этих приборов и начнет подзаряжаться чуть позднее, как только электроэнергии, вырабатываемой генераторной установкой, станет достаточно, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование всех потребителей.

Меры предосторожности

Эксплуатация генераторной установки требует соблюдения некоторых правил, связанных, главным образом, с наличием в них электронных элементов.

1. Не допускается работа генераторной установки с отключенной аккумуляторной батареей. Даже кратковременное отсоединение аккумуляторной батареи при работающем генераторе может привести к выходу элементов регулятора напряжения из строя.
При полностью разряженной аккумуляторной батарее машину невозможно завести, даже если катать ее на буксире: АКБ не дает тока возбуждения, и напряжение в бортовой сети остается близким к нулю. Помогает установка исправной заряженной батареи, которая затем при работающем двигателе меняется на прежнюю, разряженную. Чтобы избежать выхода из строя элементов регулятора напряжения (и подключенных потребителей) из-за повышения напряжения, на время перестановки батарей необходимо включить мощные потребители электроэнергии, таких, как обогрев заднего стекла или фары. В дальнейшем за полчаса-час работы двигателя на 1500-2000 об/мин разряженная батарея (если она исправна) зарядится достаточно для того, чтобы завести двигатель.

2. Не допускается подсоединение к бортовой сети источников электроэнергии обратной полярности (плюс на «массе»), что может произойти, например, при запуске двигателя от посторонней аккумуляторной батареи.

Как работают ручные генераторы | HowStuffWorks

Использовать ручные генераторы довольно просто. Некоторые туристические гаджеты действительно имеют встроенные генераторы. Например, гаджеты со встроенными ручными генераторами, которые люди обычно используют в походах, включают радио и свет, который можно использовать для сигнализации, если вам нужна помощь. Оба этих устройства могут работать от обычных батарей большую часть времени, но если вы застряли с разряженными батареями, ручная рукоятка сбоку позволяет включить его достаточно, чтобы настроиться на прогноз погоды или использовать свет.Вам не нужно беспокоиться о подключении генератора к чему-либо, потому что все работает внутри.

Другие ручные генераторы предназначены для использования с определенным устройством, например с сотовым телефоном определенной марки. Генератор представляет собой небольшой гаджет с ручкой. Специальный разъем позволяет подключить его к телефону. Вы просто поворачиваете рукоятку, чтобы начать зарядку аккумуляторов телефона. В то время как генерируемое напряжение будет варьироваться в зависимости от того, как быстро вы поворачиваете рукоятку, встроенные регуляторы напряжения будут поддерживать постоянный ток.Чем дольше вы проворачиваете, тем больше мощности вырабатываете. Как правило, нескольких минут запуска достаточно, чтобы быстро позвонить в службу экстренной помощи.

Некоторые генераторы с ручным приводом более универсальны. Вместо того, чтобы подключаться к одному конкретному устройству, они имеют либо электрические провода, либо розетку типа прикуривателя, либо общую электрическую розетку. Затем вы можете подключить или подключить любое устройство к генератору, чтобы дать ему питание. Не каждое устройство будет работать с ручным генератором — будут работать только те, которые потребляют ток и напряжение, выдаваемые генератором.Генераторы обычно выдают мощность постоянного тока (DC), но у некоторых есть внутренние инверторы, которые преобразуют ее в мощность переменного тока (AC). Ручной генератор обычно может выдавать до 6 вольт, хотя некоторые из них имеют зубчатые передачи, которые увеличивают частоту проворачивания коленчатого вала и могут генерировать более высокие напряжения.

Если вам интересно, нова ли идея ручного генератора, она восходит как минимум к 1960-м годам. В воинских частях использовались специальные ручные генераторы, которые можно было складывать в рюкзак. Когда солдат поворачивает рукоятку, генератор можно было использовать для питания электронного оборудования в полевых условиях, вдали от любого доступного источника энергии.

Если вы хотите попробовать ручной генератор, вы можете найти его у многих уличных торговцев. Их также можно приобрести в магазинах товаров для образования. Эти ручные генераторы часто поставляются с прозрачными корпусами, поэтому вы можете увидеть катушки и магниты в действии.

Перейдите на следующую страницу для получения дополнительной информации о генераторах с ручным приводом.

Функциональный генератор | Генераторы произвольных функций

Лучшее тестирование стало проще.

Мониторинг формы сигнала в реальном времени, встроенное создание формы сигнала ARB, низкий уровень шума

ПОСМОТРЕТЬ НОВУЮ AFG31000

Современные конструкции часто бывают сложными и требуют разнообразных стимулирующих сигналов во время тестирования.Функциональные генераторы Tektronix — это лучшие в своем классе приборы, которые обеспечивают бескомпромиссную гибкость частоты и обеспечивают точное воспроизведение сигналов каждый раз.

Благодаря предварительно загруженным стандартным формам сигналов, возможностям сигналов произвольной формы и опциям искажения сигналов, генераторы функций Tektronix поддерживают широкий спектр приложений и представляют собой экономичное решение для приложений, в которых не требуются расширенные возможности генератора сигналов произвольной формы.

Найдите подходящий генератор произвольных функций для своего приложения или изучите все генераторы сигналов Tektronix.

Также на этой странице

Сравните генераторы сигналов произвольной формы Tektronix

Вы можете сравнить не более 3 товаров. Чтобы сравнить этот товар, снимите отметку с одного из трех других товаров.

Сначала выберите не менее двух серий продуктов.

Как выбрать генератор произвольной функции

Хотя существует ряд факторов, которые следует учитывать при выборе правильного генератора произвольных функций для вашего стенда, вот несколько наиболее важных соображений.

Рассмотрение	Описание
Частота дискретизации	Это влияет на частоту и точность основного выходного сигнала. Частота дискретизации должна быть более чем вдвое больше, чем самая высокая спектральная частотная составляющая генерируемого сигнала, чтобы гарантировать точное воспроизведение сигнала.
Пропускная способность	Аналоговая полоса пропускания выходной схемы генератора сигналов должна быть достаточной для обработки максимальной частоты, которую поддерживает его частота дискретизации.Другими словами, должна быть достаточная полоса пропускания, чтобы пропускать самые высокие частоты и времена перехода, которые могут быть синхронизированы из памяти без ухудшения характеристик сигнала.
Длина записи	Определяет максимальное количество выборок, которые могут быть сохранены, и играет важную роль в точности сигнала, поскольку определяет, сколько точек данных может быть сохранено для определения формы сигнала. В частности, в случае сложных сигналов, глубина памяти имеет решающее значение для точного воспроизведения деталей сигнала.
Диапазон выходной частоты	Возможно, одним из наиболее важных факторов, а зачастую и главным фактором цены, является диапазон частот. Очень важно выбрать функциональный генератор, который может работать в частотном диапазоне, поддерживающем ваши тесты.
Шум и джиттер	Эти две характеристики очень тесно связаны и, по сути, являются нежелательными искажениями сигнала, которые вы хотите сохранить как можно более низкими.
Количество каналов	В зависимости от потребностей приложения может быть достаточно одного выхода.Но, например, для IQ-модуляции два выхода являются обязательными.
Пользовательский интерфейс	Большой современный сенсорный экран с быстрой обратной связью стал ключевым фактором в лабораториях, где время тестирования имеет важное значение.

Часто задаваемые вопросы о генераторе произвольных функций

Для чего используется функциональный генератор?

Функциональный генератор — это электронный тестовый прибор, используемый для генерации и передачи стандартных сигналов, обычно синусоидальных и прямоугольных, на тестируемое устройство.Его можно использовать для проверки конструкции или подтверждения того, что электронное оборудование работает должным образом.

В чем разница между функциональным генератором и генератором сигналов?

Генератор сигналов — это любое устройство, создающее электронные сигналы. Векторный генератор сигналов специализируется на создании радиочастотных сигналов с аналоговыми и цифровыми схемами модуляции в таких форматах, как QAM, QPSK, FSK, BPSK и OFDM.

Функциональный генератор — это специализированное испытательное оборудование, которое имеет заранее установленный список форм сигналов или шаблонов, которые он может воспроизводить.Функциональные генераторы известны своей способностью быстро переключаться с одной частоты на другую и являются более экономичным вариантом, чем другие более совершенные генераторы сигналов.

Как работают генераторы функций?

Функциональный генератор подключается к тестируемому устройству (DUT) через измерительные провода и создает для DUT формы волны напряжения с желаемой частотой. Используя переднюю панель инструмента, оператор может изменить параметры формы волны, такие как скорость воспроизведения, амплитуда и смещение, или добавить базовое искажение или модуляцию.

Основы автоматических переключателей резерва (АВР)

Переключаемая нейтраль

Для трехфазных источников питания, требующих переключения нейтрального проводника, передаточные переключатели могут быть сконфигурированы с полностью рассчитанным четвертым полюсом, который работает идентично полюсам питания отдельных фаз (A, B, C). Для однофазных приложений можно настроить третий полюс с полным номиналом. Переключаемая нейтраль обычно используется, когда передаточный ключ питается от отдельно выделенных источников питания.

Байпасные автоматические выключатели с изоляцией

Для упрощения обслуживания и увеличения времени безотказной работы автоматические переключатели резерва с изоляцией байпаса обеспечивают двойную коммутационную функцию и резервирование для критически важных приложений. Первичный АВР обеспечивает повседневное распределение электроэнергии к нагрузке, а байпасный переключатель служит резервным или резервным устройством.

Изоляционный переключатель байпаса часто выбирается для использования в здравоохранении и других критически важных приложениях, поскольку он позволяет вытянуть АВР, а в некоторых случаях и байпасный переключатель, и изолировать его от источника (ов) питания для облегчения регулярного технического обслуживания и осмотра. и тестирование, как предписано кодексом (NFPA 110).

Переключатели служебного входа

Объекты с одним подключением к электросети и одним источником аварийного питания часто имеют АВР, расположенную на служебном входе, чтобы гарантировать, что критические нагрузки могут быстро и безопасно переключиться на аварийное питание в случае прерывания электроснабжения от электросети. Некритические нагрузки часто блокируются или отключаются от подключения к аварийному источнику питания, чтобы избежать перегрузки по мощности.

Рейтинги

При применении безобрывного переключателя для использования в системе распределения электроэнергии необходимо учитывать номинальный выдерживаемый ток замыкания (WCR), чтобы гарантировать целостность и надежность системы.Стандарт UL1008 допускает маркировку безобрывных переключателей одним или несколькими короткими замыканиями и / или кратковременными WCR, характерными для типа устройства защиты от перегрузки по току. Автоматические переключатели с несколькими номиналами обеспечивают большую гибкость применения.

33522A Генератор функций / сигналов произвольной формы, 30 МГц [Снято с производства]

Возможность работы в двухканальном режиме

• Связь по частоте и амплитуде, дифференциальные или комбинированные выходы

Генерация сигналов

• 30 МГц, двухканальный режим, синусоидальный, квадратный, ширина полосы пропускания импульсов для большего числа приложений
• джиттер <40 пс и менее.Общий коэффициент гармонических искажений 04% для более точных сигналов
• 250 Мвыб / с, 16-битная частота дискретизации для сигналов произвольной формы с более высоким временным разрешением
• Истинные пошаговые сигналы произвольной формы для более точного представления определяемых пользователем сигналов

Характеристики прибора

• Опция памяти произвольной формы сигналов 16 MSa / канал
• Большой цветной графический дисплей для интуитивного управления
• Стандарт временной развертки TCXO, опционально OCXO для сверхвысокой стабильности
• Стандарт USB и LAN (LXI-C) для простоты использования и подключения, а также опция GPIB
• BenchVue включен.Легко управляйте генератором сигналов с вашего ПК.

Создание и редактирование сигналов

Статус продукта: 33522A Снятие с производства модели прекращается с 1 марта 2013 г.

Продукт на замену: 33522B

Рекомендуемый продукт для замены — новый генератор сигналов 33522B, 1-канальный, 30 МГц, с эксклюзивной технологией Trueform. Или выберите одну из восьми моделей генераторов сигналов серии 33500B с эксклюзивной технологией Trueform.

Keysight 33522A — это 2-канальный генератор сигналов произвольной формы с полосой пропускания 30 МГц. 33522A предлагает высочайшую точность воспроизведения сигнала и реализует революционную технологию, которая дает вам возможность генерировать более точные сигналы произвольной формы. Благодаря тому, что джиттер в 10 раз лучше, чем у любого в своем классе, он предлагает беспрецедентный контроль частоты сигнала для самых сложных измерений.

Уникальной особенностью модели 33522A является гибкий двухканальный режим с частотной и амплитудной связью, дифференциальными каналами и комбинированными выходными каналами.Эта функция особенно полезна в приложениях, где тестирование устройства зависит от времени и взаимодействия двух различных сигналов для правильной работы, например, кардиостимулятора.

Подробнее о генераторах сигналов / функций

номеров электрических устройств

Номера устройств указаны в стандарте ANSI / IEEE C37.2 и используются для обозначения функций устройства, показанного на схематической диаграмме.

1.Мастер Элемент

Инициирующее устройство, такое как управляющий переключатель, которое работает либо напрямую, либо через другие разрешающие устройства для включения или отключения оборудования.

2. Пусковое или замыкающее реле с задержкой по времени

Функции, обеспечивающие желаемое время задержки до или после любой точки срабатывания в последовательности переключения или системе защитных реле.

3. Реле проверки или блокировки

Работает в соответствии с положением других устройств в оборудовании, чтобы разрешить выполнение или остановку последовательности операций.

4. Главный контактор

Служит для замыкания и размыкания необходимых цепей управления для ввода оборудования в работу в требуемых условиях и вывода его из эксплуатации при других или ненормальных условиях.

5. Устройство остановки

Используется для отключения оборудования и вывода его из строя, за исключением функции электрической блокировки (устройство 86) в ненормальных условиях.

6.Пусковой выключатель

Подключает машину к источнику пускового напряжения.

7. Анодный автоматический выключатель

Устройство, используемое в анодных цепях силового выпрямителя с основной целью прерывания цепи выпрямителя в случае возникновения дуговой дуги.

8. Устройство отключения управляющего питания

Ножевой выключатель, автоматический выключатель или выдвижной блок предохранителей, используемые для подключения и отключения источника управляющего напряжения к шине управления или части оборудования и от них, включая вспомогательную энергию, питающую малые двигатели и нагреватели.

9. Реверсивное устройство

Используется для реверсирования поля машины или для выполнения любых других функций реверсирования.

10. Переключатель последовательности операций

Устройство, используемое для изменения последовательности, в которой блоки могут быть включены и выключены в конфигурациях с несколькими блоками.

11. Многофункциональное устройство

Выполняет три или более сравнительно важных функции, которые могут быть назначены только путем объединения нескольких из этих номеров функций устройства.Все функции, выполняемые устройством 11, должны быть определены в легенде чертежа или в списке определений функций устройства.

12. Устройство превышения скорости

Обычно переключатель скорости с прямым подключением, который работает при превышении скорости машины.

13. Устройство синхронной скорости

Устройство любого типа, которое работает примерно с синхронной скоростью машины, например центробежный переключатель, реле частоты скольжения, реле напряжения и реле минимального тока.

14. Устройство пониженной скорости

Работает, когда скорость машины падает ниже заданного значения.

15. Устройство согласования скорости или частоты

Функции для согласования и удержания скорости или частоты машины или системы, равной или приблизительно равной скорости или частоте другой машины, источника или системы.

16. Устройство передачи данных

Для устройства 16 буквы суффикса дополнительно определяют устройство: первая буква суффикса — «S» для последовательного порта или «E» для Ethernet.Последующие буквы: функция обработки безопасности «C» (например, VPN, шифрование), брандмауэр «F» или фильтр сообщений, функция управления сетью «M», маршрутизатор «R», коммутатор «S» и телефонный компонент «T». Таким образом, управляемый коммутатор Ethernet будет 16ESM.

17. Маневровый или выпускной выключатель

Служит для размыкания или замыкания шунтирующей цепи вокруг любого устройства, за исключением устройств, которые выполняют маневровые операции, которые могут потребоваться в процессе запуска машины.

18. Устройство ускорения или замедления

Замыкает или вызывает замыкание цепей, которые используются для увеличения или уменьшения скорости машины.

19. Пусковой контактор

Устройство, которое запускает или вызывает автоматический перевод машины из состояния запуска в рабочее состояние.

20. Клапан

Клапан с электрическим приводом, используемый в вакуумной, воздушной, газовой, масляной или аналогичной линии.

21. Дистанционное реле

Работает, когда полная проводимость, импеданс или реактивное сопротивление цепи увеличивается или уменьшается сверх заданных пределов.

22. Автоматический выключатель эквалайзера

Служит для управления или включения и отключения выравнивателя или соединений для балансировки тока для машинного поля или для регулирования оборудования в многоблочной установке.

23. Устройство контроля температуры

Функционирует для повышения или понижения температуры машины или другого оборудования или любой среды, когда ее температура падает ниже или поднимается выше заданного значения.Представьте термостат, который включает обогреватель в распределительном устройстве.

24. Реле вольт на герц

Реле с мгновенной или временной характеристикой, которое работает, когда отношение напряжения к частоте превышает заданное значение.

25. Синхронизация или устройство проверки синхронизма

Работает, когда две цепи переменного тока находятся в требуемых пределах частоты, фазового угла или напряжения, чтобы разрешить или вызвать параллельное включение этих двух цепей.

26. Аппарат Тепловой прибор

Работает, когда температура оборудования, жидкости или другой среды превышает заданное значение: или если температура защищаемого устройства, такого как силовой выпрямитель, или любой среды снижается ниже заданного значения.

27. Реле минимального напряжения

Работает, когда заданное значение напряжения падает ниже заданного значения.

28. Датчик пламени

Устройство, контролирующее наличие пилотного или основного пламени такого оборудования, как газовая турбина или паровой котел.

29. Разделительный контактор

Используется специально для отключения одной цепи от другой в целях аварийной работы, технического обслуживания или тестирования.

30. Реле сигнализатора

Устройство без автоматического сброса, которое дает ряд отдельных визуальных указаний на функции защитных устройств и которое также может быть выполнено с возможностью выполнения функции блокировки.

31. Устройство раздельного возбуждения

Подключает цепь, такую ​​как шунтирующее поле синхронного преобразователя, к источнику отдельного возбуждения во время последовательности запуска; или тот, который питает цепи возбуждения и зажигания силового выпрямителя.

32. Реле мощности

Устройство, которое работает на желаемом значении потока мощности в заданном направлении или на обратной мощности, возникающей в результате дуговой обратной дуги в анодной или катодной цепях силового выпрямителя.

33. Позиционный переключатель

Включает или прерывает контакт, когда основное устройство или часть устройства, не имеющая номера функции устройства, достигает заданного положения.

34. Главное устройство последовательности

Устанавливает или определяет последовательность работы основных устройств в оборудовании во время запуска и остановки или во время других последовательных операций переключения, таких как многоконтактный переключатель с приводом от двигателя или устройство программирования, такое как компьютер.

35. Щеточное или скользящее устройство короткого замыкания

Используется для подъема, опускания или перемещения щеток машины, или для короткого замыкания контактных колец, или для включения или отключения контактов механического выпрямителя.

36. Полярность или поляризационное напряжение

Разрешает работу другого устройства только с заранее определенной полярностью или проверяет наличие поляризующего напряжения в оборудовании.

37. Реле минимального тока или минимальной мощности

Работает, когда поток тока или мощности уменьшается ниже заданного значения.

38. Защитное устройство подшипника

Работает при чрезмерной температуре подшипника или других ненормальных механических условиях, связанных с подшипником, которые могут в конечном итоге привести к чрезмерной температуре подшипника.

39. Монитор механического состояния

Работает при возникновении ненормального механического состояния, не охватываемого функцией 38 устройства, такого как чрезмерная вибрация, эксцентриситет, скачок расширения, наклон или отказ уплотнения.

40. Полевое реле

Функционирует при заданном или аномально низком значении или отказе тока возбуждения машины, или при чрезмерном значении реактивной составляющей тока якоря в машине переменного тока, указывающей на ненормально низкое возбуждение поля.

41. Полевой автоматический выключатель

Используется для применения или снятия возбуждения поля машины.

42. Рабочий выключатель

Функции для подключения машины к источнику рабочего или рабочего напряжения.Эта функция также может использоваться для устройства, такого как контактор, который используется последовательно с автоматическим выключателем или другими средствами защиты поля, в первую очередь для частого размыкания и замыкания выключателя.

43. Ручное передаточное или селекторное устройство

Устройство с ручным управлением, которое переключает цепи управления для изменения схемы работы коммутационного оборудования или некоторых устройств.

44. Пусковое реле последовательности установки

Функционирует для запуска следующего доступного блока в многоблочном оборудовании при отказе или недоступности обычно предшествующего блока.

45. Монитор атмосферных условий

Функционирует при возникновении ненормальных атмосферных условий, например, вредных паров, взрывоопасных смесей, дыма или пожара.

46. Реле тока обратной фазы или баланса фаз

Работает, когда многофазные токи имеют обратную последовательность фаз, или когда многофазные токи несбалансированы или содержат компоненты обратной последовательности фаз, превышающие заданное значение.

47.Реле чередования фаз или фазового баланса

Работает на заданном значении многофазного напряжения в желаемой последовательности фаз.

48. Реле неполной последовательности

Возвращает оборудование в нормальное или выключенное положение и блокирует его, если нормальная последовательность запуска, работы или остановки не завершена должным образом в течение заданного времени. Если устройство используется только для сигнализации, желательно обозначить ее как 48A (сигнализация).

49. Термореле машины или трансформатора

Работает, когда температура якоря машины или другой несущей обмотки или элемента машины или температура силового выпрямителя или силового трансформатора (включая трансформатор силового выпрямителя) превышает заданное значение.

50. Реле мгновенного максимального тока или скорости нарастания

Работает мгновенно при чрезмерном значении тока или чрезмерной скорости нарастания тока, что указывает на неисправность в защищаемом устройстве или цепи.

51. Реле максимального тока переменного тока

Реле с независимой или обратнозависимой временной характеристикой, которое срабатывает, когда ток в цепи переменного тока превышает заданное значение.

52. Автоматический выключатель переменного тока

Устройство, которое используется для замыкания и прерывания цепи питания переменного тока при нормальных условиях или для прерывания этой цепи при возникновении неисправности в аварийных условиях.

53. Реле возбудителя или генератора постоянного тока

Реле, которое заставляет возбуждение поля машины постоянного тока нарастать во время запуска или которое срабатывает, когда напряжение машины повышается до заданного значения.

54. Высокоскоростной автоматический выключатель D-C

Автоматический выключатель, который начинает уменьшать ток в главной цепи через 0,01 секунды или меньше, после возникновения перегрузки по току постоянного тока или чрезмерной скорости нарастания тока.

55. Реле коэффициента мощности

Работает, когда коэффициент мощности в цепи переменного тока поднимается выше или опускается ниже заданного значения.

56. Реле полевого применения

Автоматически управляет приложением возбуждения поля к двигателю переменного тока в некоторой заранее определенной точке в цикле скольжения.

57. Устройство короткого замыкания или заземления

Устройство переключения первичной цепи, которое функционирует для короткого замыкания или заземления цепи в ответ на автоматические или ручные действия.

58. Реле неисправности устранения неисправности

Функционирует, если один или несколько анодов силового выпрямителя не срабатывают, или для обнаружения и обратного дугового разряда, или при отказе диода, чтобы провести или заблокировать должным образом.

59. Реле максимального напряжения

Работает с заданным значением перенапряжения.

60. Реле баланса напряжения или тока

Работает с заданной разницей напряжения, входным или выходным током или двумя цепями.

61. Реле или датчик плотности

Работает при заданном значении или заданной скорости изменения плотности газа.

62. Реле остановки или размыкания с выдержкой времени

Реле с выдержкой времени, которое работает вместе с устройством, которое инициирует отключение, останов или размыкание в автоматической последовательности или в системе защитных реле.

63. Реле давления

Работает при заданных значениях давления жидкости или газа или при заданных скоростях изменения этих значений.

64. Реле датчика заземления

Работает при отсутствии заземления изоляции машины или другого оборудования. Эта функция назначается только реле, которое обнаруживает прохождение тока от корпуса машины или закрывающего корпуса или конструкции части устройства к земле или обнаруживает заземление на нормально незаземленной обмотке или цепи.Он не применяется к устройствам, подключенным во вторичной цепи трансформатора тока, во вторичной нейтрали трансформаторов тока, включенных в силовую цепь нормально заземленной системы.

65. Губернатор

Узел гидравлического, электрического или механического регулирующего оборудования, используемого для регулирования потока воды, пара или другой среды к первичному двигателю для таких целей, как запуск, скорость удержания или нагрузка, или остановка.

66.Устройство для надрезания или толкания

Функции, позволяющие выполнять только определенное количество операций данного устройства или оборудования или определенное количество последовательных операций в течение заданного времени друг за другом. Это также устройство, которое функционирует для периодического включения цепи или на доли определенных временных интервалов, или которое используется для обеспечения прерывистого ускорения или толчкового режима машины на низких скоростях для механического позиционирования.

67. Направленное реле максимального тока переменного тока

Работает на желаемом значении перегрузки по току переменного тока, протекающего в заданном направлении.

68. Реле блокировки

Инициирует пилот-сигнал для блокировки отключения при внешних повреждениях в линии передачи или в другом устройстве при заранее определенных условиях или взаимодействует с другими устройствами для блокировки отключения или повторного включения при сбое в работе или при экономии энергии .

69. Устройство разрешающего контроля

Двухпозиционный переключатель с ручным управлением, который в одном положении позволяет включить автоматический выключатель или ввести оборудование в работу, а в другом положении предотвращает включение автоматического выключателя или оборудования.

70. Реостат

Устройство переменного сопротивления, используемое в электрической цепи с электрическим приводом или с другими электрическими аксессуарами, такими как вспомогательные, позиционные или концевые выключатели.

71. Реле уровня жидкости или газа

Действует при заданных значениях уровня жидкости или газа или при заданных скоростях изменения этих значений.

72. Автоматический выключатель D-C

Используется для замыкания и прерывания цепи питания постоянного тока при нормальных условиях или для прерывания этой цепи при неисправности или аварийных условиях.

73. Нагрузочно-резистивный контактор

Используется для шунтирования или вставки ступени ограничения нагрузки, сдвига или индикации сопротивления в силовой цепи, или для включения обогревателя в цепи, или для включения светового или рекуперативного нагрузочного резистора, силового выпрямителя или другой машины и вне цепи.

74. Реле сигнализации

Реле, кроме сигнализатора, как указано в функции устройства 30, которое используется для срабатывания или работы в связи с визуальной или звуковой сигнализацией.

75. Механизм изменения положения

Механизм, который используется для перемещения основного устройства из одного положения в другое в оборудовании: например, для перемещения съемного блока выключателя в и из подключенных, отключенных и испытательных положений.

76. Реле максимального тока D-C

Работает, когда ток в цепи постоянного тока превышает заданное значение.

77. Телеметрический прибор

Передатчик, используемый для генерации и передачи в удаленное место электрического сигнала, представляющего измеряемую величину, или приемник, используемый для приема электрического сигнала от удаленного передатчика и преобразования сигнала для представления исходной измеренной величины.

78. Реле для измерения фазового угла или защиты от асинхронного хода

Работает с заданным фазовым углом между двумя напряжениями, между двумя токами или между напряжением и током.

79. Реле повторного включения A-C

Управляет автоматическим повторным включением и блокировкой прерывателя цепи переменного тока.

80. Реле расхода жидкости или газа

Работает при заданных значениях расхода жидкости или газа или при заданных скоростях изменения этих значений.

81. Реле частоты

Работает с заданным значением частоты (ниже, выше или выше нормальной системной частоты) или скоростью изменения частоты.

82. Реле повторного включения D-C

Управляет автоматическим включением и повторным включением прерывателя цепи постоянного тока, как правило, в ответ на условия цепи нагрузки.

83. Реле автоматического селективного управления или переключения

Используется для автоматического выбора между определенными источниками или условиями в оборудовании или автоматически выполняет операцию передачи.

84. Рабочий механизм

Полный электрический механизм или сервомеханизм, включая рабочий двигатель, соленоиды, позиционные переключатели и т. Д., Для переключателя ответвлений, индукционного регулятора или любого подобного устройства, которое иначе не имеет номера функции устройства.

85. Реле приемника несущей или контрольной проводки

Реле, которое срабатывает или ограничивается сигналом, используемым в связи с направленной ретрансляцией неисправности контрольного провода постоянного тока или несущего тока.

86. Реле блокировки

Ручное или электрически сбрасываемое реле или устройство, предназначенное для отключения или удержания оборудования в нерабочем состоянии, или и того, и другого при возникновении ненормальных условий.

87. Реле защиты дифференциала

Функционирует от процента, фазового угла или другой количественной разности двух токов или некоторых других электрических величин.

88. Вспомогательный двигатель или двигатель-генератор

Используется для управления вспомогательным оборудованием, таким как насосы, воздуходувки, возбудители, вращающиеся магнитные усилители и т. Д.

89. Линейный переключатель

Переключатель, используемый в качестве разъединителя, выключателя нагрузки или разъединителя в цепи питания переменного или постоянного тока, когда это устройство работает от электричества или имеет электрические аксессуары, такие как вспомогательный переключатель, магнитный замок и т. Д.

90. Регулирующее устройство

Функции для регулирования количества или величин, таких как напряжение, текущая мощность, скорость, частота, температура и нагрузка при определенном значении или между определенными (обычно близкими) пределами для машин, соединительных линий или другого оборудования.

91. Реле направления напряжения

Срабатывает, когда напряжение на размыкателе цепи или контакторе превышает заданное значение в заданном направлении.

92. Реле направления напряжения и мощности

Разрешает или вызывает соединение двух цепей, когда разница напряжений между ними превышает заданное значение в заданном направлении, и вызывает отключение этих двух цепей друг от друга, когда мощность, протекающая между ними, превышает заданное значение в противоположном направлении.

93. Переключающий контактор

Функции для увеличения или уменьшения за один шаг значения возбуждения поля в машине.

94. Реле отключения или отключения

Функции для отключения автоматического выключателя, контактора или оборудования или для разрешения немедленного отключения других устройств; или для предотвращения немедленного повторного включения прерывателя цепи, если он должен размыкаться автоматически, даже если его замыкающая цепь остается замкнутой.

95. Для конкретных приложений, где другие номера не подходят

96. Реле блокировки отключения шинопровода

97-99. Для конкретных приложений, где другие номера не подходят

---

Вспомогательные устройства

Эти буквы обозначают отдельные вспомогательные устройства, например:

• C — замыкающее реле или контактор
• CL — Вспомогательное реле, замкнуто (запитано, когда главное устройство находится в замкнутом положении).
• CS — Переключатель управления
• D — Переключатель или реле положения «вниз»
• L — Реле опускания
• 1. — Реле размыкания
• OP — Вспомогательное реле, разомкнутое (запитано, когда главное устройство находится в разомкнутом положении).
• PB — Кнопка
• R — Реле подъема
• U — Переключатель или реле положения «вверх»
• X Вспомогательное реле
• Y Вспомогательное реле
• Z Вспомогательное реле

---

Банкноты

• Номера устройств могут быть объединены, если устройство обеспечивает несколько функций, таких как реле максимального тока переменного тока мгновенного действия / с выдержкой времени, обозначенное как 50/51.
• В номере устройства можно использовать букву или цифру суффикса. Например, суффикс N используется, если устройство подключено к нейтральному проводу (59N в реле используется для защиты от смещения нейтрали).
• Суффиксы X, Y, Z используются для вспомогательных устройств. Точно так же суффикс «G» может обозначать «землю», следовательно, «51G» — это реле заземления максимального тока с выдержкой времени. Суффикс «G» может также означать «генератор», следовательно, «87G» — это реле дифференциальной защиты генератора.
• Суффикс «T» может обозначать «трансформатор», следовательно, «87T» — это дифференциальное защитное реле трансформатора. «F» может обозначать «поле» на генераторе или «предохранитель», как в защитном предохранителе для пускового трансформатора.
• Суффиксы используются для различения нескольких «одинаковых» устройств в одном оборудовании, например 51-1, 512.
• При управлении выключателем с помощью схемы управления реле X-Y, реле X является устройством, основное
Контакты
• используются для подачи питания на замыкающую катушку или устройство, которое каким-либо другим образом, например, путем высвобождения накопленной энергии, заставляет выключатель замыкаться.Контакты Y-реле обеспечивают функцию защиты от накачки автоматического выключателя.

Справочные листы для печати номеров устройств ANSI / IEEE

на комментарий.

Интегрированное устройство с высокопроизводительными многофункциональными генераторами и преобразователями времени в цифровой: Review of Scientific Instruments: Vol 88, No. 1

Блок-схема интегрированного устройства представлена ​​на рис. 1. Цифровой отсек реализован с использованием ПЛИС, которая выполняет централизованное управление генерацией цифровых сигналов и временным цифровым преобразованием.Блоки импульсов могут непрерывно генерировать цифровые импульсные сигналы с временным разрешением 50 пс. Генераторы импульсов оснащены драйверами транзисторно-транзисторной логики (TTL) 3,3 В, которые устанавливаются в отсеке драйвера импульсов. Цифровые данные произвольной формы предварительно сохраняются во внешней памяти с двойной скоростью передачи данных (DDR) емкостью 1 гигабайт (ГБ). Контроллер DDR3 реализован в FPGA для управления памятью. Цифровой блок AWG управляет генерацией сигналов и выводит параллельные 16-битные цифровые сигналы с частотой дискретизации 1 Гбит / с.Фотоны, генерируемые центром N-V, подаются на лавинный фотонный диод, а затем фотонные события могут быть измерены блоками TDC. TDC измеряет время прихода фотонов с точностью 23 пс и имеет модуль накопления, который записывает скорость счета и распределение времени прихода. Данные импульсов и данные TDC хранятся в статической оперативной памяти (SRAM), интегрированной в FPGA. Центральный процессор управляет распределением команд и передачей данных для цифрового отсека.Диспетчер часов генерирует системные часы для логики FPGA. Главный компьютер связывается с центральным блоком управления через контроллер универсальной последовательной шины (USB) CY7C68013A. Модуль USB в ПЛИС управляет связью с контроллером USB. Все устройство питается от стандартного блока питания 12 В, и все блоки питания расположены в отсеке питания. Аналоговый отсек представляет собой 16-битную плату цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), которая выводит аналоговые сигналы с фильтрами нижних частот (ФНЧ) 500 МГц.Шины питания для цифровых схем субминиатюрной версии A (SMA) генерируются импульсными регуляторами напряжения, а аналоговые схемы питаются от регуляторов с малым падением напряжения (LDO), оснащенных фильтрами типа pi. Интеграция генерации сигналов и измерения событий в одном устройстве способствует созданию системы «замкнутого цикла» при использовании в квантовых приложениях на основе N-V-центров. Общая задержка между отправкой импульса возбуждения и получением сигнала ответа составляет примерно сотни наносекунд.Ненужная длина кабеля приведет к дополнительной задержке, примерно 0,25 нс / дюйм. С другой стороны, все модули работают по одному и тому же шаблону, поэтому система имеет точную синхронизацию в синхронизме. Цифровой отсек, отсек питания, отсек импульсного драйвера, контроллер USB и память DDR3 интегрированного устройства собраны на 12- Слой интегрированной печатной платы, в то время как плата ЦАП представляет собой 10-слойную печатную плату. На рис. 2 представлена ​​фотография этого устройства. Печатная плата слева — это интегрированная плата, а плата ЦАП — с правой стороны.ПЛИС Xilinx Virtex-7 (XC7VX485T-ffg1761) используется для цифрового управления генерацией и считыванием сигналов. Эти две платы соединены двумя разъемами AMP-1469169-1. Все входные и выходные каналы двух плат оснащены клеммами SMA 50 Ом. Аппаратная часть устройства построена по модульному принципу, поэтому его легко модернизировать, перенастроив цифровой отсек или заменив микросхему FPGA и плату ЦАП, разработанные с одинаковыми совместимыми интерфейсными спецификациями.

A. Генератор сигналов произвольной формы

Принципиальная схема генератора сигналов произвольной формы на основе FPGA показана на рис. 3. Данные AWG предварительно сохраняются во внешней памяти DDR3. Цифровой блок AWG загружает данные формы сигнала из памяти DDR3 и кэширует их в памяти First-In-First-Out (FIFO) в FPGA. При каждом нарастающем фронте тактовой частоты 125 МГц модуль OSERDES загружает 8 × 16-битные данные формы сигнала и выводит параллельные 16-битные данные на каждом фронте тактовой частоты 500 МГц в режиме двойной скорости передачи данных, что способствует увеличению Частота дискретизации 1 Гбит / с.Интерфейс между ПЛИС и платой ЦАП разработан в соответствии со стандартом низковольтной дифференциальной сигнализации (LVDS). В интерфейсе 34 дифференциальных пары, 32 из которых являются цифровыми сигналами 2-канального AWG, а две другие — тактовой частотой дискретизации 500 МГц для ЦАП. На плате ЦАП реализованы две микросхемы ASIC AD9139 для цифро-аналогового преобразования с 16-битным разрешением по амплитуде и аналоговой полосой пропускания до 500 МГц. Аналоговые схемы на плате ЦАП могут усиливать и фильтровать выходные сигналы с размахом выходного напряжения 2 В.Соответствующая спектральная плотность шума усилителей составляет -161,5 дБм / Гц, а фильтр Баттерворта нижних частот 11-го порядка обеспечивает частоту среза 500 МГц. AWG может работать в переключаемом режиме запуска, и для каждого канала доступны два сигнала запуска. Внешний триггер — это внешний сигнал, который используется как событие асинхронного триггера. Внутренний триггер создается логикой FPGA и может использоваться при генерации синхронных сигналов.

B. Генератор импульсов

Генератор импульсов в устройстве основан на методе временной интерполяции. ¹⁹ 19. M. L. Goldman, A. Sipahigil, M. W. Doherty, N. Y. Yao, S. D. Bennett, M. Markham, D. J. Twitchen, N. B. Manson, A. Kubanek, M. D. Lukin, Phys. Rev. Lett. 114 , 145502 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.145502 В импульсном канале реализована цепочка задержки для точной интерполяции по времени. На рис. 4 показана принципиальная схема генератора импульсов; модуль грубых импульсов и модуль точных импульсов интегрированы в ПЛИС Virtex-7. Тактовая частота 200 МГц применяется при обработке данных, а тактовая частота 800 МГц используется для генерации высокоскоростных выходных импульсов.80-битные импульсные данные состоят из двойных 32-битных данных для времени длительности логики «0» и логики «1» и двух 8-битных данных для точного времени задержки нарастающего и спадающего фронтов. Модуль грубых импульсов обрабатывает импульсные данные и выдает импульсные сигналы с временным разрешением 1,25 нс, что соответствует периоду тактовой частоты 800 МГц. Импульсные сигналы будут проходить через цепочку задержки в модуле точных импульсов перед выводом, и выходное положение может быть скорректировано в реальном времени на каждом переднем фронте тактовой частоты 200 МГц.Среднее время задержки ячеек задержки составляет около 50 пс, а общая задержка цепочки должна охватывать период тактовой частоты 800 МГц. Такое решение способствует созданию генератора импульсов без мертвого времени, который характеризуется разрешением 50 пс, минимальной длительностью импульса 5 нс и динамическим диапазоном, превышающим 2 с. Однобитовый приемопередатчик SN74AVC1T45 и высокоскоростной буфер BUF602 применяются как схемы драйвера TTL. Однобитовый трансивер используется для преобразования сигнала LVCOMS 1,8 В от ПЛИС в 3.Электрический уровень TTL 3 В, а код BUF602 применяется для обеспечения возможности управления оконечным сопротивлением 50 Ом с фронтами нарастания и спада короче 1 нс.

C. Цифро-цифровой преобразователь

ВМТ используются для регистрации времени прихода выходного фотона из N-V центров. TDC с высоким временным разрешением на основе FPGA реализован через каскадную цепочку переноса ^22–24 22. Дж. Сонг, А. Ци и С. Лю, IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 , 236 (2006). https://doi.org/10.1109/tns.2006.86982023. Дж. Ван, С. Лю, К. Шен, Х. Ли и А. Ци, IEEE Trans. Nucl. Sci. 57 , 446 (2010). https://doi.org/10.1109/TNS.2009.203795824. X. Qin, C. Feng, D. Zhang, B. Miao, L. Zhao, X. Hao, S. Liu и Q. An, IEEE Trans. Nucl. Sci. 60 , 3550 (2013). https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2280919 в ПЛИС Virtex-7, а на рис. 5 показана блок-схема ВМТ. Блок TDC работает с системной частотой 125 МГц. Счетчик используется для записи грубого времени входного сигнала, а цепь переноса используется для точного измерения времени.Каждый входной сигнал будет передаваться через цепочку переноса. Точное положение переднего фронта сигнала будет записано группой D-триггеров (DFF). Группа DFF выводит код термометра после измерения времени поступления входного сигнала. Код термометра — это унарный код, который состоит из нескольких единиц, за которыми следуют нули, а количество единиц обозначает точный интервал времени между нарастающим фронтом часов и моментом прихода сигнала. Кодировщик используется для преобразования кода термометра в двоичный код и генерации точных данных времени.И данные грубого, и точного времени обрабатываются модулем накопления перед выводом на ПК. Тактовая частота модуля TDC составляет 125 МГц, поэтому общая задержка цепочки переноса должна охватывать период тактовой частоты 8 нс. Эта ВМТ может достигать временного разрешения 23 пс с динамическим диапазоном 42 с. Высокоскоростной компаратор LMH7322, который обеспечивает быстрое время нарастания 170 пс, используется для преобразования входного сигнала в электрический уровень LVDS перед измерением TDC.Модуль накопления интегрирован для сбора данных, который может либо записывать скорость счета входных сигналов, либо записывать распределение времени прихода сигнала.

D. Занятость ресурсов

Поскольку все функции генерации и считывания сигналов интегрированного устройства полностью реализованы с использованием ресурсов ПЛИС, занятость ресурсов ПЛИС Virtex-7 XC7VX485T-ffg1761 имеет большое значение для проектирования. В таблице I показано использование ресурсов каждым модулем на один канал в устройстве, использование ресурсов всей конструкции и общий объем доступных ресурсов в FPGA.Поисковые таблицы с 6 входами (LUT), срезы и триггеры являются основными логическими ресурсами ПЛИС Xilinx Virtex-7. Все основные ресурсы можно перепрограммировать и могут обеспечить удобную гибкость для удовлетворения различных требований. Порты ввода и вывода (I / O) представляют собой определяемые пользователем каналы цифровых данных, а блочная память RAM — это внутренние ячейки памяти, интегрированные в FPGA. Использование ресурсов одного канала является важным ориентиром при иммиграции модулей в ПЛИС с различными спецификациями.С другой стороны, после завершения реализации устройства остается много неиспользуемых логических ресурсов FPGA. Таким образом, интегрированное устройство дает прекрасную возможность реализовать цифровую «обратную связь» в реальном времени в будущем, просто используя неиспользуемые ресурсы FPGA и загружая конфигурацию FPGA, без каких-либо модификаций оборудования.

ТАБЛИЦА I. Занятость интегрированного устройства.

Ресурс a	AWG	Импульсный генератор	TDC	Контроллер DDR3		Общее использование	Контроллер DDR3	USB40 9090 Занятие (%)
LUT с 6 входами	268	1493	2249	10847	67	31 543	303 600	10.39
Срезы	137	600	846	4873	43	13 189	75 900	17,38
Флип-флопы	387	13 309	88	36 109	303600	11,89
Входы / выходы	18	1	2	114	29	177	700	25.29
BRAM (кб)	4	55	15	20	1	707	1030	68,64

6-входные таблицы поиска ( LUT), срезы и триггеры являются основными логическими ресурсами FPGA; Порты ввода / вывода — это определяемые пользователем каналы цифровых данных. Память блочного ОЗУ (BRAM) — это внутренние ячейки памяти в ПЛИС.

^b Общий объем доступных ресурсов в ПЛИС Virtex-7 XC7VX485T-ffg1761.

Функциональный генератор »Примечания по электронике

Функциональные генераторы — это испытательный прибор, который может генерировать сигналы с обычными формами: синусоидальный, квадратный, импульсный, треугольный, пилообразный и т. Д. . .

---

Генераторы функций включают:
Генератор функций Типы генератора функций Характеристики генератора функций

Типы генераторов сигналов: Основы генератора сигналов Основы генератора радиочастотных сигналов Генератор сигналов произвольной формы Генератор импульсов

---

Функциональный генератор — это особая форма генератора сигналов, способная генерировать сигналы с общими формами.В отличие от ВЧ-генераторов и некоторых других, которые создают только синусоидальные волны, функциональный генератор может создавать повторяющиеся сигналы с множеством общих форм.

В частности, его можно превратить в генератор синусоидальной волны, генератор прямоугольной волны и генератор треугольной волны.

Также функциональный генератор может иметь возможность изменять характеристики сигналов, изменяя длину импульса, то есть соотношение промежутков между метками или линейные изменения различных краев треугольных или пилообразных сигналов, но он может только создавать сигналы, встроенные в генератор функций.Его нельзя запрограммировать на создание дополнительных сигналов — для этого требуется генератор сигналов произвольной формы, AWG.

Помимо генерации самих осциллограмм, этот тип испытательного прибора может добавлять к сигналу смещение постоянного тока. Это может быть очень полезно в ряде приложений для тестирования.

Обычно функциональные генераторы могут работать только на относительно низких частотах, некоторые работают только на частотах около 100 кГц, хотя более дорогие испытательные приборы могут работать на более высоких частотах, до 20 или 30 МГц.

Возможности генератора функций

Генераторы функций

могут генерировать множество повторяющихся сигналов, как правило, из следующего списка:

Это основные формы сигналов, которые генерируются в приборе для тестирования функционального генератора. Эти формы сигналов удовлетворяют большинство потребностей для тестирования ряда элементов. Там, где требуются специальные формы сигналов, необходим генератор сигналов произвольной формы.

Управление генератором функций

В дополнение к выбору основных доступных форм сигналов, другие элементы управления на генераторе функций могут включать:

• Частота: Как и следовало ожидать, этот элемент управления изменяет базовую частоту, на которой повторяется форма сигнала.Он не зависит от типа сигнала.
• Тип сигнала: Это позволяет выбирать различные базовые типы сигналов:
  
  • Синусоидальная волна
  • прямоугольная волна
  • Треугольная волна
• Смещение постоянного тока: Изменяет среднее напряжение сигнала относительно 0 В или земли.
• Рабочий цикл: Этот элемент управления на функциональном генераторе изменяет соотношение времени высокого и низкого напряжения в прямоугольном сигнале, т.е.е. изменение формы волны с прямоугольной волны с коэффициентом заполнения 1: 1 на импульсную форму волны или треугольной формы волны с равным временем нарастания и спада до пилообразной формы.

Использование генератора функций

Функциональные генераторы обычно используются в отделах разработки электроники, производственных испытаниях и сервисных отделах. Они обеспечивают гибкую форму генерации сигналов, которую можно использовать во многих тестах.

Эти испытательные инструменты очень гибкие и не считаются специализированными.Хотя они часто могут генерировать сигналы в нижнем диапазоне радиочастотного спектра, обычно используется специальный радиочастотный генератор, если он не доступен.

Также они обычно не используются для тестирования производительности звука, поскольку уровни искажений на синусоидальных сигналах, которые обычно используются, будут иметь более высокие уровни искажений, чем иногда требуется для этих тестов. Типичный показатель искажения синусоидальной волны может составлять около 1%.

Если требуется очень высокая стабильность частоты, десять из этих тестовых приборов позволяют синхронизировать выходной сигнал по фазе с другим источником.

Типы генератора функций

Функциональный генератор может принимать несколько форм. С современной цифровой техникой существует множество форматов для этого типа испытательного оборудования.

• Настольный испытательный прибор: Наиболее широко используемый вид функционального генератора в испытательной лаборатории — это испытательный прибор, помещенный в коробку, которая находится на лабораторном столе. Этот тестовый прибор содержит источник питания, элементы управления, дисплей и, конечно же, выходной разъем.
• Испытательный прибор для установки в стойку: Другой формат, который может использовать этот тип испытательного оборудования, — это модуль внутри стоечной системы, такой как PXI. Основанная на PCI, стоечная система PXI была разработана специально для тестовых приложений и включает в себя слот либо для контроллера, либо для подключения к компьютеру. Слот для карт измерительных приборов в шасси, что позволяет создать тестовую систему, отвечающую требованиям конкретного тестового приложения. Карты тестовых инструментов могут включать в себя любой тип тестового инструмента, включая вольтметры, осциллографы и, конечно же, функциональный генератор
.
• Генератор функций USB: В качестве испытательных инструментов на базе USB доступен ряд небольших генераторов функций.Они содержат ядро ​​генератора функций в модуле, который подключается к компьютеру через USB-соединение. Такой подход означает, что интерфейсы питания и управления могут использовать ПК, а не иметь затрат и места, необходимых для их размещения в более крупном ящике для испытательного прибора.
• Компьютерный генератор функций: Другой подход заключается в использовании программного обеспечения на базе компьютера для обеспечения требуемых форм волны и последующего использования цифровой карты аудиовыхода компьютера для сигнала.Несмотря на то, что он очень дешевый, он может не иметь выходной мощности и точности других типов испытательных приборов. Также, если выход поврежден в результате тестирования, возможного неправильного подключения и т. Д., Это может привести к дорогостоящему ремонту.

Функциональные генераторы обычно очень просты в эксплуатации. Часто используемые современные технологии обработки дают возможность использовать множество дополнительных функций, включая простоту эксплуатации и дистанционное управление через один или несколько из множества доступных стандартов.

Большой выбор функциональных генераторов доступен для ряда различных производителей, а также у ряда различных дистрибьюторов. Затраты, как правило, вполне разумные, поскольку они, как правило, довольно просты и не требуют очень высокочастотных компонентов. Эти контрольно-измерительные приборы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые, как правило, используют операционные усилители в качестве основы конструкции, но цифровые могут использовать некоторую форму прямого цифрового синтеза.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
Вернуться в меню тестирования.

No related posts.