Мотор -генератор

Блок радиомодулятора самолета со Второй мировой войны, показывающий динамотор (черный цилиндр), который преобразует 24–28 В постоянного тока самолета в DC в 500 В постоянного тока. Дубендорфа Музей военной авиации

Мотор -генератор ( набор M - G ) - это устройство для преобразования электрической мощности в другую форму. Наборы двигателя -генератора используются для преобразования частоты , напряжения или фазы мощности. Они также могут быть использованы для выделения электрических нагрузок от линии электропитания. Большие генераторы двигателя широко использовались для преобразования промышленных объемов мощности, в то время как более мелкие генераторы двигателя (например, показанные на рисунке) использовались для преобразования мощности аккумулятора в более высокие напряжения постоянного тока.

В то время как набор двигателя -генератора может состоять из различных двигательных и генераторных машин, связанных вместе, один блок Dynamotor (для динамо -мотор) имеет катушки двигателя, а катушки генератора намотали вокруг одного ротора; Следовательно, как двигатель, так и генератор имеют одинаковые катушки или магниты. ^{[ 1 ]} Обычно моторные катушки выводят из коммутатора на одном конце вала, в то время как катушки генератора обеспечивают выход для другого коммутатора на другом конце вала. Весь сборка ротора и вала меньше, легче и дешевле, чем пара машин, и не требует открытых приводных валов.

Потребительские устройства с низким энергопотреблением, построенные до 1933 года, такие как радиоприемники вакуумной трубки , не использовали дорогие, шумные и громоздкие двигатели. Вместо этого они использовали инверторную схему, состоящую из вибратора (реле самовыражения) и трансформатора для получения более высоких напряжений, необходимых для вакуумных труб от батареи 6 или 12 В автомобиля. ^{[ 2 ]}

Электрическая обработка мощности

В контексте производства электроэнергии и крупных фиксированных электроэнергетических систем двигатель -генератор состоит из электрического двигателя, механического соединения с электрическим генератором (или генератором генератора ). Двигатель работает на электрическом входном токе, в то время как генератор создает электрический выходной ток, причем мощность протекает между двумя машинами в виде механического крутящего момента ; Это обеспечивает электрическую изоляцию и некоторую буферизацию мощности между двумя электрическими системами.

Одним из использований является устранение шипов и изменений в «грязной мощности» ( кондиционирование мощности ) или для обеспечения фаза между различными электрическими системами.

Генератор маховика

Другое использование состоит в том, чтобы буферизировать экстремальные нагрузки на систему питания. Например, устройства Fusion Tokamak навязывают очень большие пиковые нагрузки, но относительно низкие средние нагрузки на электрическую сетку. Diii -D Tokamak в общей атомике , большой Torus (PLT) в лаборатории физики плазмы в Принстоне и синхротроне Nimrod в лаборатории Резерфорда Эпплтона, каждый использовал большие маховики на нескольких мотор-генератора Система: сторона двигателя медленно ускорила большой маховик для хранения энергии , который быстро потреблялся во время эксперимента с фьюжн, когда сторона генератора действовала как тормоз на маховике. Аналогичным образом, следующее поколение ВМС ВМС ВМС Электромагнитного самолета (EMALS) ВМС будет использовать установку для моторного генератора маховика для мгновенного обеспечения энергии для запуска самолетов с большей, чем установленная емкость установленного генератора. В дополнение к вышеуказанным специализированным приложениям, системы генераторов маховика были коммерциализированы для использования в Центры обработки данных в качестве дополнительного или альтернативы более обычным аккумуляторным или генераторным расходным материалам на основе генератора (UPS). ^{[ 3 ]}

Конверсии

Набор MG, используемый для обеспечения переменного трехфазного напряжения переменного тока для электронного сварки сварки сварки высокого напряжения.

Мотор -генераторы могут использоваться для различных конверсий, включая:

Чередовый ток (AC) для постоянного тока (DC)
DC до AC ^{[ 4 ]}
DC при одном напряжении к DC при другом напряжении. (Также называется динамотор, короткий для динамо-мотор)
Создание или баланс трехпроводной системы постоянного тока .
AC на одной частоте до переменного тока на другой гармонично -связанной частоте
AC при фиксированном напряжении к переменному напряжению
переменного тока Однофазный до трехфазного переменного тока

Переменная питание напряжения переменного тока

Перед тем, как регулирование напряжения переменного тока было доступно или экономически эффективно, наборы генераторов двигателя использовались для обеспечения переменного напряжения переменного тока. Напряжение постоянного тока до генераторной арматуры будет варьироваться вручную или в электронном виде для управления выходным напряжением. При использовании такого мода, набор MG эквивалентен изолированному переменным трансформатору.

Высокочастотные машины

Александерсон -генератор -это моторный высокочастотный генератор, который обеспечивает радиочастотную мощность. В первые дни радиосвязанного общения высокочастотная волна носителей должна была производиться механически с использованием генератора со многими полюсами, приводимыми на высокую скорость. Генераторы Александерсона производили RF до 600 кГц, с большими подразделениями, способными на мощность мощностью 500 кВт. В то время как электромеханические преобразователи регулярно использовались для длинных волновых передач в первые три десятилетия 20 -го века, электронные методы требовались на более высоких частотах. Александерсон -генератор был в значительной степени заменен вакуумной трубкой в 1920 -х годах.

Мотор-генераторы, используемые для увеличения прохождения

Мотор -генераторы даже использовались там, где входные и выходные токи по сути одинаковы. В этом случае механическая инерция набора M - G используется для фильтрации переходных процессов в входной мощности. Электрический ток выхода может быть очень чистым (без шума) и сможет пройти через короткие отключения отключения и переходных процессов на входе на набор M-G. Это может позволить, например, безупречный сокращение от мощности мощности сетевого средства до мощности переменного тока, обеспечиваемой дизельным набором.

Набор двигателя-генератора может содержать большой маховик для улучшения своего прохождения; Тем не менее, в этом приложении необходимо учитывать, как генератор двигателя потребует большого количества тока при повторном складе, если до вытягивания крутящего момента ^{[ нужно разъяснения ]} достигается, что приводит к закрытию. Однако ток в приостановке во время повторного склада будет зависеть от многих факторов. Например, генератор двигателя 250 кВА, работающий при 300 ампер полной нагрузки, потребует 1550 ампер тока в притяжении во время повторного склада через 5 секунд. В этом примере использовался фиксированный монтированный маховик, чтобы привести к 1 ~ 2 в секунду Гц . Мотор-генератор представлял собой вертикальную машину с двумя подшипниками с масляной ванкой.

Двигатели и генераторы могут быть связаны непроводящим валом на объектах, которые необходимы для тщательного контроля электромагнитного излучения, ^{[ 5 ]} или там, где требуется высокая изоляция от напряжения переходного всплеска.

Современное использование мотор -генераторов

Наборы двигателя -генератора были заменены полупроводниковыми устройствами для некоторых целей. В прошлом популярное использование для наборов MG было в лифтах . Поскольку требовался точный контроль скорости для подъемного машины, нецелесообразность изменения частоты к мощному двигателю переменного тока означало, что использование набора MG с двигателем DC поднятие было почти стандартным решением. Современная электроника с переменной частотой переменного тока с совместимыми двигателями все чаще вытесняет традиционные инсталляции лифта, управляемых MG, поскольку электронные акции AC, как правило, более эффективны на 50% или более, чем механизм MG DC. ^{[ 6 ]}

Другое использование для наборов MG было в южном регионе British Rail . Они использовались для преобразования напряжения питания линии 600 В 850 В. - С тех пор они были заменены на сплошные преобразователи на новом каллинге. ^{[ 7 ]} MG Locomotives также обычно использовались для передачи дизельного тока на длинных дизельных направлениях по всему миру из -за проблем с надежностью и износом с помощью механических и жидких передач, но это обычно заменяется меньшими двигателями с обычной или Mg передачи на каждой карете. Электрические локомотивы на длинных расстояниях с сильным источником питания с высоким напряжением использовали передачу Mg, но это обычно заменяется распределенным приводом двигателя на каждой карете с помощью электронного управления мощностью и преобразования. ^{[ 8 ]}

Аналогичным образом, наборы MG были использованы в трамвае PCC для производства выхода 36 В постоянного тока от тяги 600 В постоянного тока. Низкий напряжение выводит батареи и поставки трамваев для контроля и вспомогательного оборудования (включая фары, гонги, дверные двигатели и электромагнитные дорожки).

Наборы генераторов двигателя часто использовались для обеспечения высокопрочной мощности постоянного тока для карбоновых дуговых ламп в крупных кинопроекторах в эпоху 1950-60-х годов, прежде чем дуговый свет углеродного электрода был заменен современными проекционными системами дуговой лампы (начиная с 1963 года. США).

В промышленных настройках, где необходима гармоническая отмена, преобразование частоты или изоляция линии, наборы MG остаются популярным решением. ^{[ Цитация необходима ]} Полезной особенностью мотор-генераторов является то, что они могут обрабатывать большие краткосрочные перегрузки лучше, чем полупроводниковые устройства того же среднего рейтинга нагрузки. Считайте, что термически ограниченными компонентами большого полупроводникового инвертора представляют собой твердотельные переключатели, набирающие несколько граммов с термическим временем, постоянными к их радиаторам, вероятно, более 100 мс, тогда как тепловые ограниченные компоненты мг являются медными ветрами Массирование иногда сотни килограммов, которые по своей природе привязаны к их собственной большой тепловой массе. Они также по своей природе имеют превосходную устойчивость к электростатическому разряду (ESD).

Современное использование термина

В принципе, любой электрический генератор также может служить электродвигателем или наоборот. В гибридных транспортных средствах и других легких энергосистемах «двигатель -генератор» представляет собой единственную электрическую машину, которую можно использовать в качестве электродвигателя или генератора , преобразующего электрическую мощность и механическую мощность .

Из сезона 2014 года гоночные автомобили Formula 1 будут иметь два из того, что описано как «моторные единицы» (MGU) ^{[ 9 ]} Это делает автомобили более экономичными за счет сбора энергии от турбокомпрессора и при торможении . Однако это не моторные генераторы, как описано здесь, но больше похожи на динамотор , отдельные единицы, которые могут действовать как генератор или двигатель. Они могут быть использованы для обеспечения дополнительных 160 л.с. для колес для ускорения и обгона, или могут быть использованы для быстрее вращения турбо, чтобы быстрее увеличить давление повышения, тем самым уменьшая турбо -задержку .

Смотрите также

Ссылки

^ Руководство по радио , 1976, паб. ARRL , P331–332
^ «Вибраторные питания» . Radioremed.org . Получено 18 января 2016 года .
^ Черникофф, Дэвид (8 июля 2016 г.). "В конце концов, власть маховика достигла совершеннолетия?" Полем DataCenterDynamics.com . Получено 14 ноября 2023 года .
^ Редди, Ю. Джаганмохан; Кумар, YV Паван; Раджу, К. Падма; Ramsesh, Anilkumar (2012). «Модифицированный проект гибридной энергосистемы с возобновляемыми источниками энергии для зданий». IEEE транзакции на Smart Grid . 3 (4): 2174–2187. doi : 10.1109/tsg.2012.2217512 . S2CID 9691150 .
^ Стандарт физической безопасности для построения конфиденциальных компартментированных информационных объектов , Diane Publishing, 1994 ISBN 0-941375-87-0 , стр. 27
^ "StackPath" .
^ «Руководство по генераторам» . Четверг, 11 марта 2021 г.
^ «Руководство по сетевой железной дороге по электрификации накладных расходов 132787-Ядрево-гун-EOH-000001 февраль 2015 г. Ред. 10» (PDF) . Алан Бакстер. 17 февраля 2015 года.
^ «Правила двигателя Формулы -1 2014» (PDF) . www.fia.com . Fédération Internationale de l'Auto. п. 5 Получено 10 марта 2020 года .

[arrl1976-1] Руководство по радио , 1976, паб. ARRL , P331–332

[vib-2] «Вибраторные питания» . Radioremed.org . Получено 18 января 2016 года .

[3] Черникофф, Дэвид (8 июля 2016 г.). "В конце концов, власть маховика достигла совершеннолетия?" Полем DataCenterDynamics.com . Получено 14 ноября 2023 года .

[4] Редди, Ю. Джаганмохан; Кумар, YV Паван; Раджу, К. Падма; Ramsesh, Anilkumar (2012). «Модифицированный проект гибридной энергосистемы с возобновляемыми источниками энергии для зданий». IEEE транзакции на Smart Grid . 3 (4): 2174–2187. doi : 10.1109/tsg.2012.2217512 . S2CID 9691150 .

[5] Стандарт физической безопасности для построения конфиденциальных компартментированных информационных объектов , Diane Publishing, 1994 ISBN 0-941375-87-0 , стр. 27

[6] "StackPath" .

[7] «Руководство по генераторам» . Четверг, 11 марта 2021 г.

[8] «Руководство по сетевой железной дороге по электрификации накладных расходов 132787-Ядрево-гун-EOH-000001 февраль 2015 г. Ред. 10» (PDF) . Алан Бакстер. 17 февраля 2015 года.

[9] «Правила двигателя Формулы -1 2014» (PDF) . www.fia.com . Fédération Internationale de l'Auto. п. 5 Получено 10 марта 2020 года .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]