Источники электроэнергии

Ниже рассматриваются обозначения синхронных генераторов переменного тока и генераторов постоянного тока (динамомашин), гальванических элементов и аккумуляторов, а также термопреобразователей.

Синхронные генераторы. Общее обозначение 1 синхронного генератора GS трехфазного переменного (3~) тока показано на рис. 2.3.1, а.

Обмотку статора можно изображать в двух формах. За основу обозначения в форме I (упрощенный способ) принята окружность 2. За основу обозначения в форме II (развернутый способ) принято обозначение 3 обмотки каждой фазы статора – три полуокружности.

Рис. 2.3.1 Синхронные генераторы

Ротор в форме I, если не требуется уточнять его устройство, тоже обозначается окружностью 4, но диаметр ее меньше диаметра окружности 2, изображающей статор. Обмотку независимого возбуждения 5 в форме II обозначают четырьмя полуокружностями.

Если нужно уточнить устройство ротора, то пользуются обозначениями 6 – 8, где 6 - неявнополюсная распределенная обмотка возбуждения постоянного тока (характерно для быстроходных турбогенераторов); 7 – сосредоточенная обмотка постоянного тока с явно выраженными полюсами (характерно для тихоходных генераторов); 8 – ротор явнополюсный без обмотки с постоянными магнитами. Генераторы с постоянными магнитами используются на самолетах, тракторах, мотоциклах. Они широко применяются для измерения скорости (тахогенераторы), служат источниками тока в мегаомметрах, возбудителями синхронных генераторов и т.п.

При изображении синхронных генераторов и их возбудителей используют при необходимости обозначения: 9 – постоянный ток (заметьте: одна черточка, а не две); 10 - переменный ток; 11 – обмотка однофазная с двумя выводами; 12 – обмотка трехфазная, соединенная в звезду; 13 – то же с выведенной нейтральной (средней) точкой.

На рис. 2.3.1, а также показаны: 14 – ротор с обмоткой, коллектором и щетками и 15 - ротор со щетками на контактных кольцах.

Обратите внимание: а) хотя ток к обмотке ротора подводится через щетки на контактных кольцах, но при изображении синхронных генераторов щетки не показывают: они подразумеваются; б) изображения щеток не зачерняют, как делали раньше, ограничиваясь их контурами.

На рис. 2.3.1, б дан пример изображения синхронного генератора в форме I сверху и в форме II снизу. При изображении в форме I обмотка статора 2 соединена в звезду 12. Ротор 7 имеет явно выраженные полюсы, обмотка которых питается от возбудителя – генератора постоянного тока с ротором 14 – обмоткой параллельного возбуждения 16. Ротор и возбудитель имеют общий вал, на что указывает линия механической связи 15.

Изображение в форме II отличается тем, что в нем показаны обмотки 3 каждой фазы статора. Кроме того, линия механической связи 15 показана не штриховой линией, а двумя параллельными линиями 17: оба способа (15 и 17) равноценны.

На схемах устройство ротора 6 – 8 обычно не показывают, ограничиваясь более простыми изображениями, примеры которых даны на рис. 2.3.1, в. У трехфазного синхронного генератора 18 GS выведены оба конца каждой фазы. На это указывают шесть проводов, присоединенных к статору 2, а также три черточки 11, изображающие три раздельные обмотки. К ротору 4 подведены два провода с обозначением 9 постоянного тока.

Под номером 19 показан синхронный генератор GS, обмотка статора которого соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой, на что указывают четыре провода, отходящие от статора (три фазы и нейтраль), и обозначение 13. Около обмотки ротора 5 дано обозначение постоянного тока 9.

Генератор GS 20 однофазного переменного тока (1~) имеет два вывода от обмотки статора и два вывода от обмотки ротора. Под номерами 21 и 22 изображен в формах I и II соответственно один и тот же генератора. У него выведены по два конца каждой обмотки статора, а возбуждение осуществляется от постоянных магнитов. Поэтому ротор не имеет выводов.

Выводы обмоток ротора и статора не должны по направлению совпадать, но направлять их можно в любые стороны. Например, на рис. 2.3.1, б выводы обмотки ротора расположены по диаметру окружности.

Рис. 2.3.2 Источники постоянного тока

Генераторы постоянного тока изображают либо в форме I – упрощенный способ, либо в форме II – развернутый. В основу изображений положены обозначения, показанные на рис. 2.3.2, а, где 1 – ротор (якорь) с обмоткой, коллектором и щетками; 2 и 3 – обмотки ротора и статора. Диаметры окружностей различны, так как одну окружность помещают внутри другой (см. изображения 11 – 13).

В форме II для изображения обмотки применяют обозначения: 4 – обмотка вспомогательного полюса – одна полуокружность; 5 – обмотка компенсационная – две полуокружности; 6 – обмотка последовательного возбуждения – три полуокружности; 7 – обмотка параллельного возбуждения – четыре полуокружности. Четырьмя полуокружностями изображают также обмотку независимого возбуждения.

Применение обозначений, приведенных на рис. 2.3.2, а иллюстрируют рис. 2.3.2, б – г. Так, рис. 2.3.2, б изображает генератор последовательного возбуждения, рис. 2.3.2, в - параллельного возбуждения. Легко видеть, что рисунок 2.3.2, г просто объединяет рис. 2.3.2, б и в, так как у генератора смешанного возбуждения есть две обмотки: последовательная 6 и параллельная 7, что отчетливо видно на рисунках под номерами 8 – 10.

Наиболее распространены и наглядны изображения 8 – 10. Под ними показаны изображения 11 – 13 в форме I и, наконец, внизу соответствующие им обозначения 14 – 16 в форме II.

Обратите внимание: а) точки в местах присоединения обмотки возбуждения к статору не ставят – так как соединение само собой разумеется; б) в формах I и II в окружность вписаны буква G (генератор) и обозначение постоянного тока (черточка).

Термопреобразователи (старые, но употребительные термины: термоэлементы, термопары, термобатареи) непосредственно преобразуют тепло в электрическую энергию. До сравнительно недавнего времени металлические термопары применялись только для дистанционного измерения температуры (между термоЭДС и температурой существует строгая зависимость). В настоящее время широко применяются полупроводниковые термопреобразователи; они преобразуют, например, тепло керосиновой лампы в электроэнергию для питания радиоприемников в полевых условиях и электроприемников небольшой мощности.

На рис. 2.3.2, д показаны термопреобразователи: 17 – без подогревателя, 18 – с подогревателем (дужка), который касается термопреобразователя и потому называется контактным, и 19 – бесконтактный: подогреватель и термопреобразователь не касаются, т.е. не имеют контакта. Плюс – это знак полярности. Заметьте: не нужно утолщать одни сторону в изображении термопреобразователя (как делали раньше), так как положительный полюс обозначен (+).

Гальванические элементы и аккумуляторы обозначаются одинаково (рис. 2.3.2, е). Здесь 21 – элемент гальванический или аккумулятор, а 20 – батарея, т.е. несколько элементов, соединенных последовательно. Обратите внимание: а) короткая черта обозначает отрицательный полюс (утолщать черту не надо, как делали раньше), а длинная – положительный; б) знаки полярности допускается не указывать; в) батарея может быть изображена как один элемент, но в этом случае над обозначением пишут напряжение батареи, например 120 V. Могут быть указаны и другие данные, например емкость в ампер-часах.