ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ • Большая российская энциклопедия

ГЕНЕРА́ТОР ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИХ КОЛЕ­БА́НИЙ, уст­рой­ст­во, пре­об­ра­зую­щее разл. ви­ды элек­три­че­ской энер­гии (напр., ис­точ­ни­ков по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния или то­ка) в энер­гию элек­три­че­ских (элек­тро­маг­нит­ных) ко­ле­ба­ний. Тер­мин «Г. э. к.» ча­ще все­го от­но­сит­ся к ав­то­ге­не­ра­то­рам (ге­не­ра­то­рам с не­за­ви­си­мым воз­бу­ж­де­ни­ем), в ко­то­рых час­то­та и фор­ма воз­бу­ж­дае­мых ав­то­ко­ле­ба­ний оп­ре­де­ля­ют­ся свой­ст­ва­ми са­мо­го ге­не­ра­то­ра. Г. э. к. с по­сто­рон­ним воз­бу­ж­де­ни­ем пред­став­ля­ют со­бой уси­ли­те­ли мощ­но­сти элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний, соз­да­вае­мых за­даю­щим ге­не­ра­то­ром.

Схема транзисторного LC-генератора с индуктивной (а), ёмкостной (б) и автотрансформаторной (в) обратной связью: Т – транзистор; L, C – индуктивность и ёмкость колебательного контура; Eк &n…

Рис. И. В. Баланцевой

Не­об­хо­ди­мые эле­мен­ты Г.  э. к.: ис­точ­ник энер­гии; пас­сив­ные це­пи, в ко­то­рых воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся ко­ле­ба­ния; ак­тив­ный эле­мент, пре­об­ра­зую­щий энер­гию ис­точ­ни­ка пи­та­ния в энер­гию ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний, обыч­но в со­че­та­нии с управ­ляю­щи­ми до­пол­нит. це­пя­ми (це­пя­ми об­рат­ной свя­зи). В за­ви­си­мо­сти от тре­буе­мых ха­рак­те­ри­стик в Г. э. к. ис­поль­зу­ют раз­но­об­раз­ные эле­мен­ты. Для воз­бу­ж­де­ния ко­ле­ба­ний в диа­па­зо­нах НЧ и ВЧ слу­жат ко­ле­ба­тель­ные кон­ту­ры, элек­трич. фильт­ры и др. це­пи с со­сре­до­то­чен­ны­ми па­ра­мет­ра­ми (ём­ко­стью, ин­дук­тив­но­стью, со­про­тив­ле­ни­ем), а в ка­че­ст­ве ак­тив­ных эле­мен­тов – элек­трон­ные лам­пы, тран­зи­сто­ры, тун­нель­ные дио­ды, опе­ра­ци­он­ные уси­ли­те­ли и др. В Г. э. к. СВЧ при­ме­ня­ют гл. обр. це­пи с рас­преде­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, вклю­чаю­щие объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры, за­мед­ляю­щие сис­те­мы, по­лос­ко­вые и ко­ак­си­аль­ные ли­нии, вол­но­во­ды, а так­же от­кры­тые ре­зо­на­то­ры. Ак­тив­ные эле­мен­ты СВЧ ча­ще все­го со­вме­ще­ны с пас­сив­ны­ми це­пя­ми и пред­став­ля­ют со­бой, как пра­ви­ло, элек­тро­ва­ку­ум­ные (СВЧ-три­од, маг­не­трон, клис­трон, лам­па об­рат­ной вол­ны и др.) или твер­до­тель­ные (СВЧ-тран­зи­с­тор, ди­од Ган­на, ла­вин­но-про­лёт­ный ди­од, тун­нель­ный ди­од) при­бо­ры. В оп­тич. кван­то­вых ге­не­ра­то­рах (ла­зе­рах) при­ме­ня­ют разл. ви­ды от­кры­тых ре­зо­на­то­ров и ак­тив­ную сре­ду, пре­об­ра­зую­щую энер­гию ис­точ­ни­ка пи­та­ния (энер­гию «на­кач­ки») в энер­гию элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний.

Возбуждение автоколебаний

Воз­бу­ж­де­ние ав­то­ко­ле­ба­ний в Г. э. к. на­чи­на­ет­ся с воз­ник­но­ве­ния на­чаль­ных ко­ле­ба­ний в к.-л. эле­мен­те при вклю­че­нии ис­точ­ни­ка пи­та­ния, за­мы­ка­нии це­пей, вслед­ст­вие элек­трич. флук­туа­ций и т. п. Бла­го­да­ря це­пи об­рат­ной свя­зи энер­гия это­го ко­ле­ба­ния по­сту­па­ет в ак­тив­ный эле­мент и уси­ли­ва­ет­ся в нём. Ко­ле­ба­ния в Г. э. к. на­рас­та­ют, т.  е. про­ис­хо­дит са­мо­воз­бу­ж­де­ние ге­не­ра­то­ра, ес­ли мощ­ность, пе­ре­да­вае­мая ко­ле­ба­ниям ак­тив­ным эле­мен­том от ис­точ­ни­ка пи­та­ния, боль­ше мощ­но­сти по­терь во всех эле­мен­тах Г. э. к. (вклю­чая мощ­ность, от­да­вае­мую в на­груз­ку). Ес­ли по­те­ри энер­гии пре­вы­ша­ют по­сту­п­ле­ние, ко­ле­ба­ния за­ту­ха­ют. Энер­ге­тич. рав­но­ве­сие, со­от­вет­ст­вую­щее ста­цио­нар­но­му ре­жи­му Г. э. к., осу­ще­ст­ви­мо лишь при на­ли­чии у эле­мен­тов сис­те­мы не­ли­ней­ных свойств. В про­тив­ном слу­чае в Г. э. к. мо­гут воз­бу­ж­дать­ся ли­бо на­рас­таю­щие, ли­бо за­ту­хаю­щие ко­ле­ба­ния, и ге­не­ри­ро­ва­ние ста­цио­нар­ных элек­трич. ко­ле­ба­ний не­воз­мож­но.

Вид воз­бу­ж­дае­мых ко­ле­ба­ний, их час­тот­ный спектр су­ще­ст­вен­но за­ви­сят от час­тот­ных свойств пас­сив­ных це­пей и ак­тив­но­го эле­мен­та Г. э. к. Ес­ли це­пи, в ко­то­рых воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся элек­трич. (элек­тро­маг­нит­ные) ко­ле­ба­ния, об­ла­да­ют яр­ко вы­ра­жен­ны­ми ко­ле­ба­тель­ны­ми (ре­зо­нанс­ны­ми) свой­ст­ва­ми (напр. , ко­ле­бат. кон­тур, объ­ём­ный ре­зо­на­тор), то час­то­та и фор­ма ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний в осн. оп­ре­де­ля­ют­ся час­то­той и фор­мой собств. ко­ле­ба­ний це­пи. При ма­лых по­те­рях (вы­со­кой доб­рот­но­сти ко­ле­бат. сис­те­мы) фор­ма ко­ле­ба­ний близ­ка к си­ну­сои­даль­ной, со­от­вет­ст­вую­щие Г. э. к. на­зы­ва­ют­ся ге­не­ра­то­ра­ми гар­мо­нич. ко­ле­ба­ний. Ес­ли пас­сив­ные це­пи и ак­тив­ный эле­мент Г. э. к. не об­ла­да­ют ре­зо­нанс­ны­ми свой­ст­ва­ми, то воз­мож­но воз­бу­ж­де­ние ко­ле­ба­ний слож­ной фор­мы как пе­рио­ди­че­ских, так и не­пе­рио­ди­че­ских (шу­мо­по­доб­ных) ко­ле­ба­ний.

Генераторы гармонических колебаний

Наи­бо­лее раз­но­об­раз­ны ви­ды ге­не­ра­то­ров гар­мо­нич. ко­ле­ба­ний. Их осн. ха­рак­те­ри­сти­ки: час­то­та ко­ле­ба­ний, вы­ход­ная мощ­ность, кпд, воз­мож­ность меха­нич. или элек­трич. пе­ре­строй­ки час­то­ты, ста­биль­ность час­то­ты, ха­рак­те­ри­зуе­мая ши­ри­ной ге­не­ри­руе­мой спек­т­раль­ной ли­нии, а так­же воз­мож­ность ра­бо­ты в не­пре­рыв­ном или им­пульс­ном ре­жи­ме. Прин­ци­пы по­строе­ния и кон­ст­рук­ция Г. э. к. за­ви­сят от диа­па­зо­на ге­не­ри­руе­мых час­тот (длин волн).

Для воз­бу­ж­де­ния ко­ле­ба­ний в НЧ- и ВЧ-диа­па­зо­нах слу­жат LC-ге­не­ра­то­ры, со­дер­жа­щие в ка­че­ст­ве осн. эле­мен­та пас­сив­ной це­пи ко­ле­бат. кон­тур (с ин­дук­тив­но­стью L и ём­ко­стью C), по­те­ри в ко­то­ром ком­пен­си­ру­ют­ся, напр., с по­мо­щью лам­по­во­го (на ос­но­ве трио­да или тет­ро­да) ли­бо тран­зи­стор­но­го уси­ли­те­ля; ге­не­ри­ру­ют гар­мо­нич. ко­ле­ба­ния с час­то­той ώ , близ­кой к ре­зо­нансной час­то­те кон­ту­ра ώ_рез= (LC)^–1/2.

В LC-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ют­ся три осн. ти­па свя­зи – ин­дук­тив­ная, ём­ко­ст­ная или ав­то­транс­фор­ма­тор­ная. Про­стей­ший тран­зи­стор­ный ге­не­ра­тор со­дер­жит ис­точ­ни­ки пи­та­ния, ко­ле­бат. кон­тур, ак­тив­ный эле­мент – тран­зи­стор и цепь об­рат­ной свя­зи (рис.). Тран­зи­стор уси­ли­ва­ет ко­ле­ба­ния, под­во­ди­мые от кон­ту­ра к управ­ляю­ще­му элек­тро­ду (ба­зе), что по­зво­ля­ет с по­мо­щью це­пи об­рат­ной свя­зи под­ка­чи­вать энер­гию в кон­тур для его воз­бу­ж­де­ния и под­дер­жа­ния не­за­ту­хаю­щих ко­ле­ба­ний. LC-ге­не­ра­то­ры по­зво­ля­ют по­лу­чать ко­ле­ба­ния мощ­но­стью от до­лей мил­ли­ватт до со­тен ки­ло­ватт в диа­па­зо­не час­тот от несколь­ких ки­ло­герц до еди­ниц ги­га­герц.

В квар­це­вых LC-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ет­ся квар­це­вый ре­зо­на­тор, в ко­то­ром энер­гия элек­трич. по­ля пре­об­ра­зу­ет­ся в энер­гию ме­ха­нич. ко­ле­ба­ний и об­рат­но. Элек­трич. квар­це­вый ре­зо­на­тор ана­ло­ги­чен ко­ле­бат. кон­ту­ру с вы­со­кой доб­рот­но­стью (до 10⁷ и бо­лее) и сла­бой за­ви­си­мо­стью ре­зо­нанс­ной час­то­ты от темп-ры и др. фак­то­ров, что по­зво­ля­ет до­бить­ся вы­со­кой ста­биль­но­сти ге­не­ри­руе­мой час­то­ты.

В ос­но­ве ра­бо­ты ге­не­ра­то­ров СВЧ-диа­па­зо­на ле­жат разл. фи­зич. прин­ци­пы пе­ре­да­чи энер­гии элек­тро­нов элек­тро­маг­нит­но­му по­лю, ис­поль­зую­щие как ме­ха­низ­мы из­лу­че­ния отдельных элек­тро­нов (тор­моз­ное, че­рен­ков­ское, син­хро­трон­ное и др.), так и ме­ха­низ­мы груп­пи­ров­ки по­то­ка элек­тро­нов в дви­жу­щие­ся сгу­ст­ки, соз­даю­щие то­ки СВЧ и при­во­дя­щие к ин­ду­ци­ро­ван­но­му из­лу­че­нию.

Лам­по­вые и тран­зи­стор­ные ге­не­ра­то­ры СВЧ пред­став­ля­ют со­бой мо­ди­фи­ка­ции LC-ге­не­ра­то­ров, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры и ко­ле­бат. сис­те­мы с рас­пре­де­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, тран­зи­сто­ры, трио­ды и тет­ро­ды спец. кон­ст­рук­ции (см. так­же Ге­не­ра­тор­ная лам­па). В ди­од­ных СВЧ-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ют ла­вин­но-про­лёт­ные дио­ды, тун­нель­ные дио­ды и Ган­на дио­ды, в ко­то­рых при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях воз­ни­ка­ет от­ри­цат. диф­фе­рен­ци­аль­ное со­про­тив­ле­ние. Вклю­че­ние та­ко­го дио­да в ко­ле­бат. цепь СВЧ при­во­дит к ком­пен­са­ции по­терь в це­пи и са­мо­воз­бу­ж­де­нию ко­ле­баний на со­от­вет­ст­вую­щих час­то­тах. Лам­по­вые ге­не­ра­то­ры обес­пе­чи­ва­ют по­лу­че­ние им­пульс­ной мощ­но­сти до не­сколь­ких ки­ло­ватт на час­то­тах 1–6 ГГц. Ди­од­ные и тран­зи­стор­ные ге­не­ра­то­ры при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков СВЧ-ко­ле­ба­ний ма­лой и ср. мощ­но­сти (до де­сят­ков ватт в не­пре­рыв­ном ре­жи­ме) в диа­па­зо­не 1–100 ГГц; они об­ла­да­ют ря­дом пре­иму­ществ пе­ред элек­тро­ва­ку­ум­ны­ми ге­не­ра­то­ра­ми ана­ло­гич­но­го на­зна­че­ния по раз­ме­рам и мас­се, по­треб­ляе­мой мощ­но­сти, дол­го­веч­но­сти и со­вмес­ти­мо­сти с мик­ро­схе­ма­ми. Вме­сте с тем пре­дель­ная мощ­ность твер­до­тель­ных ге­не­ра­то­ров ог­ра­ни­че­на ве­ли­чи­ной рас­сеи­вае­мой в по­лу­про­вод­ни­ке те­п­ло­вой энер­гии и не пре­вы­ша­ет (для од­но­го при­бо­ра) 100 Вт на час­то­тах до 10 ГГц.

Для ге­не­ри­ро­ва­ния СВЧ-ко­ле­ба­ний ши­ро­ко при­ме­ня­ют ва­ку­ум­ные элек­т­рон­ные при­бо­ры с ди­на­мич. управ­ле­ни­ем элек­трон­ным по­то­ком (клис­тро­ны, маг­не­тро­ны, лам­пы об­рат­ной вол­ны, лам­пы бе­гу­щей вол­ны и др.). В маг­не­трон­ном ге­не­ра­то­ре ис­точ­ни­ком энер­гии яв­ля­ет­ся ис­точ­ник анод­но­го на­пря­же­ния, ко­ле­бат. сис­те­мой – объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры, а функ­ции ак­тив­но­го эле­мен­та вы­пол­ня­ет элек­трон­ный по­ток в маг­нит­ном по­ле. Маг­не­тро­ны обыч­но ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний боль­шой мощ­но­сти (до не­сколь­ких ме­га­ватт) в им­пульс­ном ре­жи­ме и де­сят­ков ки­ло­ватт при не­пре­рыв­ной ге­не­ра­ции в диа­па­зо­не час­тот от 300 МГц до 300 ГГц.

Клис­трон­ный ге­не­ра­тор так­же со­дер­жит объ­ём­ный ре­зо­на­тор, в ко­то­ром ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся элек­трон­ным по­то­ком, управ­ляе­мым элек­трич. по­лем. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны клис­трон­ные ге­не­ра­то­ры, ра­бо­таю­щие в диа­па­зо­не час­тот от еди­ниц до де­сят­ков ги­га­герц. Мощ­ность та­ких ге­не­ра­то­ров за­ви­сит от ти­па клис­тро­на и со­став­ля­ет: у от­ра­жат. клис­тронов – от не­сколь­ких мил­ли­ватт до не­сколь­ких ватт, у про­лёт­ных клис­тро­нов – от со­тен ки­ло­ватт до де­сят­ков ме­га­ватт со­от­вет­ст­вен­но в не­пре­рыв­ном и им­пульс­ном ре­жи­мах ге­не­ри­ро­ва­ния.

Лам­пы об­рат­ной вол­ны (ЛОВ) при­ме­ня­ют в ка­че­ст­ве Г. э. к. ма­лой и ср. мощ­но­сти; их осн. пре­иму­ще­ст­во – боль­шой диа­па­зон элек­трон­ной пе­ре­строй­ки час­то­ты, оп­ре­де­ляе­мый гл. обр. по­ло­сой про­пус­ка­ния за­мед­ляю­щей сис­те­мы (со­став­ля­ет до не­сколь­ких ок­тав). Ге­не­ра­то­ры на ЛОВ ис­поль­зу­ют в ка­чест­ве ге­те­ро­ди­нов, за­даю­щих ге­не­ра­то­ров ра­дио­пе­ре­даю­щих уст­ройств, для ра­дио­спек­тро­ско­пии и др. це­лей.

Ге­не­ра­то­ра­ми мощ­ных ко­ле­ба­ний мил­ли­мет­ро­во­го диа­па­зо­на яв­ля­ют­ся ма­зе­ры на цик­ло­трон­ном ре­зо­нан­се, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся вин­то­вые элек­трон­ные пуч­ки в про­доль­ном ста­тич. маг­нит­ном по­ле, взаи­мо­дей­ст­вую­щие с по­пе­реч­ным по от­но­ше­нию к оси пуч­ка пе­ре­мен­ным элек­трич. по­лем ре­зо­на­то­ра или вол­но­во­да. Воз­бу­ж­де­ние ко­ле­ба­ний в та­ком Г. э. к. про­ис­хо­дит на цик­ло­трон­ной час­то­те вра­ще­ния элек­тро­нов в маг­нит­ном по­ле или на од­ной из её гар­мо­ник. Осо­бое ме­сто сре­ди мощ­ных СВЧ-ге­не­ра­то­ров за­ни­ма­ют при­бо­ры с ре­ля­ти­ви­ст­ски­ми элек­трон­ны­ми пуч­ка­ми, имею­щие боль­шой ток (по­ряд­ка 10³ кА и бо­лее) и со­от­вет­ст­вен­но боль­шую мощ­ность в те­че­ние им­пуль­сов ог­ра­ни­чен­ной дли­тель­но­сти (см. так­же Ре­ля­ти­ви­ст­ская вы­со­ко­час­тот­ная элек­тро­ни­ка).

Отд. груп­пу Г. э. к. со­став­ля­ют кван­то­вые ге­не­ра­то­ры, в ко­то­рых элек­тро­маг­нит­ные ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют­ся за счёт вы­ну­ж­ден­ных кван­то­вых пе­ре­хо­дов ато­мов или мо­ле­кул. Важ­ная осо­бен­ность та­ких Г. э. к. – чрез­вы­чай­но вы­со­кая ста­биль­ность час­то­ты ге­не­ра­ции (до 10^–14), что по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать их как кван­то­вые стан­дар­ты час­то­ты. В ла­зе­рах и ма­зе­рах час­то­та из­лу­че­ния на­кач­ки пре­вы­ша­ет час­то­ту ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний. Так, в па­ра­маг­нит­ном ма­зе­ре при на­кач­ке на час­то­те 10 ГГц воз­бу­ж­да­ют­ся ко­ле­ба­ния с час­то­той до 5 ГГц со ста­биль­но­стью час­то­ты, оп­ре­де­ляе­мой лишь ста­биль­но­стью темп-ры и маг­нит­но­го по­ля.

К Г. э. к., пре­об­ра­зую­щим энер­гию пер­вич­ных элек­трич. ко­ле­ба­ний, от­но­сят­ся так­же па­ра­мет­ри­че­ские ге­не­ра­то­ры ра­дио­диа­па­зо­на, пред­став­ляю­щие со­бой ре­зо­нанс­ную ко­ле­бат. сис­те­му – кон­тур или объ­ём­ный ре­зо­на­тор, в ко­то­ром один из энер­го­ём­ких (ре­ак­тив­ных) па­ра­мет­ров (L или C) за­ви­сит от про­те­каю­ще­го то­ка или при­ложен­но­го на­пря­же­ния; дей­ст­вие ос­но­ва­но на яв­ле­нии па­ра­мет­ри­че­ско­го ре­зо­нан­са. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ма­ло­мощ­ные па­ра­мет­ри­че­ские Г. э. к., в ко­то­рых в ка­че­ст­ве эле­мен­та с элек­три­че­ски управ­ляе­мой ём­ко­стью ис­поль­зу­ет­ся ПП ди­од.

Релаксационные генераторы

Су­ще­ст­ву­ет ши­ро­кий класс ге­не­ра­то­ров пе­рио­дич. ко­ле­ба­ний разл. фор­мы, пе­ри­од ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет­ся вре­ме­нем ре­лак­са­ции (ус­та­нов­ле­ния рав­но­ве­сия) в пас­сив­ных це­пях, не об­ла­даю­щих ре­зо­нанс­ны­ми свой­ст­ва­ми. В та­ких Г. э. к. за ка­ж­дый пе­ри­од ко­ле­ба­ний те­ря­ет­ся и вновь по­пол­ня­ет­ся зна­чит. часть ко­ле­бат. энер­гии. Фор­ма ко­ле­ба­ний за­ви­сит от свойств как пас­сив­ных це­пей, так и ак­тив­но­го эле­мен­та и мо­жет быть весь­ма раз­но­об­раз­ной – от скач­ко­об­раз­ных, поч­ти раз­рыв­ных ко­ле­ба­ний до ко­ле­баний, близ­ких к гар­мо­ни­че­ским. В радио­тех­ни­ке, элек­тро­ни­ке, из­ме­рит. и им­пульс­ной тех­ни­ке наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ре­лак­сац. им­пульс­ные ге­не­ра­то­ры (напр., бло­кинг-ге­не­ра­то­ры, муль­ти­виб­ра­то­ры), ге­не­ра­то­ры ли­ней­но из­ме­няю­ще­го­ся сиг­на­ла, а так­же ге­не­ра­то­ры си­ну­сои­даль­ных ко­ле­ба­ний (RC-ге­не­ра­то­ры, ге­не­ра­то­ры Ган­на) и др.

RC-ге­не­ра­тор не со­дер­жит ко­ле­бат. кон­ту­ров. Ак­тив­ным эле­мен­том (напр., элек­трон­ной лам­пой, тран­зи­сто­ром) управ­ля­ет RC-цепь об­рат­ной свя­зи, со­стоя­щая лишь из ём­ко­стей C и актив­ных со­про­тив­ле­ний R, соз­даю­щая ус­ло­вия ге­не­ра­ции лишь для од­но­го гар­мо­нич. ко­ле­ба­ния с час­то­той, оп­ре­де­ляе­мой вре­ме­нем ре­лак­са­ции це­пи. В по­доб­ных Г. э. к. про­ис­хо­дит пол­ный энер­го­об­мен за ка­ж­дый пе­ри­од ко­ле­ба­ний. При от­клю­че­нии ис­точ­ни­ка пи­та­ния ко­ле­ба­ния ис­че­за­ют. RC-ге­не­ра­то­ры ис­поль­зу­ют­ся пре­им. как ис­точ­ни­ки эта­лон­ных ко­ле­ба­ний в диа­па­зо­не час­тот от до­лей герц до со­тен ки­ло­герц.

Ге­не­ра­тор Ган­на пред­став­ля­ет со­бой кри­сталл ПП, ко­то­рый яв­ля­ет­ся од­но­вре­мен­но и ко­ле­бат. сис­те­мой, и ак­тив­ным эле­мен­том. Че­рез кри­сталл про­пус­ка­ют по­сто­ян­ный ток, и при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях в нём воз­ни­ка­ют не­ста­цио­нар­ные про­цес­сы, при­во­дя­щие к по­яв­ле­нию СВЧ пе­ре­мен­ной со­став­ля­ю­щей то­ка, про­те­каю­ще­го че­рез кри­с­талл, и к воз­ник­но­ве­нию на элек­тро­дах эдс СВЧ (см. Ган­на эф­фект). С по­мо­щью та­ких ге­не­ра­то­ров мож­но по­лу­чать элек­трич. ко­ле­ба­ния час­то­той от 100 МГц до 50 ГГц и мощ­но­стью до 100 мВт (при не­пре­рыв­ном ге­не­ри­ро­ва­нии) и со­тен ватт (в им­пульс­ном ре­жи­ме).

Генераторы случайных сигналов

Ге­не­ра­то­ры слу­чай­ных сиг­на­лов пред­на­зна­че­ны для ге­не­ри­ро­ва­ния не­пре­рыв­ных шу­мов или по­сле­до­ва­тель­но­стей им­пуль­сов со слу­чай­ны­ми зна­че­ния­ми ам­пли­туд, дли­тель­но­стей им­пуль­сов, ин­тер­ва­лов ме­ж­ду ни­ми. Ра­бо­та та­ких Г. э. к. ос­но­ва­на на ис­поль­зо­ва­нии ес­теств. ис­точ­ни­ков шу­мов и слу­чай­ных им­пуль­сов ли­бо воз­бу­ж­де­нии сто­хас­тич. ав­то­ко­ле­ба­ний. В ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков ши­ро­ко­по­лос­ных шу­мов при­ме­ня­ют­ся шу­мо­вые дио­ды, ти­ра­тро­ны, по­ме­щён­ные в по­пе­реч­ное маг­нит­ное по­ле, дро­бо­вые шу­мы вход­ных элек­трон­ных ламп, тран­зи­сто­ров или фо­то­дио­дов в ви­део­уси­ли­те­лях, фо­то­ум­но­жи­те­лях и др.; пер­вич­ны­ми ис­точ­ни­ка­ми слу­чай­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей им­пуль­сов мо­гут слу­жить, напр. , га­зо­раз­ряд­ные и сцин­тил­ля­ци­он­ные счёт­чи­ки про­дук­тов ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да. Про­из­во­дя уси­ле­ние и пре­об­ра­зо­ва­ние шу­мов, соз­да­вае­мых ис­точ­ни­ком, с по­мо­щью разл. ли­ней­ных и не­ли­ней­ных уст­ройств (уси­ли­те­лей, ог­ра­ни­чи­те­лей, жду­щих муль­ти­виб­ра­то­ров, бло­кинг-ге­не­ра­то­ров, триг­ге­ров, ра­бо­таю­щих в ре­жи­ме счё­та вы­бро­сов шу­ма, и др.) мож­но по­лу­чать не­пре­рыв­ные шу­мо­вые ко­ле­ба­ния или слу­чай­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти им­пуль­сов с оп­ре­де­лён­ны­ми за­ко­на­ми рас­пре­де­ле­ния па­ра­мет­ров в разл. диа­па­зо­нах ра­дио­час­тот. Ге­не­ра­то­ры слу­чай­ных сиг­на­лов при­ме­ня­ют для оп­ре­де­ле­ния ко­эф. шу­ма и пре­дель­ной чув­ст­ви­тель­но­сти ра­дио­при­ём­ных уст­ройств, по­ме­хо­устой­чи­во­сти сис­тем ав­то­ма­тич. ре­гу­ли­ро­ва­ния и те­ле­управ­ле­ния, пре­дель­ной даль­но­сти ра­дио­ло­кац. и ра­дио­на­ви­гац. сис­тем, в ка­че­ст­ве ка­либ­ро­ван­ных ис­точ­ни­ков мощ­но­сти при из­ме­ре­нии па­ра­мет­ров слу­чай­ных про­цес­сов (напр. , ат­мо­сфер­ных по­мех, шу­мов вне­зем­но­го про­ис­хо­ж­де­ния) и др.

Взрывобезопасный генератор переменного тока, сертифицированный по тройным стандартам ASX-300 24 В / 25 А

SKU
ASX-300

Взрывобезопасный генератор переменного тока 24 В постоянного тока / 25 А ASX-300 представляет собой генератор переменного тока с внешним возбуждением, предназначенный для использования в дизельных двигателях с ременным приводом. ASX-300 имеет три сертификата для использования во взрывоопасных зонах, классифицированных как зоны 1 или 2 ATEX / IECEx, NEC 500, раздел 2 и NEC 505, зона 2. Он подходит для диапазона температур окружающей среды от -30 ° C до + 55 ° C.

Характеристики и преимущества

• Компактный высокопроизводительный дизайн
• Сертифицирован для использования во взрывоопасных зонах, классифицированных как зоны 1 или 2 ATEX / IECEx, NEC 500, раздел 2 и NEC 505, зона 2
• Выход сигнала скорости для отключения при превышении скорости
• Варианты бокового (ASX-300) и заднего (ASX-301) кабельного ввода
• Сертифицированный кабельный ввод в комплекте
• Широкий выбор дополнительных шкивов
• Подходит для морских условий

Характеристики

Для генератора переменного тока ASX-300 доступен широкий ассортимент шкивов. Некоторые модели перечислены ниже. Инструкции по подбору размеров см. В листе технических данных ASX-300.

Приложения

Разработан как генератор с дизельным двигателем с ременным приводом для использования во взрывоопасных зонах, классифицируемых как зоны 1 или 2 ATEX / IECEx, NEC 500, раздел 2 и NEC 505, зона 2. Подходит для местного диапазона температур окружающей среды от -30 ° C до + 55 ° C. . Доступен выходной сигнал скорости. Выходная мощность, подходящая для замены стартовой аккумуляторной батареи дизельного двигателя среднего размера, со следующими ограничениями:

• Требуемая мощность на выходе не должна превышать 25 ампер.
• Это оборудование нельзя использовать в других целях без предварительного разрешения Chalwyn.

Действие

Взрывобезопасный генератор переменного тока ASX-300 предназначен для прямой замены невоспламеняющихся генераторов переменного тока, используемых в дизельных двигателях. Может потребоваться некоторая корректировка монтажных кронштейнов и натяжного звена ремня. Заднюю крышку генератора можно поворачивать для обеспечения альтернативных положений ввода кабеля.

В случае применения с фиксированной скоростью шкивный привод должен быть устроен так, чтобы обеспечивать постоянную скорость генератора переменного тока от 5000 до 7000 об / мин. В случае применения с регулируемой частотой вращения передаточное число шкива должно быть выбрано таким образом, чтобы частота вращения генератора составляла от 2000 до 2500 об / мин при низких оборотах холостого хода двигателя. Обычно это соответствует нормальному рабочему диапазону частоты вращения генератора примерно от 3500 до 8000 об / мин.

Максимальная потребляемая мощность генератора ASX-300 не должна превышать 25 ампер.

Что такое генератор и как он работает?

История генераторов восходит к открытию электромагнитной индукции Майклом Фарадеем, динамо-машины Вернера фон Сименса и асинхронного двигателя Николы Теслы. Генератор обеспечивает электроэнергию, а электрические генераторы, размещенные на электростанциях, обеспечивают почти всю мощность для сегодняшних электрических сетей.

Подмножество генераторов представляет собой двигатель-генератор (иногда называемый генераторной установкой или генераторной установкой), который сочетает в себе двигатель и генератор. Генераторная установка (часто и в дальнейшем называемая просто генератором) обеспечивает электроэнергию независимо от сети. В результате они играют решающую роль в сегодняшней структуре власти.

Современная генераторная установка HIPOWER в звуконепроницаемом корпусе.

Функции и использование генератора

Электричество является жизненной силой современного общества. Практически каждому бизнесу и дому требуется стабильная подача электроэнергии для надежной работы. В конце концов, электричество — это то, что мы используем для питания освещения, компьютерного оборудования и электроники, а также наших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Тем не менее, электроэнергия является товаром, который часто воспринимается как нечто само собой разумеющееся, потому что массивные электрические сети делают электричество легкодоступным.

Однако муниципальное электроснабжение может выйти из строя из-за нескольких факторов, в том числе:

• Ненастная погода
• Неисправности компьютера
• Человеческая ошибка

Также важно понимать, что некоторые предприятия, такие как предприятия по добыче полезных ископаемых или новые общественные разработки, должны работать за пределами энергосистемы. Такие проблемы выявляют основное функциональное преимущество генератора, заключающееся в обеспечении основного или резервного питания.

Преимущества генераторов

Генераторы играют важную роль во многих домах и на предприятиях, включая больницы, медицинские учреждения, компьютерные центры и центры обработки данных, а также строительные площадки. Вот несколько общих преимуществ:

• Обеспечение резервного питания в случае отключения электроэнергии в электросети
• Для предприятий генераторы являются надежным вложением и защищают компанию от перебоев в подаче электроэнергии и отключения электроэнергии, которые в противном случае повлекли бы за собой значительные финансовые потери, риски для безопасности и, в случае больниц и медицинских учреждений, гибель людей
• Обеспечение электропитанием инструментов и оборудования на удаленных объектах, где сетевая инфраструктура недоступна
• Повышение безопасности в домах и на предприятиях за счет поддержания работоспособности систем HVAC
• Может быть автономным или подключаться к зданиям в дополнение к городской электросети
• Производите сбережения, которые со временем превысят покупную цену, благодаря их исключительной долговечности
• Экономьте, переключаясь на питание от резервного генератора в периоды пикового спроса и цен на электроэнергию

Детали генератора

Генераторы состоят из нескольких основных частей, которые помогают превращать бензин, солнечную энергию или дизельное топливо в полезную электроэнергию для коммерческих, жилых, промышленных и муниципальных зданий. Хотя генераторы не требуют особого обслуживания, важно понимать основные компоненты на случай, если потребуются определенные запасные части или потребуется общее техническое обслуживание.

• Генератор переменного тока — компонент, преобразующий механическую энергию в электричество
• Зарядное устройство — аккумулятор и система зарядки, необходимые для запуска генератора
• Панель управления – переключатели и кнопки, управляющие работой генератора
• Двигатель — основной компонент генератора. Обычно работает на дизельном топливе или природном газе
• Топливная система — резервуары для хранения и шланги, которые направляют газ или дизельное топливо к двигателю
• Регулятор напряжения – контролирует величину напряжения, вырабатываемого системой, и преобразует ток переменного/переменного тока в ток постоянного/постоянного тока

Промышленный дизельный двигатель Caterpillar 3406D.

Как работает генератор? Понимание механики

Для того, чтобы понять механику генератора энергии, нам достаточно взглянуть на свойства энергии, управляющие окружающим миром. Все, что движется, светится или гудит, будь то органическое или искусственное, делает это путем преобразования одного типа энергии в другой. Организм человека преобразует пищу и питательные вещества в физическую энергию. Радио преобразует электрические токи в звуковую энергию. Даже огромное количество электроэнергии, доступной населению, вырабатывается из других источников; например, плотина Гувера преобразует гравитационное притяжение воды (гидроэнергия) в электроэнергию для всего Лас-Вегаса и его окрестностей. Бензиновые и дизельные генераторы работают по одному и тому же простому принципу. Они превращают механическую энергию в электрическую.

Генераторы работают почти так же, как автомобили

Генератор работает так же, как автомобиль, и механические компоненты работают почти так же. Как и в вашем обычном автомобиле, в генераторе используется мощная перезаряжаемая батарея, которая запускает и поддерживает базовый уровень энергии. Генератор также оснащен топливным баком, который снабжает его двигатель необходимыми ресурсами для производства механической энергии. Многие генераторы даже работают на том же топливе, что и автомобили, хотя есть и другие варианты. Меньшие бытовые генераторы часто работают на бензине, но более крупные промышленные генераторы обычно имеют дизельные двигатели или двигатели, работающие на природном газе. Независимо от типа топлива двигатель работает совместно с генератором. Этот генератор содержит электрические проводники, которые реагируют на механическую энергию двигателя и преобразуют ее в полезную электрическую энергию.

Общие сведения об электрической мощности газовых и дизельных генераторов

Выходная электрическая мощность генератора измеряется в киловаттах. Это еще один термин, который знаком, но с трудом передает какое-либо конкретное значение большинству людей. Так что же такое киловатт? Чтобы ясно понять эту концепцию, мы должны упростить измерение:

1 кВт = 1000 ватт 1 ватт = 1 джоуль в секунду

Сократив это еще больше:

1 джоуль = 1 ампер, проходящий через 1 ом за 1 секунду

Проще говоря, ампер — это единица измерения электрического заряда, а ом — величина сопротивления. Джоуль — это количество работы, которое требуется для прохождения заряда через определенный уровень сопротивления. Чтобы осмыслить это измерение энергии, может быть полезно представить крошечные болты, пытающиеся протолкнуться через магнитное поле. В генераторе механическая энергия, поступающая в генератор переменного тока, вызывает электромагнитную реакцию, в результате которой возникает переменный ток (AC), который высвобождается в виде электричества. Вот почему вилки бытовой электроники называются адаптерами переменного тока.

Как вы уже поняли, чем больше зарядов (ампер) может пройти через поле сопротивления (Ом) в секунду, тем мощнее будет генератор. Вот почему промышленные генераторы довольно велики — они позволяют вырабатывать большое количество киловатт, чтобы обеспечить необходимое количество энергии для больших зданий или тяжелой техники. Крайне важно, чтобы люди, покупающие генератор, предназначенный для использования в качестве резервного или основного источника энергии, были уверены, что они выбирают продукт, достаточно большой, чтобы удовлетворить их индивидуальные потребности в энергии.

Генераторные приложения

Некоторые распространенные и важные приложения для генераторов включают:

• Обеспечение дополнительной мощности в периоды повышенного спроса
• Подача электроэнергии в районы, где нет электросети
• Обеспечение постоянного питания в критических средах, таких как больницы, лаборатории и медицинские учреждения
• Обеспечение резервного и дополнительного питания для центров обработки данных и провайдеров интернет-хостинга
• Обеспечение необходимой электроэнергией строительных площадок, расположенных в метро и сельской местности
• Обеспечивает необходимое питание для морских операций
• Обеспечивает мобильное электроснабжение больших рабочих площадок или сельских районов, которым требуется временное электроснабжение
• Подача дополнительного питания для телекоммуникационных систем
• Обеспечьте критическую мощность в районах стихийных бедствий после штормов

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с некоторыми отраслями, в которых мы обслуживаем производство электроэнергии, а также с некоторыми видами повседневного использования генераторов.

Типы электрогенераторов

Генераторы обычно классифицируются по типу топлива и портативности, хотя их можно классифицировать по многим другим параметрам. К трем основным типам генераторов относятся:

• Дизельные генераторы – работают на дизельном топливе, отличаются высокой эффективностью и надежностью работы и мощности. Обычно это генераторы среднего и большого размера, которые можно использовать для питания зданий и крупного оборудования

.

• Генераторы природного газа – работают на природном газе. Отлично подходит для небольших операций, где требуется дополнительная мощность.
• Портативные и мобильные генераторы – Генераторы, которые размещаются на прицепах и/или имеют колеса и могут быть легко перемещены из одного места в другое. Обычно работают на бензине или природном газе, но могут работать и на дизельном топливе.

Техническое обслуживание генераторов

Несмотря на то, что генераторы являются относительно простыми устройствами, требующими незначительного обслуживания, они все же нуждаются в определенных видах обслуживания. Мы рекомендуем владельцам генераторов внедрить план профилактического обслуживания и проводить проверки и ремонт по мере необходимости.

Профилактическое техническое обслуживание 

Профилактическое техническое обслуживание включает проверку изношенных деталей и правильную работу до того, как в генераторе возникнут проблемы. Это может включать в себя такие пункты, как проверка топливных шлангов на отсутствие мусора, отсутствие перегибов и подача правильного количества топлива в двигатель генератора. Это может также включать смазку движущихся частей генератора и проверку герметичности всех электрических соединений, а также отсутствие коррозии или повреждений электрических компонентов.

Осмотр и ремонт генератора

Если генератор неисправен или не обеспечивает питание, пришло время проверить его и отремонтировать. Общие элементы, которые необходимо заменить и отремонтировать, включают топливные шланги, двигатель, панель управления, регулятор напряжения, аккумулятор и систему зарядки аккумулятора. Хорошей новостью является то, что все компоненты генератора можно либо отремонтировать, либо заменить, чтобы можно было восстановить надежное дополнительное или резервное питание.

Чтобы узнать больше о наших генераторах и обслуживании генераторов, позвоните нам по телефону 713-434-2300 или свяжитесь с нами через контактную форму.

Как работают генераторы? | BigRentz

Генераторы — это полезные устройства, которые обеспечивают электроэнергию, не требуя доступа к электросети. Они могут служить в качестве резервного источника питания для рабочих площадок, домов и предприятий, а также поддерживать работу критически важных систем при отключении электроэнергии. Итак, как работают генераторы?

Проще говоря, генераторы работают путем преобразования механической энергии в электрическую с помощью двигателя, генератора переменного тока и внешнего источника топлива. Современные генераторы работают по принципу электромагнитной индукции — термин, введенный Майклом Фарадеем, когда он обнаружил, что проводник, движущийся в магнитном поле, может создавать и направлять электрические заряды.

Понимание того, как работают генераторы, может помочь вам выявить проблемы, выполнить плановое техническое обслуживание и выбрать правильный генератор, отвечающий вашим конкретным потребностям. В этом руководстве мы шаг за шагом рассмотрим основные компоненты генератора и принципы их работы.

8 Основные компоненты генератора

Современные электрические генераторы могут различаться по размеру и назначению, но их внутреннее устройство в целом одинаково. К основным компонентам электрогенератора относятся:

• Рама: Рама содержит и поддерживает компоненты генератора. Это позволяет людям безопасно обращаться с генератором и защищает его от повреждений.
• Двигатель: Двигатель вырабатывает механическую энергию, которая преобразуется в выходную электрическую энергию. Размер двигателя определяет максимальную выходную мощность, и он может работать на различных видах топлива.
• Генератор переменного тока: Генератор содержит дополнительные компоненты, которые работают вместе для создания электрической мощности. К ним относятся статор и ротор, которые отвечают за создание вращающегося магнитного поля и выработку переменного тока (AC).
• Топливная система: Генераторы поставляются с прикрепленным или внешним топливным баком, который снабжает двигатель топливом. Топливный бак соединен через подающую и возвратную трубы и обычно содержит бензин или дизельное топливо.
• Выхлопная система: Дизельные и бензиновые двигатели выделяют выхлопные газы, содержащие токсичные химические вещества. Выхлопная система безопасно управляет этими газами и утилизирует их через трубу из железа или стали.
• Регулятор напряжения: Этот компонент отвечает за регулирование выходного напряжения генератора. Регулятор напряжения запускает цикл преобразования переменного тока в переменное напряжение, когда генератор падает ниже своего максимального рабочего уровня, и переходит в состояние равновесия, когда генератор достигает своей рабочей мощности.
• Зарядное устройство: Для запуска генераторов требуется батарея. Зарядное устройство отвечает за поддержание заряда аккумулятора, обеспечивая плавающее напряжение ровно 2,33 вольта на элемент.
• Панель управления: Панель управления расположена снаружи генератора и содержит несколько датчиков и переключателей. Функции могут различаться в зависимости от генератора, но панель управления обычно включает в себя стартер, датчики контроля двигателя и переключатель частоты.

Для чего используется электрический генератор?

Электрические генераторы предназначены как для личного, так и для коммерческого использования. Они чаще всего используются в качестве резервного источника питания в случае отключения электроэнергии или отключения электроэнергии, но они также могут функционировать в качестве основного источника питания для зданий или строительных площадок, не подключенных к электросети.

Резервные генераторы чаще всего используются для резервного питания в домах, офисах и медицинских учреждениях. Эти генераторы подключаются к электрической системе здания и автоматически запускаются при отключении электроэнергии. После установки они становятся постоянными приспособлениями, а их топливные баки обычно достаточно велики, чтобы обеспечивать питание в течение нескольких дней, прежде чем потребуется заправка.

Портативные генераторы меньше по размеру и их легче перемещать, чем резервные модели, что делает их идеальными для питания электроприборов, дорожного и строительного оборудования на стройплощадках. Они бывают разных размеров и вариантов мощности для различных применений. Меньшие портативные генераторы могут питать только один или два инструмента одновременно, в то время как самые большие модели могут питать целые здания.

Как генераторы производят электроэнергию: пошаговое описание

Генераторы на самом деле не производят электричество. Скорее, они преобразуют механическую энергию в электрическую. Процесс можно разбить на следующие этапы:

Этап 1: Двигатель использует бензин, дизельное топливо, пропан, природный газ или возобновляемый источник энергии для создания механической энергии.

Этап 2: Генератор переменного тока использует механическую энергию, вырабатываемую двигателем, для проталкивания электрических зарядов, присутствующих в проводке генератора, через электрическую цепь.

Шаг 3: Движение создает движение между магнитным и электрическим полями. Во время этого процесса ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, который содержит неподвижные электрические проводники.

Шаг 4: Ротор преобразует постоянный ток в выходное переменное напряжение.

Шаг 5: Генератор подает этот электрический ток на приборы, инструменты или электрическую систему здания.

Преимущества современных генераторов

Генераторы существуют уже несколько десятилетий, но технологии постоянно развиваются, чтобы сделать их более эффективными и надежными. Современные генераторы теперь имеют множество новых функций и возможностей.

Портативность

Достижения в области технологий часто связаны с более компактными деталями, и генераторы не являются исключением. Меньшие по размеру и более эффективные батареи и двигатели позволяют портативным генераторам работать дольше и обеспечивать более высокую выходную мощность. Даже некоторые промышленные генераторы можно буксировать и перевозить с одного места на другое.

Малое воздействие на окружающую среду

Популярность генераторов, работающих на возобновляемых источниках энергии, быстро растет. Некоторые люди предпочитают отказываться от газовых и дизельных генераторов в пользу более экологичных моделей, работающих на солнечных батареях, ветряных или водяных турбинах. Природный газ также является популярным вариантом питания для владельцев домов и предприятий, стремящихся уменьшить свой углеродный след.

Значительная выходная мощность

Хотя не всем нужна высокая выходная мощность, предприятиям и крупным строительным площадкам обычно требуется больше энергии от своих генераторов. К счастью, современные генераторы могут иметь мощность от 300 киловатт и выше.