Генератор машины это: Автомобильный генератор. Как он работает?

что это, значение, принцип работы

Автомобильный генератор — это агрегат, который преобразует механическую энергию ДВС в электрическую. В первую очередь он служит для энергоснабжения системы зажигания и осветительных приборов. Также он обеспечивает питанием разнообразные электронные системы: бортовой компьютер, ЭБУ двигателя, ABS, EBD, круиз-контроль и другие.

Устройство автомобильного генератора

В современных авто используются генераторы переменного тока с диодными выпрямителями.

Схема автомобильного генератора изображена на рисунке:

1. Шкив, на который надевается ремень, передающий крутящий момент от коленвала.

2. Корпус, состоящий из двух крышек — передней и задней. Передней считается сторона шкива, задней — щеток. Корпус защищает детали механизма от повреждения и загрязнения. На нем крепится статор, подшипниковые опоры ротора, щетки и прочие элементы.

3. Ротор — вращающаяся (подвижная) часть электрогенератора, имеющая обмотку возбуждения и медные кольцевые контакты.

4. Статор — стальные пластины, собранные в трубчатую конструкцию, на которой намотана трехфазная обмотка.

5. Диодный выпрямитель — шесть мощных диодов с теплоотводами, которые преобразуют переменное напряжение на выходе из генератора в постоянное.

6. Регулятор напряжения — электронный (в старых авто — электромеханический) блок, регулирующий ток на обмотке возбуждения. Он служит для поддержания стабильного напряжения на выходе генератора независимо от энергопотребления и частоты оборотов двигателя.

7. Щеточный узел — конструкция с подпружиненными щетками, обеспечивающими электроконтакт с кольцами ротора.

8. Крышка выпрямителя (диодного модуля), защищающая его от грязи и повреждений.

Принципиальная схема автомобильного генератора изображена на рисунке:

Виды автомобильных генераторов

В машинах применяются лишь электрогенераторы переменного тока, которые обладают большей мощностью при аналогичных размерах. Они различаются по габаритам, размерам шкива и следующим показателям:

• максимальная мощность;
• зависимость постоянного (выпрямленного) напряжения от нагрузки;
• зависимость тока в обмотке возбуждения от нагрузки;
• отношение выпрямленного напряжения к току возбуждения;
• зависимость электродвижущей силы от тока возбуждения при работе мотора на холостых оборотах (показатель холостого хода).

Автомобильный генератор: принцип работы

Принцип работы электрогенератора основан на явлении электромагнитной индукции. Электрическое напряжение в катушке статора возникает под воздействием переменного магнитного потока. Для его создания используется электромагнит — обмотка возбуждения, намотанная на вращающемся роторе.

Для запуска генератора на высоких оборотах достаточно остаточного магнитного поля на пластинах ротора. Это явление называется самовозбуждением генератора.

С учетом низких оборотов двигателя, для начального намагничивания ротора используется ток автомобильного аккумулятора. Он поступает к ротору через щетки, которые прижаты к контактным кольцам. После того, как ротор набирает необходимые обороты, питание осуществляется с выхода генератора.

Переменное выходное напряжение, снимаемое со статора, проходит через диоды. Поэтому в бортовую сеть поступает постоянное напряжение. Его величина зависит от трех факторов:

• скорость вращения;
• ток в обмотке ротора;
• мощность, потребляемая бортовыми приборами.

Для исправной работы приборов и нормального заряда АКБ необходимо поддержание стабильного напряжения в районе 14 вольт. За стабилизацию отвечает электронный регулятор, который увеличивает ток обмотки возбуждения при падении напряжения в бортовой сети и уменьшает его, когда напряжение растет.

Как проверить автомобильный генератор

Для проверки работоспособности электрогенератора нужно завести двигатель и измерить напряжение в бортовой сети. Оно должно составлять 13,5-14 вольт независимо от нагрузки.

Для проверки нужно увеличить обороты до 2000-3000 в минуту и контролировать напряжение, включая и выключая фары и салонный вентилятор.

Завышенное напряжение говорит о неисправности регулятора. Падение при росте энергопотребления — о неисправности генератора или других электросистем. В этом случае необходимо проверить каждый из элементов в отдельности:

• визуально убедиться в исправности щеток и контактных колец;
• проверить мультиметром работоспособность диодного моста;
• убедиться в отсутствии обрыва или замыкания в цепях обмоток ротора и статора.

Проверять сопротивление обмотки статора нужно при отключенном диодном мосте. Сопротивление между «нулем» и обмотками должно быть 0,3 Ом, между выводами — 0,2 Ом. Сопротивление обмотки возбуждения должно быть в пределах 2,3 — 5,1 Ом.

Также следует убедиться в исправности изоляции ротора — напряжение с контактных колец и обмотки не должно попадать на вал.

Устройство,принцип действия автомобильных генераторов

Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор – основной источник электроэнергии. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Основные требования к автомобильным генераторам
1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:
– одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;
– при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;
– напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.
2. Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

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. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генераторной установки, там, где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного состояния генераторной установки. Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения, после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы – обычно 2…3 Вт.

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. Частота этого напряжения f зависит от частоты вращения ротора генератора N и числа его пар полюсов р:
f=p*N/60
За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть «южных» и шесть «северных» полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения я ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т. к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора. С учетом передаточного числа i ременной передачи от двигателя к генератору частота сигнала на входе тахометра fт связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя Nдв соотношением:
f=p*Nдв(i)/60
Конечно, в случае проскальзывания приводного ремня это соотношение немного нарушается и поэтому следует следить, чтобы ремень всегда был достаточно натянут. При р=6 , (в большинстве случаев) приведенное выше соотношение упрощается fт = Nдв (i)/10. Бортовая сеть требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор.

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, как это показано на рис. I. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник». При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения Uф действуют между концами обмоток фаз. я токи Iф протекают в этих обмотках, линейные же напряжения Uл действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи Jл. Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные.

При соединении в «треугольник» фазные токи в корень из 3 раза меньше линейных, в то время как у «звезды» линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соединении в «треугольник», значительно меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в «треугольник», т. к. при меньших токах обмотки можно наматывать более толстым проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у «звезды» в корень из 3 больше фазного, в то время как у «треугольника» они равны и для получения такого же выходного напряжения, при тех же частотах вращения «треугольник» требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со «звездой».

Более тонкий провод можно применять и при соединении типа «звезда». В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в «звезду», т. е. получается «двойная звезда».

Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых: VD1, VD3 и VD5 соединены с выводом «+» генератора, а другие три: VD2, VD4 и VD6 с выводом «-» («массой»). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя на диодах VD7, VD8, показанное на рис.1, пунктиром. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное плечо запитывается от «нулевой» точки «звезды».

У значительного количества типов генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, собранному на диодах VD9-VD 11.Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. По графику фазных напряжений (рис. 1) можно определить, какие диоды открыты, а какие закрыты в данный момент. Фазные напряжения Uф1 действует в обмотке первой фазы, Uф2 – второй, Uф3 – третьей. Эти напряжения изменяются по кривым, близким к синусоиде и в одни моменты времени они положительны, в другие отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное от нее то, например, для момента времени t1, когда напряжение второй фазы отсутствует, первой фазы – положительно, а третьей – отрицательно. Направление напряжений фаз соответствует стрелкам, показанным на рис. 1. Ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении этих стрелок. При этом открыты диоды VD1 и VD4. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление – от вывода «+» генераторной установки к ее выводу «-» («массе»), т. е. в нагрузке протекает постоянный (выпрямленный) ток. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. Причем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят 6 диодов, но три из них VD2, VD4, VD6 общие с силовым выпрямителем. Так в момент времени t1 открыты диоды VD4 и VD9, через которые выпрямленный ток и поступает в обмотку возбуждения. Этот ток значительно меньше, чем ток, отдаваемый генератором в нагрузку. Поэтому в качестве диодов VD9-VD11 применяются малогабаритные слаботочные диоды на ток не более 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допускают протекание токов силой до 25…35 А).

Рис. 1. Принципиальная схема генераторной установки. Uф1 — Uф3 — напряжение в обмотках фаз: Ud — выпрямленное напряжение; 1, 2, 3 — обмотки трех фаз статора: 4 — диоды силового выпрямителя; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — нагрузка; 7 — диоды выпрямителя обмотки возбуждения; 8 — обмотка возбуждения; 9 — регулятор напряжения.

Остается рассмотреть принцип работы плеча выпрямителя, содержащего диоды VD7 и VD8. Если бы фазные напряжения изменялись чисто по синусоиде, эти диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму синусоид, которые называются гармоническими составляющими или гармониками – первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в три раза выше, чем первой. Представление реальной формы фазного напряжения в виде суммы двух гармоник (первой и третьей) показано на рис. 2.

Рис. 2. Представление фазного напряжения Uф в виде суммы синусоид первой, U1, и третьей U3, гармоник

Из электротехники известно, что в линейном напряжении, т. е. в том напряжении, которое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе, т. е. одновременно достигают одинаковых значений и при этом взаимно уравновешивают и взаимоуничтожают друг друга в линейном напряжении. Таким образом, третья гармоника в фазном напряжении присутствует, а в линейном – нет. Следовательно, мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряжения, не может быть использована потребителями. Чтобы использовать эту мощность добавлены диоды VD7 и VD8, подсоединенные к нулевой точке обмоток фаз, т. е. к точке где сказывается действие фазного напряжения. Таким образом, эти диоды выпрямляют только напряжение третьей гармоники фазного напряжения. Применение этих диодов увеличивает мощность генератора на 5…15% при частоте вращения более 3000 мин-1.

Выпрямленное напряжение, как это показано на рис. 1, носит пульсирующий характер. Эти пульсации можно использовать для диагностики выпрямителя. Если пульсации идентичны – выпрямитель работает нормально, если же картинка на экране осциллографа имеет нарушение симметрии – возможен отказ диода. Проверку эту следует производить при отключенной аккумуляторной батарее. Следует обратить внимание на то, что под термином «выпрямительный диод», не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, загерметизированный на теплоотводе.

Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т. е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генераторную установку элементов защиты ее от всплесков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+ « генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя «используется и в регуляторах напряжения.

Устройство автомобильного 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.

Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками – передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.

Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. «Компактную» конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку, существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное – только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris-Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

Статор генератора (рис. 3) набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». Такое исполнение обеспечивает меньше отходов при обработке и высокую технологичность. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности. Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Рис.3. Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис. 4) в виде петлевой распределенной (рис.4-а) или волновой сосредоточенной (рис.4-б), волновой распределенной (рис.4-б) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки.

Рис.4 Схема обмотки статора генератора: А — петлевая распределенная, Б — волновая сосредоточенная, В — волновая распределенная
——- 1 фаза, — — — — — — 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.5). Она содержит две полюсные половины с выступами – полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы – полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Рис. 5. Ротор автомобильного генератора: а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал.

Если полюсные половины имеют полувтулки, то обмотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанавливается при напрессовке полюсных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые щечки каркаса имеют выступы-фиксаторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие провороту каркаса на втулке. Напрессовка полюсных половин на вал сопровождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры между втулкой и полюсными половинами или полувтулками, и положительно сказывается на выходных характеристиках генератора. При зачеканке металл затекает в проточки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее перегорании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудноразборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума.

После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно – контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т. к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел – это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов – меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов – либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластинтеплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец – обычно плотная, со стороны привода – скользящая, в посадочное место крышки наоборот – со стороны контактных колец – скользящая, со стороны привода – плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства – резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами – диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле. Гибридные регуляторы напряжения и регуляторы напряжения на монокристалле ни разборке, ни ремонту не подлежат.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (рис. 6-а) воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места – к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом (рис. 6-б), закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Рис .6. Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков.

Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.

Для чего нужен генератор в системе электрообеспечения авто

Каждый автомобиль оснащается бортовой электрической сетью, которая выполняет многие функции – запуск силовой установки при помощи электростартера, создание искрового разряда для воспламенения горючей смеси (бензиновые моторы), обеспечение светозвуковой сигнализацией и освещением, повышение комфортабельности в салоне и еще ряд других. Но тот же стартер, лампы и приводные двигатели являются потребителями электричества и для того, чтобы их обеспечить электроэнергией в авто имеется два источника электрического тока – аккумулятор и генератор.

АКБ обеспечивает бортовую сеть авто энергией до того момента, пока силовая установка не запуститься. Особенностью аккумуляторной батареи является то, что она электрический ток не вырабатывает, а всего лишь удерживает его в себе и при надобности отдает. Поэтому использовать только аккумулятор невозможно, поскольку он попросту со временем разрядится, то есть отдаст всю накопленную энергию. И произойдет это быстро, если часто запускать мотор, поскольку стартер является одним из самых сильных потребителей в бортовой сети.

Назначение

Чтобы после запуска силовой установки восстановить заряд аккумулятора, а также обеспечить энергией все остальные электроприборы, используется генератор. Этот электрический элемент, в отличие от аккумулятора вырабатывает электричество, при этом делать он это может постоянно. Но для выработки электротока необходима механическая работа – вращение одной из составляющих частей генератора – ротора.

Поэтому пока мотор не запущен, генератор не способен выработать энергию, и бортовая сеть запитывается только от аккумулятора.

Генератор – этот тот же электродвигатель, но работа его выполняется с точностью до наоборот. Если в эл. двигатель подается энергия, чтобы получить механическое действие – вращение ротора, то у генератора – вращение обеспечивает выработку электрической энергии.

Если по-простому, то принцип действия генератора таков: при вращении ротора он образует магнитное поле, воздействующее на обмотку статора, из-за чего в ней появляется электрический ток, который и используется для питания бортовой сети.

Но имеются и определенные нюансы в работе данного элемента бортовой сети. Современный автомобильный генератор является трехфазным и обеспечивает на выходе переменный ток, который не подходит для электрообеспечения бортовой сети авто, поскольку в ней используется постоянный ток. К тому же, генератор должен вырабатывать электроэнергию с определенными показателями, чтобы не нанести вред потребителям. Поэтому в данный прибор включен ряд элементов дополнительного оснащения.

Устройство генератора для автомобиля

Генератор в разрезе

Итак, основными элементами генератора являются:

1. ротор – подвижная составляющая
2.  статор – неподвижная.

Ротор – это вал, на котором располагается обмотка возбуждения, две полюсные половины, образующие полюсную систему и контактные кольца. Основная задача обмотки возбуждения – создание магнитного поля. Но для достижения данного эффекта на нее нужна подача электрического тока небольшого значения. Пока двигатель не запущен ток для возбуждения поля берется от аккумулятора. После запуска  и достижения определенных оборотов, на обмотку начинает уже подаваться ток, выработанный генератором, то есть прибор переходит в режим самостоятельного возбуждения.

Обмотка возбуждения помещена между двух полюсных половинок. Эти половинки изготовлены методом штамповки, что позволило сформировать на них по 6 клювообразных выступов, которые размещены поверх обмотки.

Контактные кольца нужны для подачи электрического тока на обмотку. К этим кольцам подходят выводы обмотки возбуждения.

Дополнительно на роторе располагаются шкив привода, вентилятор охлаждения и подшипники качения.

Статор предназначен для получения переменного тока, который образуется из-за воздействия магнитного поля ротора. Состоит он из двух частей – сердечника и обмоток. Сердечник представляет собой пакет, собранный из листовой стали. В нем сделаны пазы, в которые укладываются обмотки — три штуки (три фазы). Укладка их производится петлевым или волновым методом. При этом они объединены между собой по одной из таких схем – «звезда» или «треугольник».

Схема «звезда» сводится к тому, что одни концы каждой из обмоток соединены в одной точке, а другие концы являются выводами. В «треугольнике» же соединение обмоток выполнено по кольцу – первая обмотка подсоединена ко второй, вторая – к третьей, третья – к первой. Точки соединения обмоток и являются выводами.

Ротор помещается внутрь статора, а тот в свою очередь зажимается между двумя крышками корпуса. В этих же крышках имеются и посадочные места под подшипники ротора. В передней крышке (та, что со стороны шкива) проделаны вентиляционные отверстия.

В задней же крышке размещены остальные необходимые элементы:

• блок щеток;
• диодный мост, он же выпрямительный блок;
• регулятор напряжения.

Блок щеток предназначен для передачи электрического тока на обмотку возбуждения. Для этого данный блок включает в свою конструкцию две подпружиненные графитные щетки, размещенные в корпусе. Пружины поджимают эти щетки к контактным кольцам, но жесткого соединения между ними нет.

Диодный мост обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный. Конструкция его включает шесть диодов, установленных в теплоотводящие пластины. На каждую из обмоток статора приходится по два диода – «плюс» и «минус».

Регулятор напряжения – элемент, обеспечивающий поддержание выходного напряжения в строго заданном диапазоне. Дело в том, что от оборотов мотора зависит количество и параметры вырабатываемой энергии. АКБ же очень «чувствительна» к подаваемому на нее напряжению. Если оно будет недостаточным, то у аккумулятора будет недозаряд, а при избытке его – перезаряд. И то, и другое приводит к значительному снижению ресурса АКБ. На современных авто используются полупроводниковые электронные регуляторы, которые зачастую выполнены заодно с блоком щеток.

Как работает автомобильный генератор

Теперь о том, как все функционирует. При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжения через блок щеток и контактные кольца, из-за чего вокруг нее появляется магнитное поле. Поскольку ротор после запуска мотора постоянно вращается, и магнитное поле его обмотки вместе с ним. Это поле воздействует на обмотки статора, из-за чего на их выводах появляется электрический переменный ток, который подается на выпрямительный блок. На выходе из него идет уже постоянный ток, который поступает на регулятор напряжения. Часть его подается на щетки для обеспечения режима самовозбуждения, остальное же идет на подзарядку АКБ и запитку потребителей.

Регулировка выходного напряжения регулятором организована достаточно просто. Поскольку он связан с блоком щеток, то он просто меняет напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения, что в свою очередь сказывается на магнитном поле и на количестве вырабатываемой энергии. Еще одна особенность работы регулятора – термокомпенсация. Она сводится к тому, напряжение, подаваемое на аккумулятор, меняется от температуры. При низкой температуре напряжение – повышенное, но по мере возрастания температурного показателя напряжение будет снижаться.

Видео: Быстрая проверка ГЕНЕРАТОРА не устанавливая на авто

Основные неисправности

Генератор имеет вполне надежную конструкцию, но и у него бывают неисправности. Их можно поделить на механические и электрические.

Экспертный обзор почему генератор не дает зарядку в этой статье https://topmekhanik.ru/generator-ne-daet-zaryadku/

1. Механические неисправности обычно появляются из-за износа, которому подвержены подшипники, щетки, приводной ремень и шкив. Обычно эти поломки выявить несложно, поскольку все они сопровождаются появлением сторонних шумов или писка со стороны генератора. Устраняются эти неисправности обычно заменой изношенного элемента.
2. Электрических неисправностей больше – обрыв или замыкание обмоток ротора или статора, пробой диодов, выход из строя регулятора. Эти неисправности как выявить, так и устранить более сложно. При этом электрические неисправности до момента выявления могут негативно повлиять на АКБ. К примеру, неисправный регулятор обеспечивает постоянный перезаряд батареи. Признаков при этом никаких особенных не будет, а выявить неисправность можно только путем замера выходного напряжения из генератора. Но до момента выявления поломки регулятора он может уже нанести непоправимый вред аккумулятору.

Все электрические неисправности, помимо обрыва и замыкания, обычно устраняются заменой неисправного элемента. Что же касается проблем с обмотками, то они исправляются перемоткой.

Чтобы избежать проблем с генератором, необходимо периодически оценивать состояние его привода, подшипников, щеток, а также проводить замеры выходного напряжения.

Почему опасно ездить с неисправным генератором?

Надежность автомобиля в пути независимо от общего технического состояния силовых узлов и агрегатов зависит всего от нескольких узлов, которые только на первый взгляд несут второстепенную функцию. Одним из таких ответственных за работоспособность автомобиля узлов является генератор.

Можно ли ездить без генератора?

Практика подтверждает, что работать двигатель автомобиля без генератора способен, но такая эксплуатация длительное время не только не рекомендуется, но и не допускается по нескольким причинам:

• Периодическое включение в бортовой сети различных потребителей вызывает сильное падение напряжения, что в свою очередь изменяет рабочий режим двигателя с потерей мощностных характеристик и перерасходом топлива.
• Отсутствие зарядного тока с генератора на аккумуляторе вызывает ускоренное его разряжение и возникновение больших скачков напряжение, что приводит к сульфатации и короблению пластин аккумулятора. К тому же скачки напряжения вызывают радиопомехи и пагубно влияют на бортовую электронику, которая может не выдержать пиковых скачков с выходом из строя.
• Без рабочего генератора невозможно длительное включение мощных электрических потребителей, таких как освещение, отопление и охлаждение, сервисных приборов (магнитофона и прочего).

В итоге: без рабочего генератора далеко не уедешь, а в темное время суток просто не возможно и небезопасно. Вам следует как можно быстрее обратится в сервис по ремонту и обслуживанию автомобильных генераторов

Барахлит генератор – можно ли ехать дальше?

При обнаружении отклонения напряжения в бортовой сети или возникновении повышенного шума в районе генератора необходимо в срочном порядке провести полное тестирование электрического узла на выявление неисправностей. Если не провести своевременное качественное исследование состояние генератора, возможны негативные проявления поломки в пути с катастрофическими последствиями:

• Если имеются неисправности в электрической части генератора, то, как минимум возникают недопустимые отклонения напряжения в бортовой сети с большой вероятностью выхода из строя микропроцессорной «начинки» авто, как максимум возникает короткое замыкание в сети, которое может привести к воспламенению проводки.
• Механические поломки генератора также не безопасны, т.к. может возникнуть заклинивание узла, что приведет к срыву ременной передачи с непредсказуемыми результатами разрушения деталей в подкапотном пространстве. Повышенная выработка подшипников генератора не позволяет удерживать требуемое натяжение ременной передачи, что снижает его эффективность с нарушением токовой нагрузки его электрической части.

В итоге: без периодического сервисного осмотра и своевременного ремонта или замены генератора невозможна надежная эксплуатация автомобиля, т.к. это может привести к большим поломкам всего авто.

Электрический генератор, как он работает

Электрический генератор — устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Функция любого электрического генератора — вырабатывать электрический ток. Но на самом деле генератор ничего не производит, а лишь преобразует один вид энергии — в другой (как это и свойственно всем энергетическим процессам в природе). Чаще всего, произнося словосочетание «электрический генератор», имеют ввиду машину, преобразующую механическую энергию — в электрическую.

Механическая энергия может быть получена от расширяющегося под давлением газа или пара, от падающей воды или даже вручную. В любом случае для получения от генератора электрической энергии, ему необходимо сначала передать эту энергию в приемлемой форме, чаще всего в механической.

Генераторы, работающие посредством механического привода, — доминирующий вид генераторов в современном мире. Такие генераторы работают на атомных и гидроэлектростанциях, в автомобилях, в дизельных и бензиновых генераторах, на ветряках, в ручных динамо-машинах и т. д. Пар, бензин, ветер — служат источниками механической энергии, вращающей ротор генератора.

Пример работы простого электрогенератора:

На роторе генератора закреплена обмотка намагничивания или постоянные магниты. В последние годы широкое распространение получают генераторы с неодимовыми магнитами на роторе, так как современные неодимовые магниты не уступают по своим характеристикам мощной обмотке намагничивания.

Принцип выработки электрической энергии в генераторе основан на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в том, что изменяющийся в пространстве магнитный поток индуцирует вокруг этого пространства электрическое поле.

И если в область где присутствует это индуцированное электрическое поле поместить проводник, то в нем наведется (будет индуцирована) ЭДС — электродвижущая сила, и между концами проводника можно будет наблюдать (измерить, использовать для питания нагрузки) соответствующее напряжение.

Изменяющийся магнитный поток получается в генераторе при помощи движущихся вместе с ротором магнитов или полюсных наконечников, намагничиваемых специальными обмотками — обмотками намагничивания. Обмотки намагничивания обычно получают питание через щетки и контактные кольца.

Применение генератора для электрификации модели железной дороги:

Провода, в которых наводится ЭДС (электрическое напряжение) в генераторе, представляют собой обмотку статора, расположенную, как правило, в магнитопроводе, закрепленном на неподвижной части электрической машины. Эта обмотка у генераторов разного типа может быть выполнена различным образом.

В трехфазных генераторах переменного тока приняты обмотки статора, изготовленные по трехфазной схеме, — три части такой трехфазной обмотки могут быть соединены «звездой» или «треугольником».

Соединение звездой позволяет получить от генератора напряжение большей величины, чем при соединении треугольником. Разница в напряжениях составит корень из 3 раз (около 1,73). Чем больше напряжение — тем меньше максимальный ток, который можно получить от данного генератора на нагрузке.

Работа электрического генератора на электростанции:

Номинальная мощность генератора зависит от нескольких факторов, которые определяют его номинальные ток и напряжение. Напряжение на выходных клеммах генератора зависит от длины обмотки (провода) статора, от скорости вращения ротора и от индукции магнитного поля на его полюсах. Чем эти параметры больше — тем большее напряжение получается с генератора на холостом ходу и под нагрузкой.

Портативный генератор (мини-электростанция) для автономного электроснабжения:

Максимальный ток, который можно получить от генератора, теоретически ограничен его током короткого замыкания. Практически при номинальных оборотах он зависит от толщины провода обмотки статора и от общего магнитного потока ротора.

Если магнитного потока не достаточно, в некоторых случаях прибегают к увеличению оборотов. Но тогда генератор обязательно должен быть оснащен автоматическим регулятором напряжения, как это реализовано в автомобильных генераторах, которые способны выдавать приемлемый для зарядки аккумулятора ток в широком диапазоне оборотов.

Ранее ЭлектроВести писали, что создан генератор энергии, работающий на смене пресной и морской воды.

По материалам: electrik.info.

Электрический генератор. Основное оборудование электрических станций и подстанций.

Основное оборудование электрических станций и подстанций

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

История изобретения генератора электрического тока

Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863г.

При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.

В 1870г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г.А.Пачинотти.

В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.

До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой.

Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:

• Электростатическую индукцию
• Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков

По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.

Принцип работы любого электрического генератора

Принцип работы любого электрического генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция преобразовывает механическую энергию двигателя (вращение0 в энергию электрическую. Принцип магнитной индукции: если в однородном магнитном поле В равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С., частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один — Э.Д.С., изменяющаяся по гармоническому закону.

Вот теперь и поговорим о асинхронном и синхронном генераторе более подробно.

Синхронный электрогенератор

Синхронный электрогенератор — это синхронная машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. В синхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита.

Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум. В бытовых электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. Ротор, при запуске электростанции, создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля. Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется «реакцией якоря».

Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке, что и обеспечивается блоком AVR. Преимуществом таких генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком — возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора. Еще к недостаткам синхронного генератора можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать. Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, примерно ±1%.

Асинхронный электрогенератор

Асинхронный электрогенератор — асинхронная машина (двигатель) работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора. В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным.

Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в синхронном генераторе. Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемо, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора, а следовательно от стабильности работы двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: асинхронный генератор всегда потребляет намагничивающий ток значительной силы, поэтому для его работы необходим источник реактивной мощности (конденсаторы), зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных условиях; возбуждение асинхронного генератора зависит от случайных факторов и происходит, как правило, при скорости превышающей или равной синхронной; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Устройство генератора

Основными частями любого генератора являются: система магнитов (или, чаще всего, электромагнитов), создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле. При пропускании магнитного поля через катушку магнитный поток принудит свободные электроны сместиться на концы проводника. Подобное смещение отрицательно заряженных частиц становится источником возникновения электродвижущей силы — ЭДС (напряжение). В результате у генератора при вращении его оси идёт постоянное воздействие магнитного потока на обмотки, на которых и возникает ЭДС.

Составные части генератора:

• коллектор,
• щетки,
• магнитные полюса,
• витки,
• вал,
• якорь.

Принцип действия генератора

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник можно использовать как источник электрической энергии.

Виды генераторов

• электрогенераторы,
• бензогенераторы,
• дизельгенераторы,
• инверторные генераторы.

Применение

Генераторы используются во многих сферах жизнедеятельности и производства, при различных условиях. Бензогенераторы незаменимы в случае отключения электричества в небольших загородных домах и дачах. Кроме того, их удобно применять в тех местах, где нет электроэнергии (отдаленные районы, горы, леса). Дизельные генераторы применяется в качестве основного или резервного источника электропитания. Инверторные генераторы незаменимы как источник дополнительного питания для электронного оборудования. Такие электростанции исспользуются организациями, использующими различную электронную технику.



Как превратить электродвигатель в генератор

Вопрос о необходимости иметь дома собственный генератор возникает у многих, так как вещь довольно практичная, а в некоторых случаях крайне необходима. Второй вопрос – как его сделать самому? Наиболее верный метод в данном решении – это сделать генератор из электродвигателя. На помощь приходят такие свойства электротехнических агрегатов как обратимость, позволяющая из одного преобразовать в другое. Для этих целей подходят отлично асинхронные электродвигатели переменных значений тока. В этом случае, главный атрибут генератора, такой как магнитное поле, будет обеспечиваться при вращении якоря.

Чтобы конструктивно подойти к преображению в генератор электродвигателя, рассмотрим основные конструктивные узлы последнего:

• стартер и его обмотка;
• крышки с подшипниками: передняя и задняя;
• выполненный с короткозамкнутыми витками ротор;
• контактные выходы для присоединения к сети питания.

Первоначально простая конструкция, отличающаяся надёжностью составляющих из-за их немногочисленности в конструкции, на самом деле имеет множество нюансов, основанных как на строении приводных частей, так и на участвующих в создании электромагнитной энергии с преобразованием её в механическую.  В общем смысле, суть работы электродвигателя имеет вид:

1. Вокруг статорной обмотки появляется достаточно мощное электромагнитное поле. Назвать это условием для генерирования пока нельзя, так как в статическом поле отсутствует процесс движения.
2. Благодаря имеющимся в роторе замкнутым виткам толстого кабеля, индуцируется ЭДС, создающее переменно магнитное поле в окружающем ротор пространстве.
3. Под действием данных сил ротор приводится во вращение.

Поскольку генератор – это машина трёхфазного подключения, образующая электрическую энергию от механической, заданной первичным двигателем, элементы строения электродвигателей подходят для создания требуемого агрегата. И так, приводящийся в движение ротор достигает вращения в синхронной частоте, что вызывает во влиянии остаточного магнитного поля появление электродвижущей силы на клемах статорной обмотки. Далее, путём подключения конденсаторов к зажимам, в статорных обмотках появиться намагничивающий ёмкостный ток опережения. Чтобы появилось самовозбуждение генератора, конденсаторная ёмкость должна быть больше, нежели изначальные параметры генератора в критическом ёмкостном значении. Это повысит его частоту вращения генератора процентов на 5-10 в номинальном режиме от заданной синхронной. Так, к примеру, электродвигатель частотой 1500 об/мин для обращения в генератор должен быть раскручен до 1575-1650 об/мин.

Главное правило для выполнения электрогенераторов – мощность двигателей, которые используются, не должна превышать максимума в 20 кВА. Полученный агрегат, выполненный своими руками, станет незаменимым в рамках домашнего хозяйства.

Будьте осторожны

Процесс превращения электродвигателя в генератор несёт не только массу удовольствия, но и немалый риск, связанный с нарушением техники безопасности. Наиболее требуемыми правилами являются:

• поскольку генератор переменного тока является достаточно опасным, применяемое напряжение должно быть 380В. 220В допускается лишь по крайнему случаю;
• электрогенератор должен обязательно быть оборудован заземляющими отводами;
• перед эксплуатацией выполните пробный запуск на наличие ошибок;
• применять конденсаторы следует исходя из таблицы расчёта, представленной в любом соответствующем справочнике. Использование конденсаторов ниже или выше мощности может сулить нерабочим или неправильным в работе состоянием генераторов;
• проверяйте надёжность соединения всех рабочих устройств и механизмов;
• используйте частотные преобразователи Веспер или другие устройства для регулирования задающих параметров генератором, перемена энергетических величин которого может влиять на работу введённых электроприводов в полученную сеть;
• не используйте генератор холостым ходом, так как может случиться перегрев;
• чётко прослеживайте выходную вырабатываемую мощность тока. Так, если в трёхфазном генераторе была задействована всего одна типаемая фаза, мощность составит 30-35%, при двух – 60-70% мощности общего значения, которую имеет генератор;
• выполняйте контроль частоты переменного тока путём сравнения выходного напряжения, величина которого при холостых оборотах превысит промышленное значение на 4-6%.

Электродвигатель

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Электрические машины — Генераторы — Описание и применение

Первичный источник всей электроэнергии в мире вырабатывается трехфазными синхронными генераторами, использующими машины с номинальной мощностью до 1500 МВт или более. Хотя разнообразие электрических генераторов не так велико, как большое разнообразие доступных электродвигателей, они подчиняются схожим правилам проектирования, и большинство принципов работы, используемых в электродвигателях различных классов, также применимы к электрическим генераторам.Подавляющее большинство генераторов — это машины переменного тока (генераторы переменного тока) с меньшим количеством генераторов постоянного тока (динамо).

Для большинства генераторов требуется какой-то способ управления выходным напряжением, а в случае машин переменного тока — метод управления частотой. Регулирование напряжения и частоты обычно осуществляется в очень больших машинах, несущих очень высокие токи, путем управления возбуждением генератора и скоростью первичного двигателя, который приводит в действие генератор.

Как и в случае электродвигателей, максимальная мощность генератора определяется его максимально допустимой температурой.

Регулировка напряжения и частоты верна для незначительных отклонений в выходной мощности генератора, как указано выше, но большие изменения в потребляемой нагрузке (токе) могут быть компенсированы только путем регулировки крутящего момента первичного двигателя, приводящего в действие генератор, поскольку обычно в электрических машинах крутящий момент пропорционально току или наоборот.

Стационарный полевой синхронный генератор переменного тока

В генераторе стационарного поля статор в виде фиксированных постоянных магнитов (или электромагнитов, питаемых постоянным током) создает магнитное поле, и в обмотках ротора генерируется ток.

Когда катушка ротора вращается с постоянной скоростью в поле между полюсами статора, ЭДС, генерируемая в катушке, будет приблизительно синусоидальной, фактическая форма волны зависит от размера и формы магнитных полюсов. Пиковое напряжение возникает, когда движущийся проводник проходит центральную линию магнитного полюса. Он уменьшается до нуля, когда проводник находится в пространстве между полюсами, и увеличивается до пика в противоположном направлении, когда проводник приближается к центральной линии противоположного полюса магнита.Частота сигнала прямо пропорциональна скорости вращения. Величина волны также пропорциональна скорости до тех пор, пока магнитная цепь не насыщается, когда скорость увеличения напряжения при увеличении скорости резко замедляется.

• Скорость и частота генератора

Выходная частота пропорциональна количеству полюсов на фазу и скорости ротора так же, как у синхронного двигателя.См. Таблицу скорости двигателя.

Выход переменного тока, генерируемый в роторе, может быть подключен к внешним цепям через контактные кольца и не требует коммутатора.

Типичное применение — портативные генераторы переменного тока с выходной мощностью до 5 киловатт.

Небольшие недорогие устройства, такие как домашние ветряные генераторы, обычно предназначены для работы на высокой скорости.Для заданных требований к управляемой мощности чем выше скорость, тем ниже требуемый крутящий момент. Это означает, что генератор может быть меньше и легче. Кроме того, высокоскоростному генератору требуется меньше полюсов, что упрощает конструкцию и снижает затраты.

Синхронный генератор переменного тока с вращающимся полем

Допустимая мощность щеточной машины обычно ограничивается текущей способностью обработки токосъемных колец в машине переменного тока (или даже в большей степени коммутатором в машине постоянного тока).Поскольку ток нагрузки генератора обычно намного выше, чем ток возбуждения, обычно желательно использовать ротор для создания поля и отключения питания генератора от статора, чтобы минимизировать нагрузку на контактные кольца.

Путем замены неподвижных и подвижных элементов в приведенном выше примере создается генератор вращающегося поля, в котором вместо этого ЭДС генерируется в обмотках статора. В этом случае, в простейшей форме, поле создается постоянным магнитом (или электромагнитом), который вращается внутри фиксированной проволочной петли или катушки в статоре.Движущееся магнитное поле из-за вращающегося магнита ротора затем вызовет синусоидальный ток, протекающий в неподвижной катушке статора, когда поле движется мимо проводников статора. Если поле ротора создается электромагнитом, ему потребуется возбуждение постоянного тока, подаваемого через контактные кольца. Коммутатор не нужен.

Если вместо одной катушки используются три независимых катушки или обмотки статора, разнесенные на 120 градусов по периферии машины, то на выходе этих обмоток будет трехфазный переменный ток.

• Генератор обмоток серии

Классифицируются как генераторы с постоянной скоростью, они плохо регулируют напряжение и мало используются.

• Шунтирующий генератор

Классифицируется как генератор постоянного напряжения, выходным напряжением можно управлять путем изменения тока возбуждения.У них достаточно хорошее регулирование напряжения во всем диапазоне скоростей машины.

• Бесщеточное возбуждение

Машины с вращающимся полем используются на электростанциях большой мощности в большинстве национальных электросетевых систем мира. Мощность возбуждения поля, необходимая для этих огромных машин, может достигать 2,5% выходной мощности (25 кВт в 1.0 МВт), хотя это уменьшается по мере того, как эффективность увеличивается с увеличением размера, так что генератору 500 МВт требуется 2,5 МВт (0,5%) мощности возбуждения. Если напряжение возбуждения составляет 1000 Вольт, требуемый ток возбуждения будет 2500 Ампер. Обеспечение такого возбуждения через контактные кольца представляет собой техническую проблему, которую удалось преодолеть за счет выработки необходимой мощности внутри самой машины с помощью пилотного трехфазного стационарного генератора поля на том же валу. Переменный ток, генерируемый в обмотках пилотного генератора, выпрямляется и подается непосредственно на обмотки ротора для возбуждения основной машины.

• Охлаждение
  КПД очень большого генератора может достигать 98% или 99%, но для генератора мощностью 1000 МВт потеря эффективности всего на 1% означает, что необходимо рассеять 10 мегаватт потерь, в основном в виде тепла. Чтобы избежать перегрева, необходимо соблюдать особые меры предосторожности при охлаждении, и обычно одновременно используются два вида охлаждения. Охлаждающая вода циркулирует через медные стержни в обмотках статора, а водород проходит через корпус генератора.Преимущество водорода состоит в том, что его плотность составляет всего около 7% от плотности воздуха, что приводит к меньшим потерям на ветер из-за того, что ротор взбивает воздух в машине, а его теплоемкость в 10 раз больше, чем у воздуха, что обеспечивает превосходную способность отвода тепла.

Генераторы переменного тока с постоянными магнитами

Меньшие версии обеих вышеперечисленных машин могут использовать постоянные магниты для создания магнитного поля машины, и поскольку для создания поля не используется энергия, это означает, что машины проще и эффективнее.Однако недостатком является то, что нет простого способа управления такими машинами. Синхронные генераторы с постоянными магнитами (PMSG) обычно используются в недорогих «генераторных установках» для обеспечения аварийного питания.

Выходное напряжение и частота генератора с постоянными магнитами пропорциональны скорости вращения, и хотя это может не быть проблемой для приложений, работающих от механических приводов с фиксированной скоростью, для многих приложений, таких как ветряные турбины, требуется фиксированное выходное напряжение и частота, но приводятся в действие первичными двигателями с регулируемой скоростью.В этих случаях могут потребоваться сложные системы управления с обратной связью или внешнее регулирование мощности для обеспечения желаемого стабилизированного выхода.

Как правило, выходной сигнал выпрямляется, а изменяющееся выходное напряжение подается через промежуточный контур постоянного тока на повышающий стабилизатор, который обеспечивает фиксированное напряжение, соединенное с инвертором, обеспечивающим выходную фиксированную частоту.

Генераторы переменного / переключаемого сопротивления

Генератор, аналогичный по конструкции реактивному электродвигателю, представляет собой машину с двумя выступами без магнитов и щеток.Поскольку инертные железные полюса ротора генератора реактивного сопротивления проходят мимо полюсов статора, изменяющееся сопротивление магнитной цепи генератора сопровождается соответствующим изменением индуктивности полюсов статора, что, в свою очередь, вызывает индуцирование тока в цепи. обмотки статора. Таким образом, на каждом полюсе статора появляется импульсный сигнал. В многофазных машинах выходные сигналы каждой фазы подаются на преобразователь, который последовательно переключает каждую фазу на звено постоянного тока, чтобы обеспечить напряжение постоянного тока.Системе требуется определение положения на валу ротора для управления синхронизацией срабатывания переключателей преобразователя. Эти датчики положения также позволяют контролировать ток, изменяя углы включения и выключения выходного тока в зависимости от положения ротора. Как и в случае с генератором на постоянных магнитах, повышающие-понижающие регуляторы также используются для управления выходом.

К сожалению, машина не является самовозбуждающей по своей природе, и для запуска были приняты различные методы, в том числе обеспечение постоянного тока возбуждения от резервной батареи через обмотки статора во время запуска или использование небольших постоянных магнитов, встроенных в некоторые полюсов ротора.

• Характеристики

Компактная, прочная конструкция.

Работа с переменной скоростью.

Фазы генератора полностью независимы.

Недорого в изготовлении.

Поскольку они имеют простые инертные роторы без обмоток или встроенных магнитов, они могут приводиться в движение с очень высокой скоростью и могут работать в условиях высоких температур окружающей среды.

Подходит для конструкций мощностью до мегаватт и скоростью более 50 000 об / мин.

• Приложения

Системы привода гибридных электромобилей (HEV), автомобильные стартер-генераторы, вспомогательная выработка электроэнергии для самолетов, ветряные генераторы, высокоскоростные газотурбинные генераторы.

См. Также Встроенный стартер-генератор

Индукционные генераторы

Асинхронные генераторы — это, по сути, асинхронные двигатели, скорость вращения которых немного превышает синхронную скорость, связанную с частотой питающей сети.См. Объяснение того, как работают асинхронные двигатели, на странице «Двигатели переменного тока». Однако индукционные генераторы не имеют средств производства или генерации напряжения, если они не подключены к внешнему источнику возбуждения. Конструкция с короткозамкнутым ротором используется для малой энергетики, поскольку она проста, прочна и недорога в производстве.

Как и в случае с асинхронным двигателем, когда обмотки статора многофазного индукционного генератора подключены к сети переменного тока, под действием трансформатора напряжение индуцируется в обмотках ротора или проводящих стержнях ротора с короткозамкнутым ротором с частота этого индуцированного напряжения в роторе равна частоте приложенного напряжения статора.Когда отдельные обмотки ротора закорочены или соединены друг с другом через внешний импеданс (проводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором уже замкнуты накоротко), через катушки протекает большой ток, создавая магнитное поле, которое по закону Ленца имеет полярность, противоположную полю статора. Это заставляет ротор вращаться, увлекаемый магнитным притяжением за вращающимся полем, созданным статором. Величина крутящего момента на роторе зависит от величины относительной скорости между вращающимся ротором и вращающимся полем, создаваемым статором, обычно называемым скольжением.Таким образом, ротор ускоряется до синхронной скорости, установленной частотой питания сети, достигая максимума, когда величина индуцированного тока ротора и крутящего момента уравновешивают приложенную нагрузку, в то же время частота токов, индуцируемых в роторе. обмотки уменьшаются в соответствии с частотой скольжения. Но чем быстрее вращается ротор, тем меньше результирующая относительная разница скоростей между обоймой ротора и вращающимся полем статора или скольжение и, следовательно, напряжение, индуцированное в обмотке ротора.Когда ротор приближается к синхронной скорости, его крутящий момент уменьшается в соответствии со скольжением, уменьшая ускорение, поскольку ослабляющее магнитное поле ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор продолжает вращаться медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что в моторном режиме асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, потому что на этой скорости не будет тока, индуцированного в короткозамкнутой клетке ротора, магнитного поля и, следовательно, крутящего момента.

Однако в режиме генератора статор по-прежнему подключен к сети, обеспечивающей необходимое вращающееся поле, но вал ротора приводится в движение внешними средствами со скоростью, большей, чем синхронная скорость, так что электромагнитные реакции меняются на противоположные, поскольку ротор будет вращаться быстрее. чем вращающееся магнитное поле статора, так что полярность проскальзывания меняется на обратную, а полярность напряжения и тока, индуцируемых в роторе, также меняется на противоположную.В то же время под действием трансформатора ток в роторе будет индуцировать ток в катушках статора, которые теперь обеспечивают выходную энергию генератора на нагрузку. Когда скорость ротора превышает синхронную скорость, индуцированное напряжение и ток в стержнях ротора и катушках статора будут увеличиваться по мере того, как относительная скорость между ротором и вращающимся полем статора и, следовательно, увеличивается скольжение. Это, в свою очередь, потребует более высокого крутящего момента для поддержания вращения.

Выходное напряжение генератора регулируется величиной тока возбуждения.

На следующей диаграмме показаны характеристики многофазной асинхронной машины, когда она сконфигурирована как двигатель или как генератор.

Поскольку ток ротора пропорционален относительному движению между вращающимся полем статора и скоростью ротора, известному как «скольжение», ток ротора и, следовательно, крутящий момент прямо пропорциональны скольжению в стабильной рабочей области вокруг синхронной скорость машины и частота тока ротора такая же, как частота скольжения.

При синхронной скорости скольжение равно нулю, и электричество не будет потребляться двигателем или производиться генератором. Хотя обе машины работают на скоростях в пределах нескольких процентов от синхронной скорости, они являются асинхронными машинами.

Увеличение нагрузки на генератор снижает его скорость и, следовательно, его выходную частоту, в то время как увеличение крутящего момента на приводном валу увеличивает его скорость и выходную частоту. Уменьшение нагрузки и крутящего момента имеет противоположный эффект.

• Индукционный генератор с фиксированной скоростью

Асинхронные генераторы с фиксированной скоростью, подобные описанному выше, на самом деле работают в небольшом диапазоне скоростей, связанном с проскальзыванием генератора. Они получают возбуждение от электросети и могут работать только параллельно с этим источником. При использовании в сети они подходят для возврата энергии в сеть, из которой они получают ток возбуждения, но бесполезны в качестве резервных генераторов, когда электрическая сеть выходит из строя.Их ограниченный диапазон скоростей ограничивает возможные применения.

• Самовозбуждающийся индукционный генератор с регулируемой скоростью (SEIG)

Маломасштабные системы производства электроэнергии довольно часто представляют собой автономные приложения, удаленные от электросети, использующие в качестве источника энергии сильно колеблющиеся источники энергии, такие как энергия ветра и воды. Индукционный генератор с фиксированной скоростью не подходит для таких применений.Индукционным генераторам с регулируемой скоростью требуется некоторая форма самовозбуждения, а также регулировка мощности, чтобы иметь возможность практического использования их нерегулируемого выходного напряжения и частоты.

• Эксплуатация

Самовозбуждение достигается подключением конденсаторов к клеммам статора генератора. При возбуждении от внешнего первичного двигателя в катушках статора будет индуцироваться небольшой ток, поскольку магнитный поток из-за остаточного магнетизма в роторе разрезает обмотки, и этот ток заряжает конденсаторы.Когда ротор вращается, поток, пересекающий обмотки статора, будет меняться в противоположном направлении, поскольку ориентация остаточного магнитного поля изменяется вместе с ротором. Индуцированный ток в этом случае будет иметь противоположное направление и будет стремиться к разрядке конденсаторов. В то же время заряд, высвобождаемый из конденсаторов, будет стремиться усилить ток, увеличивая магнитный поток в машине. Поскольку ротор продолжает вращаться, наведенная ЭДС и ток в обмотках статора будет продолжать расти до тех пор, пока установившееся состояние достигается в зависимости от насыщения магнитной цепи в машине.В этой рабочей точке напряжение и ток будут продолжать колебаться при заданном пиковое значение и частота определяются характеристиками машины, воздушным зазором, скольжением, нагрузкой и выбором размеров конденсатора. Комбинация этих факторов устанавливает максимальные и минимальные пределы диапазона скоростей, в котором происходит самовозбуждение. В рабочий скольжение обычно невелик и изменение частоты зависит от рабочей скорости диапазон.

Если генератор перегружен, напряжение будет быстро разрушаются (см. диаграмму выше), обеспечивая некоторую встроенную самозащиту.

• Контроль

При работе с регулируемой частотой вращения индукционному генератору требуется преобразователь частоты для адаптации выходной частоты переменного тока генератора к фиксированной частоте приложения или электросети.Во время работы в самовозбуждающемся индукционном генераторе есть только контролируемый фактор, влияющий на выходную мощность, — это механический вход от первичного двигателя, поэтому система не поддается эффективному управлению с обратной связью. Для обеспечения регулируемого выходного напряжения и частоты внешний AC / DC / AC конвертеры требуются. Трехфазный диодный мост используется для выпрямления выходного тока генератора, обеспечивая звено постоянного тока на трехфазный тиристорный инвертор, который преобразует мощность от Линия постоянного тока на необходимое напряжение и частоту.

См. Также примеры и описание асинхронных индукционных генераторов с двойным питанием (DFIG) и линейного управления частотой синхронного генератора с фиксированной скоростью, которые используются для обеспечения регулируемой частоты и напряжения на выходе с регулируемым крутящим моментом и приводами с регулируемой скоростью в применениях ветряных генераторов.

Пульсации выходного напряжения можно минимизировать, используя многополюсные конструкции.

Конструкция генератора постоянного тока очень похожа на конструкцию двигателя постоянного тока.

Ротор состоит из электромагнита, обеспечивающего возбуждение поля. Ток к ротору поступает от статора или, в случае очень больших генераторов, от отдельного возбудителя, вращающегося на том же валу ротора. Подключение к ротору осуществляется через коммутатор, так что направление тока в обмотках статора меняет направление, когда полюса ротора проходят между чередующимися северным и южным полюсами статора.Ток ротора очень мал по сравнению с током в обмотках статора, и большая часть тепла рассеивается в более массивной конструкции статора.

В самовозбуждающихся машинах при запуске из состояния покоя ток для запуска электромагнитов происходит из небольшого остаточного магнетизма, который существует в электромагнитах и ​​окружающей магнитной цепи.

Автомобильный генератор — это машина переменного тока с регулируемой скоростью, обеспечивающая постоянный выходной сигнал фиксированного уровня.

Типичный генератор представляет собой самовозбуждающую машину переменного тока.Используя генератор переменного тока, а не генератор постоянного тока, можно избежать использования коммутатора и его потенциальных проблем с надежностью. Однако постоянный ток требуется для всех нагрузок в автомобиле, включая аккумулятор, и, кроме того, выходное напряжение постоянного тока должно быть постоянным независимо от частоты вращения двигателя или текущей нагрузки. Поэтому система зарядки должна включать в себя выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный и регулятор для поддержания генерируемого напряжения в проектных пределах независимо от частоты вращения двигателя.

Ротор приводится в движение двигателем и обеспечивает возбуждение поля. Его скорость напрямую связана с частотой вращения двигателя и зависит от передаточных чисел зубчатой ​​передачи или приводных шкивов. Выходной ток снимается со статора.

Автомобильные генераторы переменного тока обычно представляют собой трехфазные машины для обеспечения компактной конструкции и в то же время снижения тока в обмотках статора путем распределения его между тремя наборами обмоток. Это также снижает пульсации напряжения после выпрямления.

5 главных преимуществ использования портативного генератора

Невозможно назначить цену за душевное спокойствие, но преимущества владения портативным генератором означают, что в этом нет необходимости. Будь то экстренная медицинская помощь, отключение электричества в районе или недельный поход в лагерь, портативный электрогенератор — это экономичный способ обеспечить безопасность и комфорт.

Хотя резервный генератор великолепен, он не предлагает такой же гибкости, как портативный генератор — и, в отличие от портативного генератора, резервный генератор обычно не может использоваться больше, чем для обеспечения электроэнергией здания, к которому он подключен. прикрепил.

5 преимуществ использования портативного генератора

Удобство портативного генератора, вероятно, является его самым большим преимуществом, но есть и другие, в том числе:

1. Аварийное электроснабжение

Если ваш бизнес предоставляет важные услуги, вы не можете позволить себе постоянно оставаться без электричества, особенно во время стихийных бедствий. Портативные генераторы отлично подходят для обеспечения энергией лиц, оказывающих первую помощь, и другого медицинского персонала, поэтому они могут оказывать пациентам качественную помощь с использованием современного оборудования.В больницах и клиниках портативные генераторы могут спасти жизни.

Даже если ваш бизнес не является важной услугой, вы, вероятно, не можете позволить себе терять время или деньги из-за внезапного отключения электроэнергии. Переносной генератор — это идеальное оборудование для включения света и работы оборудования.

Дома во время отключения электричества больше всего беспокоят пищевые отходы, так как холодильник и плита вышли из строя. Помимо невозможности приготовить существующую пищу, существует риск того, что скоропортящиеся продукты сгниют и испортятся, особенно если отключение электроэнергии будет продолжительным.Портативный генератор помогает предотвратить отходы, поддерживая в рабочем состоянии основные бытовые приборы, что в конечном итоге экономит ваши деньги.

2. Электропитание бытовой техники

В наш технологический век мы полагаемся на компьютеры и планшеты, которые делают большую часть нашей работы, и даже если мы этого не делаем, эта электроника является основным элементом нашей повседневной жизни. Отключение электричества может быть кратковременным или длиться несколько дней, вынуждая членов вашей семьи искать способы развлечься. С портативным генератором вы можете легко запитать компьютеры, фонари и даже телевизоры, что позволит вам с комфортом выдержать любые перебои в подаче электроэнергии.

Точно так же, если вы живете в районах, подверженных штормам, которые могут вывести из строя электроэнергию, портативный генератор будет разумным вложением средств. Имея генератор на случай чрезвычайных ситуаций, вам не нужно ехать в отель, чтобы пережить шторм. Вместо этого вы можете оставаться в комфорте своего собственного дома и даже гарантировать, что бытовая техника, необходимая для вашего дома, — будь то водоотливной насос, дверь гаража или духовка — продолжит работать.

3. Электроинструмент

Может показаться, что основной причиной наличия портативного генератора является обеспечение питания во время чрезвычайных ситуаций, но преимущества портативного генератора распространяются и на непредвиденные ситуации.Подрядчикам, работающим на объекте, необходимо использовать электрические инструменты, и портативный генератор энергии — лучшее и наиболее удобное решение. В этом случае пригодится переносная часть генератора, поскольку она позволяет генератору относительно легко перемещаться по нескольким объектам.

Кроме того, строительные работы в ночное время становятся намного проще благодаря портативному генератору, который может легко обеспечить необходимое освещение для работы в дополнение к источникам питания для инструментов.

4. Использование в развлекательных целях

Простота использования портативных генераторов делает их идеальным дополнением к любому активному отдыху на открытом воздухе.В семейном походе можно использовать портативный генератор для питания мини-холодильника, чтобы мясо и рыба оставались свежими или обеспечивали свет в ночное время. Если у вас есть автомобиль для отдыха, портативный генератор — отличное вложение, потому что он может позволить вам чувствовать себя как дома, где бы вы ни находились.

Кроме того, поскольку мы живем в мире, одержимом технологиями, может быть исключено отправиться в поход или в долгую поездку без доступа к рабочей электронной почте или без общения с коллегами, а портативный генератор избавит вас от беспокойства. длительных поездок, поскольку он может легко питать компьютеры и планшеты по мере необходимости.Или, если вы и ваша семья просто хотите провести ночь за просмотром фильма в своей палатке, портативный генератор более чем способен сделать это.

Но переносной генератор можно использовать не только в походах. Любое мероприятие на открытом воздухе можно улучшить с помощью комфорта и удобства портативных генераторов. Сделайте обычное барбекю на заднем дворе событием сезона, добавив к нему струнные светильники, экранный проектор или надувной домик. Или возьмите с собой вечеринку на пляж или в парк и возьмите с собой все необходимое для электричества, чтобы провести день с комфортом.

Точно так же устройте свадьбу на открытом воздухе своей мечты, используя портативный генератор для питания генератора тумана, стерео и уникального освещения. Или возьмите с собой портативный генератор для питания табло на спортивном мероприятии. Это может даже помочь обеспечить свет для ночных игр. Или наслаждайтесь вечеринкой у двери багажного отделения, используя портативный генератор, чтобы получать обновления игры в реальном времени по телевизору, или используйте его для питания аксессуаров, таких как электрическое одеяло или портативная плита, чтобы легко приготовить закуски.

5. Предотвращение ущерба

Отключение электричества или другой сбой в электросети, когда вы находитесь вдали от дома, может дорого обойтись.Самое замечательное в генераторах заключается в том, что их можно запрограммировать на включение, как только отключится электричество, что обеспечивает практически бесперебойную подачу электроэнергии. Хотя это очень удобно, когда вы застряли дома, это спасает вас, когда вы находитесь за городом и не можете проверить свой дом.

Помимо очевидного преимущества в том, что ваша кухонная техника будет работать, так что вы не вернетесь домой с холодильником, полным гнилых продуктов, портативный генератор также может питать ваш водоотливной насос, не позволяя вам вернуться домой в затопленный дом.Или он может поддерживать работу вашей системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы качество воздуха в помещении вашего дома не ухудшалось, пока вы отсутствуете. Поддержание работоспособности системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха дает дополнительное преимущество в том, что в вашем доме не должно быть плесени и грибка, особенно если вы живете во влажной зоне.

Переносной генератор какого размера мне нужен?

Доступны портативные генераторы нескольких размеров, и определить, какой размер лучше всего подходит для ваших нужд, может быть непросто. Если вы покупаете портативный генератор, чтобы быть готовым к отключению электроэнергии или другим чрезвычайным ситуациям, вам может потребоваться генератор другого размера, чем если вы планируете использовать генератор только для использования электроинструментов во время работы на стройплощадке.

Главное — выяснить, для чего вы планируете использовать свой портативный генератор. Генераторы измеряются мощностью, поэтому, если вы не знакомы с расчетом в ваттах, рекомендуется обратиться за профессиональным опытом к продавцу генераторов. Они спросят вас, что вы планируете использовать с генератором, и рассчитают мощность, необходимую для этого. Затем они порекомендуют лучший портативный генератор для ваших конкретных нужд.

Если вы из тех, кто предпочитает заранее исследовать, вы можете использовать портативный калькулятор размеров генератора, предоставляемый Cat ^® , и получить точное представление о том, какая мощность необходима.Бесплатный калькулятор попросит вас проверить все приборы и аксессуары, которые вы хотите получать от генератора, а затем предложит размер генератора, который лучше всего подходит для ваших нужд.

Калькулятор также позволяет выбрать портативный генератор для использования дома, на рабочем месте или для отдыха.

Как правило, портативные генераторы меньшего размера лучше всего использовать по минимуму, например, для поддержания освещения или работы небольших приборов. Генераторы среднего размера могут справиться с большей нагрузкой, часто легко запитывая несколько небольших приборов или пару больших.Генераторы большего размера предлагают максимальную свободу в выборе источника питания. С генераторами небольшого или среднего размера вам, возможно, придется сэкономить, выбирая и выбирая питание только для самого необходимого, но с большими генераторами это вряд ли будет проблемой.

Однако, хотя размер генератора обычно зависит от его мощности, его физический размер и вес также изменяются вместе с мощностью. Переносные генераторы меньшего размера легче транспортировать, чем генераторы среднего или большого размера. Размер генератора также влияет на то, сколько шума или вибрации он будет производить, что следует учитывать, особенно если вы покупаете генератор для дома.В зависимости от того, насколько близко находятся ваши соседи, они могут посчитать шум или вибрацию вашего генератора неприятными. Точно так же, если вы покупаете для своего бизнеса, и он находится недалеко от жилого района, вы можете подумать, сколько шума может издавать генератор и будет ли это проблемой.

Хороший профессионал в области электрогенераторов проведет вас через все плюсы и минусы, которые следует учитывать перед покупкой портативного генератора, поэтому всегда полезно обратиться за советом к профессионалу.

Почему стоит выбрать портативный генератор Cat

^® ?

Cat славится своим высококачественным оборудованием, и его портативные генераторы не исключение. Благодаря цельностальной конструкции толщиной 32 миллиметра и прочным колесам портативные генераторы Cat рассчитаны на длительный срок службы. Увеличенный топливный бак обеспечивает до 15 часов работы, а портативные генераторы поставляются со складной ручкой для удобства транспортировки и хранения.

Переносные генераторы

Cat также состоят из двигателя с верхним расположением клапанов, аккумуляторных батарей с автоматической подзарядкой на моделях E и компактной проводки для предотвращения угроз безопасности.Панели управления позволяют любому пользователю легко управлять генератором в любое время.

Другие преимущества выбора портативного генератора Cat:

1. Пригодность

Если вы ищете портативный генератор для дома, для бизнеса или для отдыха, портативные генераторы Cat являются гибкими и легко заменяются по мере необходимости. Вам не нужно покупать три разных портативных генератора для трех разных целей. Вместо этого один портативный генератор можно использовать для питания вашего дома во время чрезвычайных ситуаций, питания вашего бизнеса во время отключения электроэнергии или сделать вашу пляжную вечеринку немного особенной и запоминающейся.

2. Безопасный и простой в использовании

Переносные генераторы

Cat удобны в использовании. Некоторые люди могут быть обеспокоены тем, что по сути является ящиком с электричеством, но генераторы Cat также создаются с учетом безопасности пользователя. Переносные генераторы Cat просты в эксплуатации, начиная от способа их подключения и заканчивая принципами работы. Просто следуйте инструкциям о том, как правильно заправить его топливом, и все готово.

Безопасность превыше всего, поэтому портативные генераторы поставляются с защитой выключателя, а это означает, что вам не нужно беспокоиться о его перегрузке.Они также разработаны с защитой от низкого уровня масла. Когда заканчивается топливо, вместо того, чтобы продолжать работать и повредить оборудование, портативные генераторы Cat автоматически отключаются, чтобы ваше оборудование оставалось в отличном состоянии и прослужило вам долгие годы.

3. Прочный и надежный

Спокойствие — это цель портативных генераторов Cat, поэтому они сконструированы таким образом, чтобы быть прочными, долговечными и надежными. Вы можете рассчитывать на то, что портативный генератор Cat включится, как только отключится электричество, и запитает ваш дом или работу, пока вам это нужно.

Дни беспокойства и дискомфорта прошли благодаря портативным генераторам Cat, которые позволяют вам работать на стройплощадке в любое время ночи, наслаждаться домашним комфортом, когда вы едете на автомобиле для отдыха по стране или во время надоедливых штормов. снова вырубить власть.

4. Надежность

Переносной генератор — как резервный генератор — следует рассматривать как вложение, потому что это именно то, чем он является. Переносные генераторы Cat рассчитаны на то, чтобы стоить каждый цент своей цены, поскольку они обеспечивают электроэнергию в любое время и в любом месте.

В дополнение к этому, Cat предлагает линейку аксессуаров, которые помогут вашему портативному генератору работать долгие годы.

5. Тихая работа

Небольшие портативные генераторы имеют дополнительное преимущество — они намного тише резервных генераторов. С портативным генератором Cat вы можете быть уверены, что получаете необходимую мощность, не беспокоясь о чрезмерном шуме или вибрации, беспокоящих ваших соседей, гостей или диких животных.

Свяжитесь с Cashman Equipment для получения дополнительной информации о портативных генераторах Cat

Обеспечивая большую мощность, в которой вы нуждаетесь, Cashman Equipment имеет несколько удобных мест, чтобы вы могли получить портативный генератор Cat, который подходит именно вам.Свяжитесь с одним из наших опытных профессионалов, чтобы подобрать портативный генератор, который лучше всего подходит для ваших нужд — мы поможем вам выяснить, какой размер лучше всего подходит для вас, и предложим вам возможные варианты для рассмотрения.

Свяжитесь с нами через нашу онлайн-форму для связи или по телефону 800-937-2326.

Miller Welder Generators — Сварочные аппараты и машины с приводом от двигателя

Сварочные аппараты с приводом от двигателя

включают двигатель, работающий на бензине, дизельном или пропановом топливе, соединенный с электрическим генератором для выработки энергии для сварки Stick, TIG, MIG и порошковой порошковой сваркой.Сварочные аппараты с приводом от двигателя обычно перевозятся на грузовике или трейлере для использования на открытом воздухе. Электроэнергия, вырабатываемая сварочным аппаратом с приводом от двигателя, приводит в действие вентиляторы, насосы, воздушные компрессоры или другие электрические инструменты, которые обычно встречаются на стройплощадках.

Усовершенствованный Bobcat 200 Air Pak — это бесшумный, экономичный моноблок, обеспечивающий высокую мощность при компактных размерах и малом весе, а также ведущую в отрасли надежность и производительность.

Fusion 160 обеспечивает плавную и стабильную дугу либо от двигателя, либо от электросети 120/240 В, обеспечивая уникальное сочетание универсальности и производительности в легком корпусе.

Для операторов сервисных грузовиков классов 3-5, которые хотят консолидировать или повысить надежность своего силового оборудования, Bobcat 200 Air Pak Diesel представляет собой бесшумное, экономичное устройство «все в одном», которое поддерживает возможности мощности в компактном, легком месте, которое поддерживается благодаря лучшей в отрасли надежности и производительности, которую ожидают клиенты.

Для руководителей парка рабочих самосвалов, которые хотят сократить время простоя грузовиков классов 3-5, EnPak A30 является самым тихим и наиболее экономичным многофункциональным устройством, которое поддерживает мощность с приводом от ВОМ, включая 12 В постоянного тока, в компактном, компактном корпусе. легкое решение, обеспечивающее ведущую в отрасли надежность и производительность, ожидаемую от Miller.

Надежный наружный источник питания! Отлично подходит для фермы, ранчо, технического обслуживания и любителей.

Для руководителей парка рабочих самосвалов, которые хотят сократить время простоя грузовиков классов 3-5, EnPak A30 является самым тихим и наиболее экономичным многофункциональным устройством, которое поддерживает мощность с приводом от ВОМ, включая 12 В постоянного тока, в компактном, компактном корпусе. легкое решение, обеспечивающее ведущую в отрасли надежность и производительность, ожидаемую от Miller.

Возьмите под свой контроль, снизьте уровень шума и снизьте эксплуатационные расходы с помощью дистанционного запуска / остановки, стандартного для сварочных аппаратов / генераторов Bobcat 225.Легко включайте и выключайте машину удаленно, чтобы она работала только тогда, когда вам это нужно. Делайте больше с каждым баком топлива, увеличивайте интервалы между техобслуживанием и работайте, не возвращаясь к своей машине. Сварочный аппарат / генератор Bobcat 225 отлично подходит для сварки штучной сваркой и работы от генератора. Предназначен для фермы / ранчо, технического обслуживания и ремонта, работы с грузовиками и использования в качестве автономного генератора.

Возьмите под свой контроль, снизьте уровень шума и снизьте эксплуатационные расходы с помощью дистанционного запуска / остановки, стандартного для сварочных аппаратов / генераторов Bobcat 260.Легко включайте и выключайте машину удаленно, чтобы она работала только тогда, когда вам это нужно. Делайте больше с каждым баком топлива, увеличивайте интервалы между техобслуживанием и работайте, не возвращаясь к своей машине. Сварочный аппарат / генератор Bobcat 260 отлично подходит для сварки штангой и порошковой проволокой и предназначен для операций по техническому обслуживанию / ремонту, грузовых автомобилей, строительства, фермы / ранчо и использования генераторов.

Возьмите под свой контроль, снизьте уровень шума и снизьте эксплуатационные расходы с помощью дистанционного запуска / остановки, стандартного для сварочных аппаратов / генераторов Bobcat 260.Легко включайте и выключайте машину удаленно, чтобы она работала только тогда, когда вам это нужно. Делайте больше с каждым баком топлива, увеличивайте интервалы между техобслуживанием и работайте, не возвращаясь к своей машине. Сварочный аппарат / генератор Bobcat 260 отлично подходит для сварки палкой и порошковой проволокой и предназначен для операций по техническому обслуживанию / ремонту, грузовых автомобилей, строительства, фермы / ранчо и использования генераторов.

Прочный сварочный аппарат / генератор отлично подходит для сварки штангой и порошковой проволокой и предназначен для операций по техническому обслуживанию / ремонту, строительства, фермы, ранчо и использования генераторов.

Предназначен для владельцев ферм и ранчо, которым требуется одно- и трехфазное питание для работы трехфазных поворотных оросительных систем на 480 В или обеспечения резервного питания для дома, фермы и ранчо.

Сварочные аппараты / генераторы

Trailblazer® обеспечивают непревзойденную производительность дуги, обеспечивая самую плавную и стабильную дугу в отрасли. Эксклюзивная технология Auto-Speed ​​™ компании Trailblazer обеспечивает превосходное время работы, повышенную топливную экономичность и улучшенные характеристики сварочного аппарата / генератора.Никакая другая компактная машина в классе 300 А не обеспечивает большей сварочной мощности или большей вспомогательной мощности с лучшей топливной экономичностью и меньшим уровнем шума — для продуктивных, прибыльных и более тихих рабочих мест.

Сварочные аппараты / генераторы

Trailblazer® обеспечивают непревзойденную производительность дуги, обеспечивая самую плавную и стабильную дугу в отрасли. Эксклюзивные технологии Trailblazer — Auto-Speed ​​™ и дополнительная мощность Excel ™ — обеспечивают превосходное время работы, повышенную топливную экономичность и улучшенные характеристики сварочного аппарата / генератора.Никакая другая компактная машина в классе 300 А не обеспечивает большей сварочной мощности или большей вспомогательной мощности с лучшей топливной экономичностью и меньшим уровнем шума — для продуктивных, прибыльных и более тихих рабочих мест.

Сварочные аппараты / генераторы

Trailblazer® обеспечивают непревзойденную производительность дуги, обеспечивая самую плавную и стабильную дугу в отрасли. Эксклюзивная технология Auto-Speed ​​™ компании Trailblazer обеспечивает превосходное время работы, повышенную топливную экономичность и улучшенные характеристики сварочного аппарата / генератора.Никакая другая компактная машина в классе 300 А не обеспечивает большей сварочной мощности или большей вспомогательной мощности с лучшей топливной экономичностью и меньшим уровнем шума — для продуктивных, прибыльных и более тихих рабочих мест.

Мощный универсальный инструмент, предназначенный для ремонта и строительства, с непревзойденным качеством сварных швов, встроенным ротационным винтовым воздушным компрессором, мощностью генератора 13 000 Вт для инструментов и запуском от внешнего источника для зарядного устройства.

Созданный для профессионалов, Big Blue 400 Pro — лучшее решение с точки зрения простоты использования, надежности и экономии топлива.

Надежный низкооборотный дизельный сварочный аппарат / генератор нового поколения, разработанный для подрядчика по трубопроводу.

Big Blue 450 Duo CST — прочный, компактный, экономичный дизельный сварочный аппарат / генератор, который обеспечивает 2 дуги превосходного качества в одном экономичном корпусе.

Чистый, бесшумный, многопроцессорный аппарат обеспечивает сварочную мощность до 500 ампер с двигателем, соответствующим стандарту EPA Tier 4 Final, который идеально подходит для тяжелых условий эксплуатации.

Этот сварочный аппарат / генератор на 600 А, соответствующий стандарту EPA Tier 4 Final, выполняет тяжелые работы, требующие высокой мощности для сварки, строжки и вспомогательного питания.

Big Blue 600 Air Pak является наиболее надежным и универсальным аппаратом для полевых работ, требующих питания одного оператора для сварки, строжки угольной дугой, вспомогательного питания или запуска воздушного компрессора для выполнения критически важных функций ремонта и технического обслуживания. поддерживайте работоспособность оборудования на рабочем месте и повышайте продуктивность в течение дня.

Универсальный сварочный аппарат / генератор с несколькими процессами и несколькими операторами, который создает две независимые дуги качества трубы в одном полном комплекте. Оснащенный технологией ArcReach®, операторы могут изменять настройки сварки с устройства подачи ArcReach или удаленно. Возможности сварки RMD® и импульсной MIG-сваркой добавлены с помощью ArcReach Smart Feeder.

Наш самый мощный Air Pak обеспечивает производительность двух операторов и гибкость в многопроцессорном режиме.Чистые двигатели, соответствующие требованиям EPA T4i и T4F, снижают выбросы.

Революционная, полностью интегрированная система питания для рабочих тележек. EnPak объединяет в себе роторно-винтовой воздушный компрессор, гидравлический насос, генератор и дизельный двигатель Tier IV Final мощностью 24,8 л.с. в одном блоке и полностью функционально работает при выключенном грузовике.

: ответы на семь общих вопросов по работе генератора и двигателя

Вращающееся оборудование настолько распространено, но настолько неправильно понимается, что даже опытные электрики и инженеры часто задаются вопросами об их работе.Эта статья ответит на семь наиболее часто задаваемых вопросов. Объяснения краткие и практичные из-за нехватки места; однако они позволят вам лучше понять это оборудование.

Вопрос № 1: Якорь, поле, ротор, статор: что есть что?

По определению, статор включает в себя все невращающиеся электрические части генератора или двигателя. Также по определению ротор включает в себя все вращающиеся электрические части.

Поле машины — это часть, которая генерирует прямое магнитное поле.Ток в поле не чередуется. Обмотка якоря — это то, что генерирует или имеет приложенное к ней переменное напряжение.

Обычно термины «якорь» и «поле» применяются только к генераторам переменного тока, синхронным двигателям, двигателям постоянного тока и генераторам постоянного тока.

Генераторы переменного тока . Поле синхронного генератора — это обмотка, на которую подается постоянный ток возбуждения. Якорь — это обмотка, к которой подключена нагрузка.В небольших генераторах обмотки возбуждения часто находятся на статоре, а обмотки якоря — на роторе. Однако большинство больших машин имеют вращающееся поле и неподвижный якорь.

Синхронный двигатель практически идентичен синхронному генератору. Таким образом, якорь — это статор, а поле — это ротор.

Машины постоянного тока . В машинах постоянного тока, как в двигателях, так и в генераторах, якорь — это ротор, а поле — статор. Поскольку якорь всегда является ротором в машинах постоянного тока, многие электрики и инженеры ошибочно полагают, что якорь является ротором всех двигателей и генераторов.

Вопрос № 2: Я ослабил натяжение пружин на моих щетках, но они все еще изнашиваются слишком быстро. Почему?

Износ щеток возникает по двум основным причинам: механическое трение и электрический износ. Механическое трение вызывается трением щеток о коллектор или контактное кольцо. Электрический износ вызывается искрением и искрением от щетки при ее перемещении по коммутатору. Механическое трение увеличивается с давлением щетки; электрический износ уменьшается с давлением щетки.

Для любой конкретной установки щетки существует оптимальное давление щетки.Если давление снижается ниже этой величины, общий износ увеличивается, поскольку увеличивается электрический износ. Если давление увеличивается выше оптимальной величины, общий износ снова увеличивается из-за увеличения механического трения.

Всегда проверяйте, чтобы давление щетки было установлено на уровне, рекомендованном производителем. Если износ по-прежнему чрезмерный, вам следует изучить тип и размер используемой щетки. Помните, что плотность тока (в амперах на квадратный дюйм кисти) должна соответствовать области применения.Надлежащая плотность тока необходима для образования смазывающей проводящей пленки на коммутаторе или контактном кольце. Эта пленка состоит из влаги, меди и углерода. Недостаточная плотность тока препятствует образованию этой пленки и может привести к чрезмерному износу щетки.

Кроме того, среда с очень низкой влажностью не обеспечивает достаточно влаги для образования смазочной пленки. Если чрезмерный износ щеток является проблемой в такой среде, возможно, вам придется увлажнить область, в которой работает машина.

Вопрос № 3: Что такое коэффициент обслуживания?

Сервисный коэффициент — это нагрузка, которая может быть приложена к двигателю без превышения допустимых значений. Например, если двигатель мощностью 10 л.с. имеет коэффициент обслуживания 1,25, он будет успешно выдавать 12,5 л.с. (10 x 1,25) без превышения указанного повышения температуры. Обратите внимание, что при приведении в действие таким образом выше номинальной нагрузки на двигатель должны подаваться номинальное напряжение и частота.

Однако имейте в виду, что мотор мощностью 10 л.с. с 1.25 — это не 12,5-сильный мотор. Если двигатель мощностью 10 л.с. будет непрерывно работать с мощностью 12,5 л.с., срок его службы изоляции может сократиться на две трети от нормального. Если вам нужен мотор мощностью 12,5 л.с., купите его; коэффициент эксплуатации следует использовать только в условиях кратковременной перегрузки.

Вопрос № 4: Что такое вращающееся магнитное поле и почему оно вращается?

Вращающееся магнитное поле — это поле, северный и южный полюсы которого движутся внутри статора, как если бы стержневой магнит или магниты вращались внутри машины.

Посмотрите на статор трехфазного двигателя, показанный на прилагаемой схеме. Это 2-полюсный статор с тремя фазами, разнесенными с интервалами 120 [градусов]. Ток от каждой фазы входит в катушку на одной стороне статора и выходит через катушку на противоположной стороне. Таким образом, если одна из катушек создает магнитный северный полюс, другая катушка (для той же фазы) создаст магнитный южный полюс на противоположной стороне статора.

В позиции 1 B-фаза создает сильный северный полюс в верхнем левом углу и сильный южный полюс в нижнем правом углу.Фаза А создает более слабый северный полюс в нижнем левом углу и более слабый южный полюс внизу. C-фаза создает общее магнитное поле, северный полюс которого находится вверху слева, а южный полюс — внизу справа.

В позиции 2 A-фаза создает сильный северный полюс в нижнем левом углу и сильный южный полюс в верхнем правом углу; таким образом, сильные столбы повернулись на 60 [градусов] против часовой стрелки. (Обратите внимание, что это магнитное вращение на 60 [градусов] точно соответствует электрическому изменению фазных токов на 60 [градусов].) Слабые полюса также повернуты на 60 [градусов] против часовой стрелки. Это, по сути, означает, что полное магнитное поле повернулось на 60 [градусов] относительно положения 1.

При более подробном анализе мы можем показать, что напряженность магнитного поля плавно вращается из положения 1 в положение 2, поскольку токи в каждой из фаз изменяются более чем на 60 электрических градусов. Анализ положений 3, 4, 5 и 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться.

Скорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью и описывается следующим уравнением:

S = (f x P) / 120, где S = скорость вращения в оборотах в минуту f = частота подаваемого напряжения (Гц) P = количество магнитных полюсов во вращающемся магнитном поле

Если бы в этот статор был помещен постоянный магнит с валом, который позволял ему вращаться, его бы толкали (или тянули) с синхронной скоростью.Именно так работает синхронный двигатель, за исключением того, что магнитное поле ротора (поле) создается электромагнетизмом, а не постоянным магнитом.

Ротор асинхронного двигателя состоит из короткозамкнутых обмоток, и в обмотках ротора индуцируется ток, когда вращающееся магнитное поле прорезает их. Этот ток создает поле, которое противостоит вращающемуся полю. В результате ротор толкается (или тянется) вращающимся полем. Обратите внимание, что ротор асинхронного двигателя не может вращаться с синхронной скоростью, поскольку вращающееся поле должно прорезать обмотки ротора для создания крутящего момента.Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется проскальзыванием в процентах; он выражается в процентах.

Однофазные двигатели также имеют вращающееся магнитное поле. Вращающееся поле, необходимое для запуска двигателя, создается второй обмоткой, называемой пусковой обмоткой. После того, как двигатель наберет нужную скорость, пусковая обмотка отключается, и вращающееся поле создается за счет взаимодействия основной обмотки статора и ротора.

Вопрос № 5: Как работает индукционный генератор?

Асинхронный генератор по конструкции идентичен асинхронному двигателю.Обмотки статора подключены к трехфазной системе питания, и три фазы создают вращающееся магнитное поле. Ротор индукционного генератора вращается первичным двигателем, который вращается быстрее, чем синхронная скорость. Когда обмотки ротора прорезают вращающееся поле, в них индуцируется ток. Этот индуцированный ток создает поле, которое, в свою очередь, прорезает обмотки статора, создавая выходную мощность на нагрузку.

Таким образом, индукционный генератор получает возбуждение от энергосистемы, к которой он подключен.Асинхронный двигатель должен иметь синхронные генераторы, подключенные к его статору, чтобы начать генерацию. После того, как индукционный генератор заработает, для возбуждения можно использовать конденсаторы.

Вопрос № 6: Почему подшипники генератора и двигателя изолированы?

Магнитное поле внутри двигателя или генератора не полностью однородно. Таким образом, когда ротор вращается, на валу в продольном направлении (непосредственно вдоль вала) создается напряжение. Это напряжение может вызвать прохождение микротоков через смазочную пленку на подшипниках.Эти токи, в свою очередь, могут вызвать незначительное искрение, нагрев и, в конечном итоге, выход подшипника из строя. Чем больше машина, тем хуже становится проблема.

Чтобы избежать этой проблемы, сторона ротора корпуса подшипника часто изолирована от стороны статора. В большинстве случаев, по крайней мере, один подшипник будет изолирован, обычно это самый дальний от первичного двигателя для генераторов и самый дальний от нагрузки для двигателей. Иногда оба подшипника изолированы.

Вопрос № 7: Как генераторы переменного тока управляют переменными, напряжением и мощностью?

Хотя элементы управления генератора действительно взаимодействуют, верны следующие общие положения.

* Выходная мощность генератора регулируется его первичным двигателем.

* Напряжение и / или переменная мощность генератора регулируются уровнем тока возбудителя.

Например, предположим, что к выходу генератора подключена дополнительная нагрузка. Дополнительный ток увеличивает силу магнитного поля якоря и замедляет работу генератора. Чтобы поддерживать частоту, регулятор генератора увеличивает мощность, потребляемую первичным двигателем.Таким образом, дополнительная мощность, необходимая для генератора, регулируется входом первичного двигателя.

В нашем примере чистый магнитный поток в воздушном зазоре будет уменьшаться, поскольку увеличение якоря противодействует потоку поля. Если поток поля не увеличивается, чтобы компенсировать это изменение, выходное напряжение генератора будет уменьшаться. Таким образом, ток возбуждения используется для управления выходным напряжением.

Давайте рассмотрим другой пример в качестве дальнейшего пояснения. Допустим, к нашему генератору добавлена ​​дополнительная нагрузка var.В этом случае выходной ток генератора снова увеличится. Однако, поскольку новая нагрузка не является «реальной» мощностью, первичный двигатель необходимо увеличить ровно настолько, чтобы преодолеть дополнительное падение ИК-излучения, создаваемое дополнительным током.

В качестве последнего примера предположим, что у нас есть два или более генератора, работающих параллельно и питающих нагрузку. Генератор 1 (G1) несет всю нагрузку (реальную и реактивную), а генератор 2 (G2) работает с нулевой мощностью и нулевой мощностью. Если оператор G2 открывает дроссель первичного двигателя, G2 начинает подавать ватт в систему.Поскольку подключенная нагрузка не изменилась, оба генератора будут ускоряться, если G1 не дросселируется.

Поскольку G2 принимает на себя дополнительную долю нагрузки, ему требуется увеличенный магнитный поток. Если оператор G2 не увеличивает поле G2, G2 будет получать дополнительное возбуждение от G1, требуя от G1 увеличения уровня возбуждения. Если ни G1, ни G2 не увеличивают уровень возбуждения, общее напряжение системы упадет.

Cadick, P.E. является президентом Cadick Professional Services, Гарланд, Техас., международная ассоциация электрических испытаний. (NETA) член.

Машина для бесплатного цитирования: точная и простая в использовании

Как мне цитировать мои источники с помощью машины цитирования Cite This For Me?

Генератор цитирования

Cite This For Me является наиболее точной из имеющихся машин цитирования, поэтому независимо от того, не знаете ли вы, как отформатировать цитаты в тексте, или ищете надежное решение для автоматизации полностью отформатированного списка цитируемых работ, эта машина цитирования будет решить все ваши потребности в реферировании.

Ссылка на исходный материал не только предохраняет вас от потери ценных оценок за плагиат, но и предоставляет всю информацию, которая поможет вашему читателю найти для себя книгу, статью или другой элемент, который вы цитируете. Доступный интерфейс этого конструктора цитирования позволяет легко идентифицировать использованный источник — просто введите его уникальный идентификатор в строку поиска машины цитирования. Если эта информация недоступна, вы можете вместо этого выполнить поиск по названию или автору, а затем выбрать из результатов поиска, которые появляются под генератором цитирования.

Хорошая новость заключается в том, что с помощью таких инструментов, как Cite This For Me, которые помогут вам работать эффективнее, вам не нужно ограничивать свои исследования источниками, на которые обычно ссылаются. Фактически, нет никаких ограничений на то, на что вы можете ссылаться, будь то видео YouTube, веб-сайт или твит.

Чтобы использовать генератор, указанный в работе, просто:

• Выберите один из стилей APA, MLA, Chicago, ASA, IEEE или AMA *.
• Выберите тип источника, который вы хотите процитировать (например, веб-сайт, книга, журнал, видео).
• Введите URL , DOI, ISBN, название или другую уникальную информацию об источнике в генератор цитирования, чтобы найти свой источник.
• Нажмите кнопку «Cite» на машине для цитирования.
• Скопируйте новую ссылку из генератора цитирования в библиографию или список цитируемых работ.
• Повторите эти действия для каждого источника, внесшего свой вклад в вашу работу.

* Если вам требуется другой стиль ссылок для вашей статьи, эссе или другой академической работы, вы можете выбрать один из более чем 1000 стилей, создав бесплатную учетную запись Cite This For Me.

Создав учетную запись Cite This For Me, вы сможете использовать машину для цитирования для создания нескольких ссылок и сохранения их в проекте. Используйте высоко оцененные приложения для iOS или Android, чтобы мгновенно создавать ссылки с помощью камеры смартфона, экспортировать всю библиографию за один раз и многое другое.

Базовая конструкция и работа генератора постоянного тока.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока — это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электричество постоянного тока .Это преобразование энергии основано на принципе создания динамически индуцированной ЭДС. В этой статье описывается базовая конструкция и работа генератора постоянного тока .

Конструкция машины постоянного тока:

Примечание: Теоретически генератор постоянного тока можно использовать в качестве двигателя постоянного тока без каких-либо конструктивных изменений, и наоборот. Таким образом, генератор постоянного тока или двигатель постоянного тока можно в широком смысле называть машиной постоянного тока . Эти основные конструктивные особенности также действительны для конструкции двигателя постоянного тока .Следовательно, давайте назовем эту точку конструкцией машины постоянного тока , а не просто «конструкцией генератора постоянного тока».

На приведенном выше рисунке показаны детали конструкции простого 4-полюсного генератора постоянного тока . Машина постоянного тока состоит из двух основных частей; статор и ротор. Основные конструктивные части машины постоянного тока описаны ниже.

1. Хомут: Внешняя рама машины постоянного тока называется хомутом. Он сделан из чугуна или стали. Он не только обеспечивает механическую прочность всей сборки, но и переносит магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения.
2. Столбы и полюсные наконечники: Столбы соединяются с ярмом с помощью болтов или сварки. Они несут обмотки возбуждения и к ним крепятся полюсные наконечники. Полюсные туфли служат двум целям; (i) они поддерживают катушки возбуждения и (ii) равномерно распределяют поток в воздушном зазоре.
3. Обмотка возбуждения: Обычно они изготавливаются из меди. Катушки возбуждения предварительно намотаны и размещены на каждом полюсе и соединены последовательно. Они намотаны таким образом, что под напряжением образуют чередующиеся северный и южный полюса.

Сердечник якоря (ротор)

4. Сердечник якоря: Сердечник якоря — это ротор машины постоянного тока. Он имеет цилиндрическую форму с прорезями для размещения обмотки якоря. Якорь состоит из тонких многослойных круглых стальных дисков для уменьшения потерь на вихревые токи. Он может быть снабжен воздуховодами для осевого воздушного потока с целью охлаждения. Якорь прикреплен к валу шпонкой.
5. Обмотка якоря: Обычно это бывшая намотанная медная катушка, которая находится в пазах якоря.Жилы якоря изолированы друг от друга, а также от сердечника якоря. Обмотку якоря можно намотать одним из двух способов; намотка внахлест или волновая намотка. Обычно используются двухслойные внахлест или волновые обмотки. Двухслойная обмотка означает, что каждый паз якоря будет иметь две разные катушки.
6. Коммутатор и щетки: Физическое соединение с обмоткой якоря осуществляется через устройство коллектор-щетка. Функция коммутатора в генераторе постоянного тока состоит в том, чтобы собирать ток, генерируемый в проводниках якоря.В то время как в случае двигателя постоянного тока коммутатор помогает подавать ток на проводники якоря. Коммутатор состоит из набора медных сегментов, изолированных друг от друга. Количество сегментов равно количеству витков якоря. Каждый сегмент соединен с катушкой якоря, а коммутатор прикреплен к валу шпонкой. Щетки обычно делают из углерода или графита. Они опираются на сегменты коммутатора и скользят по сегментам, когда коммутатор вращается, сохраняя физический контакт для сбора или подачи тока.

Коммутатор

Принцип работы генератора постоянного тока:

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, всякий раз, когда проводник помещается в изменяющееся магнитное поле (ИЛИ проводник перемещается в магнитном поле), в проводнике индуцируется ЭДС (электродвижущая сила). Величину наведенной ЭДС можно рассчитать из уравнения ЭДС генератора постоянного тока. Если в проводнике предусмотрен замкнутый путь, индуцированный ток будет циркулировать внутри пути.В генераторе постоянного тока катушки возбуждения создают электромагнитное поле, а проводники якоря вращаются в поле. Таким образом, в проводниках якоря возникает ЭДС электромагнитного поля. Направление индуцированного тока определяется правилом правой руки Флеминга.

Потребность в коммутаторе с разъемным кольцом:

Согласно правилу правой руки Флеминга, направление индуцированного тока изменяется всякий раз, когда изменяется направление движения проводника. Рассмотрим якорь, вращающийся по часовой стрелке, а проводник слева движется вверх.Когда якорь совершит половину оборота, направление движения этого конкретного проводника изменится на нисходящее. Следовательно, направление тока в каждом проводнике якоря будет переменным. Если вы посмотрите на приведенный выше рисунок, вы узнаете, как меняется направление индуцированного тока в проводнике якоря. Но в коммутаторе с разъемным кольцом соединения проводов якоря также меняются местами, когда происходит реверсирование тока. А значит, на выводах получаем однонаправленный ток.

Типы генератора постоянного тока:

Генераторы постоянного тока можно разделить на две основные категории, а именно; (i) отдельно возбужденный и (ii) самовозбужденный.
(i) С отдельным возбуждением : В этом типе катушки возбуждения получают питание от независимого внешнего источника постоянного тока.
(ii) Самовозбуждающийся : В этом типе катушки возбуждения получают питание от тока, производимого самим генератором. Первоначальная генерация ЭДС происходит из-за остаточного магнетизма в полюсах поля. Генерируемая ЭДС заставляет часть тока течь в катушках возбуждения, тем самым усиливая поток поля и тем самым увеличивая генерацию ЭДС.Генераторы постоянного тока с самовозбуждением можно разделить на три типа —
(а) Последовательная обмотка — обмотка возбуждения последовательно с обмоткой якоря
(b) Шунтирующая обмотка — обмотка возбуждения параллельно обмотке якоря
(c) Составная обмотка — комбинация последовательной и параллельной обмоток

Вы можете узнать больше о типах генераторов / машин постоянного тока здесь.

Узнайте об электростатическом генераторе | Chegg.com

Генератор Ван де Граффа: Этот генератор может создавать токи высокого напряжения и до нескольких миллионов голосов.Это используется для ускорения таких частиц, как протоны, электроны. В основе генератора лежит следующая концепция:

Большая полая сферическая проводящая оболочка с радиусом R заряжена Q. Заряд Q постоянен внутри полой сферы и изменяется вне оболочки с радиусом.

Потенциал вокруг сферы равен [14π∈0QR] [\ frac {1} {{4 \ pi {\ in _0}}} \ frac {Q} {R}] [4π∈0 1 RQ]

Теперь представьте, что небольшая сфера радиусом r и зарядом q помещена внутри полой сферы, потенциал вокруг маленькой сферы равен [14π∈0qr] [\ frac {1} {{4 \ pi {\ in _0}}} \ frac {q} {r}] [4π∈0 1 rq]

Потенциал на конце большой сферы равен [14π∈0qR] [\ frac {1} {{4 \ pi {\ in _0}} } \ frac {q} {R}] [4π∈0 1 Rq]

Взяв заряды q и Q, а также напряжение и разность напряжений разности потенциалов

[V (R) = 14π∈0 (QR + qR)] [V (R) = \ frac {1} {{4 \ pi {\ in _0}}} \ left ({\ frac {Q} { R} + \ frac {q} {R}} \ right)] [V (R) = 4π∈0 1 (RQ + Rq)]

[V (r) = 14π∈0 (QR + qr)] [V (r) = \ frac {1} {{4 \ pi {\ in _0}}} \ left ({\ frac {Q} {R} + \ frac {q} {r}} \ right )] [V (r) = 4π∈0 1 (RQ + rq)]

[V (r) −V (R) = q4π∈0 (1r + 1R)] [V (r) — V (R) = \ frac {q} {{4 \ pi {\ in _0}}} \ left ({\ frac {1} {r} + \ frac {1} {R}} \ right)] [V (r) −V (R) = 4π∈0 q (r1 + R1)]

Если q положительно, разность напряжений также положительна независимо от Q вокруг оболочки.