Генератор принцип работы и устройство: Принцип работы генераторов — Denso

Содержание

Генератор автомобильный – устройство и принцип работы


Смотреть контакты >>

Генератор автомобильный – специальное электрическое устройство, которое преобразовывает в электрический ток механическую энергию. В современных транспортных средствах генераторы служат для постоянной подзарядки аккумуляторов, а также для снабжения электрическим током бортовой автомобильной сети. Автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток, но с помощью специальных приспособлений он преобразуется в постоянный, так как именно на нем и работают все бортовые устройства. Как правило, генератор устанавливается в передней части автомобильного двигателя, а привод осуществляется от шкива коленчатого вала посредством ременной передачи. Существуют гибридные модели генераторов, в которых совмещены функции подзарядки и запуска двигателя, то есть, генератор работает как стартер. На сегодняшний день ведущими производителями автомобильных генераторов считаются компании Delphi, Denso, Bosch.

Автомобильные генераторы могут выпускаться в двух вариантах конструктивного исполнения – традиционном и компактном. Кроме своих геометрических размеров и форм, данные конструкции также некоторым образом отличаются компоновкой и установкой вентиляторов, устройстве выпрямительного узла, приводного шкива, корпуса. Но в каком бы исполнении ни был выполнен

генератор автомобильный, в нем обязательно присутствуют следующие элементы – корпус, статор, ротор, узел со щетками, регулятор напряжения и выпрямительный блок.

Ротор выполняет очень важную функцию, а именно, создает магнитное поле, для чего на его валу расположена обмотка возбуждения, размещенная в двух разнополюсных половинах, и у каждой из которых есть по шесть выступов, называемых клювами. Также на валу ротора установлены два контактных кольца, питающие обмотку возбуждения. Они, как правило, изготавливаются из меди, но могут быть также латунные и реже – стальными. К ним и припаиваются выводы обмотки возбуждения. В зависимости от модели или конструктивного исполнения на валу ротора могут быть две вентиляторные крыльчатки, а также приводной ведомый шкив. Вращается ротор на двух подшипниках, закрепленных в корпусе.

Статор непосредственно и вырабатывает переменный электрический ток, в нем объединяются обмотка и металлический сердечник, собираемый из стальных пластин. Обмотка навивается в специальные пазы, коих насчитывается 36 штук – в этих пазах расположены три обмотки для образования трехфазного соединения. При этом различают два способа укладки – петлевой и волновой. Соединение между обмотками может происходить двумя способами:

  • по схеме «звезда», когда одни концы служат выводами, а другие в одной точке соединяются;
  • схема «треугольник», когда соединение концов осуществляется последовательно.

Большинство конструктивных элементов генератора для автомобиля располагается именно в корпусе. Он собой представляет две крышки, стягивающиеся посредством болтов. Материалом для изготовления корпуса служит алюминиевый сплав – немагнитный, с малым весом и легко отдающий тепло. Для лучшего отвода тепла в крышках проделываются вентиляционные окна.

Как уже говорилось, генератор автомобильный вырабатывает переменный ток. Но так как в системе автомобиля используется постоянный, то предусмотрен специальный выпрямительный блок, преобразовывающий синусоидальное напряжение. Выполнен он в виде пластин, на которых закреплены диоды в количестве шести штук. Помимо этого пластины выполняют роль теплоотводов. Некоторые модели генераторов предусматривают подключение обмотки возбуждения через отдельную группу, куда входят два диода.



Автомобильный генератор устройство и принцип работы

Автомобильный генератор

Генератор автомобильный ‒ это важная часть в конструкции автомобиля, которая напрямую влияет на эффективность работы бортовой сети. Фактически, деталь является источником энергии для каждого электрического устройства, подключенного к электросети.

Если вас интересует, для чего нужен генератор в машине, то основной задачей запчасти является зарядка аккумуляторной батареи. Комплектующая использует энергию от движения транспортного средства, что значительно увеличивает срок работы АКБ.

Для чего нужен генератор в машине

Прежде чем ознакомится с принципом работы и конструкцией запчасти, следует разобраться с ее основными задачами.

Современные автомобили оснащаются большим количеством разнообразного электрооборудования, мощность которого возрастает с каждым годом. Портативные ПК, системы охлаждения, аудиосистемы, освещение ‒ все это требует большого количества энергии, из-за чего цикл заряд-разряд АКБ ускоряется. Поэтому современный автомобильный генератор соответствует целому ряду конструктивных и эксплуатационных целей. Эта запчасть не только подзаряжает аккумулятор, но и во время движения обеспечивает энергией все остальные устройства, подключенные к бортовой сети.

Принцип работы генератора автомобиля и аккумулятора кардинально отличаются. АКБ ‒ это своеобразный резервуар для энергии, где она хранится пока не понадобится. Генератор же передает энергию по мере производства. Проблемы с этой запчастью приводят не только к неисправностям с бортовой сетью, но и к трудностям с пуском ДВС.

Принцип работы автомобильного генератора

Этот элемент транспортного средства отличается достаточно простым принципом действия, который напоминает электрический двигатель, но с точностью наоборот. Двигатель использует электричество для того, чтобы приводить автомобиль в движении. А вот генератор машины пользуется движением для того, чтобы произвести электрическую энергию.

Принцип работы автомобильного генератора условно можно разделить на несколько этапов:

  1. Запускается ДВС.

  2. На виток ротора поступает напряжение через кольцо для контакта и щетки.

  3. Образовывается магнитное поле, которое вращается вслед за ротором. Последний в движение приводит двигатель внутреннего сгорания.

  4. Магнитное поле воздействует с витками статора и создает переменный ток.

  5. Ток поступает на диодный мост, где преобразовывается в постоянный, а после через регулятор напряжения подается в бортовую сеть машины. Там электричество уже используется для питания устройств и заряда аккумуляторной батареи.

Этот небольшой список иллюстрирует то, как работает генератор в машине.

В  генераторе ключевую роль играют статор и ротор

Автомобильный генератор: особенности конструкции

Конструкция запчасти отличается сложностью, поскольку содержит как механические, так и электрические элементы. Такая особенность увеличивает список и виды неполадок, которые могут случиться с комплектующей.

Итак, устройство генератора автомобиля состоит из:

  1. Корпуса ‒ преимущественно изготовляется в виде двух алюминиевых крышек. Корпус защищает внутренние элементы генератора от попадания сторонних веществ: грязи, песка, химических дорожных реагентов и т. д.

  2. Статора ‒ ключевая часть генератора, которая непосредственно участвует в создании электрического тока. Состоит из сердечника и нескольких катушек.

  3. Ротора ‒ этот элемент создает электродвижущую силу на витках статора. При этом ротор обладает своими обмотками, которые называются витками возбуждения. Скорость движения ротора напрямую зависит от скорости оборотов в силовой установке.

  4. Выпрямителя или диодного моста ‒ используется для того, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный. Очень важная запчасть, поскольку устройства в электросети машины работают преимущественно в конкретном диапазоне напряжения.

  5. Шкива ‒ устройство генератора автомобиля невозможно без этого элемента, который передает крутящий момент от ДВС генератору.

  6. Щеточного узла ‒ отличается наличием щеткодержателя и коллектора. Применяется для образования магнитного поля.

  7. Регулятора напряжения ‒ запчасть, которая реагирует на температуру окружающего воздуха. На морозе повышает заряд аккумулятора.

Автомобильный генератор: правила использования

Генератор машины в заводской комплектации ‒ это оптимальная комплектующая для повседневного использования. Инженеры производителя предусмотрели, сколько энергии потребует бортовая сеть при включении всех приборов. К тому же генераторы устанавливаются с запасом, что позволяет подключать к транспортному средству дополнительные устройства ‒ телефоны, планшеты или, например, мини-холодильники.

Другое дело, когда владелец автомобиля вмешивается в работу бортовой сети, желая подключить требовательные устройства. Прежде всего это касается мощных аудиосистем. В таком случае потребуется заново рассчитать мощность приборов и проверить необходимость установки нового генератора.

Также водителю следует ознакомиться с основными неисправностями, которыми отличается генератор автомобильный. Они бывают:

  1. Механическими ‒ поломки касаются преимущественно подвижных механических деталей. Например, шкива, ротора, приводного ремня или щеткодержателя.

  2. Электрическими ‒ это распространенные неполадки, которые значительно снижают эффективность генератора. Если выходит из строя регулятор напряжения или диодный мост, то вслед за такими комплектующими часто ломаются остальные приборы, подключенные к сети. Поэтому так важно регулярно чистить клеммы и следить за надежностью подключений каждого отдельного элемента.

Знания о том, как работает генератор в машине, прежде всего поможет правильно использовать транспортное средство, а также организовать подходящее обслуживание запчасти. Это в свою очередь поможет сэкономить на техобслуживании автомобиля.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока

Мироздание предоставило человечеству триллион способов получить электричество, каждый этап развития характеризуется собственными технологиями. Допустим, исторически первым считают генератор постоянного заряда Ван де Граафа. Неверная точка зрения. Люди пользовались прежде другими разновидностями. Сегодня рассмотрим устройство, принцип работы генератора переменного тока. Приступим.

Работа генераторов электрического тока

Принцип призван создать потенциал относительно Земли, считаемую нулем. Неправильно, но все в мире относительно. Хотя земная поверхность несет заряд, играет роль разница потенциалов меж клеммами генератора и почвой. Стоящий на грунте предмет обволакивается полем планеты, считаем постулат верным. Первым изобретен генератор постоянного тока. Скорее напряжения. Вольтаж получался фантастический, тока приборчик давал мало. Принцип действия прост:

Принцип действия генератора

  1. Лента трется, локально формируется заряд.
  2. Путем конвейерного механизма участок достигает токоснимателя.
  3. Проводимостью клеммы вида шара плотность уравнивается.

В результате сфера приобретает заряд, плотностью равный локальному ленты. Понятно, такие генераторы не слишком удобны, в 1831 году Майкл Фарадей создает нечто новое. Пользуясь намагниченной лошадиной подковой, вращающимся медным диском получил электричество по-иному: явлением магнитной индукции. Ток выходил переменный. Следовательно, поле перестало быть статическим, став электромагнитным. Поясним:

  • В природе часто встречаются заряды электричества положительного или отрицательного знака, никто не сумел разыскать отдельно полюсы магнита.
  • Переменное электрическое поле вызывает соответствующий отклик эфира. Выражен продуцированием переменной магнитной составляющей в плоскости перпендикулярной исходной.

Процесс продолжается беспрерывно, называется электромагнитной волной. Осваивает свободное пространство прямолинейно, пока энергия затухает. Что касается проводов, электричество распространяется сравнительно просто. Но! Пока кабель снабжен оплеткой. Экран пропал, зануление (заземление) отсутствует – волна начинает излучаться. Эффект эксплуатируют беспроводные отвертки-индикаторы, помогают установить (локализовать) источники помех промышленной частоты 50 Гц. И если системный блок компьютера не заземлен, при помощи вещички можно легко исправить недочет.

Помогает проверить вредоносное излучение дисплеев. Частота 50 Гц легко излучается проводами. Аспект увеличивает расходы электростанций (потери), вредит здоровью граждан. Как возникает энергия в генераторе Фарадея? Объясняли школьные учителя: при вращении рамки в поле магнита индукция через площадь меняется, наводится электрический ток.

Механическая энергия движения преобразуется в электрическую. Догадались, человечество эксплуатирует:

  1. Падение с плотины вниз масс воды.
  2. Энергию пара тепловых, атомных электростанций.

Два главнейших механизма получения энергии. Электричество становится движение лопасти турбины генератора. Природа родила устройства, сжигающие дизельное топливо, керосин, принцип действия мало отличается. Разница ограничена мобильностью, скоростью вращения лопасти.

Выработка электрической энергии городов

Посмотрим устройство генератора тока ГЭС. Для накопления потенциальной энергии движимой руслом реки водами воздвигается плотина. Уровень вверх по течению быстро начинает подниматься. Чтобы избежать прорыва (любого типа), часть многотонной массы стравливается (кое-где ставят специальные шлюзы пропускать рыбу на нерест). Полезная часть течения проходит сквозь направляющий аппарат. Знакомые с устройством реактивных двигателей, поняли речь. Направляющим аппаратом называется конфигурация створок, изменением положения регулируется количество проходящей среды (водя).

Говорили в обзорах, регламентированы жесткие требования на частоту вырабатываемого электричества. Ученые просчитали: можно достичь при нынешнем уровне развития, применяя массивные лопасти, на которых не сказываются малые удары волн. Учитывается средняя масса проходящей воды, мелкие скачки скрадываются несусветной массой винта. Очевидно, имея весомые габариты, скорость вращения бессильна составить 50 Гц (3000 об/мин). Лопасть делает 1-2 об/мин.

Линии электропередач

Винт вращает ротор генератора. Движущаяся ось, усаженная обмотками возбуждения. Катушки, сквозь которые пропускается постоянный ток для создания устойчивого магнитного поля. Излучения не происходит, значение напряженности постоянное (см. выше). Наблюдаются неявные флуктуации, результат не отражается на сути процесса: валу образован несколькими вращающимися магнитами.

Возникает тонкий момент: как получить частоту 50 Гц. Быстро пришли к выводу: выпрямлять переменный ток, после ставить инвертор обратного преобразования невыгодно. Вдоль статора расположили множество проволочных катушек (рамка из опытов Фарадея), в которых будет наводиться индукция. Путем правильной коммутации с генератора удается снять нужные 230 вольт (на деле стоят еще понижающие трансформаторы) с частотой 50 Гц. Генераторы дают три фазы, сдвинутые на 120 градусов. Возникает новый вопрос – обеспечить стабильность. Подавать дозированное количество воды, пока лопасть набирает скорость? Практически невозможно, поступают следующим образом:

  1. Помимо токосъемных катушек статоре содержит возбуждающие.
  2. Туда подается напряжение частоты, позволяющей лопасти набрать нужную скорость.
  3. Получается фактически громадный синхронный двигатель.

Начальный разгон нагоняется потоком воды, вспомогательное напряжение придерживает винт, пытающийся превысить заданную скорость. Вода фактически толкает махину, напряжение возбуждения послужит регуляции (понятно, на статор подается переменный ток). Требуется получить больше мощности, направляющий аппарат плотины чуть приоткрывается. Масса воды становится более солидной, непременно сорвала бы обороты. Приходится увеличивать ток возбуждения статора, контролирующее поле становится сильнее, ситуация остается в нормальных пределах.

Двигатель внутреннего сгорания Катерпиллер, вращающий генератор

Мощность генератора возрастает. А напряжение, поддерживается уровень? По закону электромагнитной ЭДС Фарадея напряжение определено скоростью изменения магнитного поля, числом витков. Получается, конструктивно выбирая площадь катушек, длину кабеля, задаем выходное напряжение генератора. Разумеется, каждый должен иметь свою скорость вращения лопасти. Выдерживается током возбуждения ротора. При возрастании мощности увеличивается ЭДС. Рост тока возбуждения повышает скорость изменения магнитной напряженности поля.

Нужен способ поддержания прежних параметров. Зачастую становятся развязывающие трансформаторы с переменным коэффициентом передачи. Потребитель меняет ток, напряжение остается постоянным. Обеспечиваются заданные стандартами параметры. Устройство генератора переменного тока основано на возбуждении обмоток статора, остальное сводится к методикам регуляции параметров.

Регулировка параметром генераторов переменного тока

В простейшем случае мощность не поддается изменению. В бытовых (мелких генераторах) схема отслеживает напряжение, меняется значение тока возбуждения. Редко ситуация на руку потребителю. Расходуется солярка. Получается, тратится прежняя энергия, часть рассеивается пространством. Не страшно, когда возвращаем Земле часть скорости реки, жечь топливо задаром редкий скупец захочет.

Читатели поняли: обороты сорвутся, если не уменьшить подачу воды, газа, пара – в общем, движущей силы. Отслеживает отдельная цепь регуляции, снабженная регулировочными механизмами. Частному дому лучше создать систему аккумуляторную, сегодня имеется возможность 12 вольтами постоянного тока питать освещение, ноутбуки, многие другие приборы. Сеть возможно оборудовать отводом для периодического заряда батарей. Методик, как помним, две:

Простая схема работы генератора

  1. С постоянным током. Напряжение варьируется, каждый час заряжается одна десятая емкости. Длительность процесса – 600 минут.
  2. С постоянным напряжением. Ток падает по экспоненте, вначале составит сравнительно большие величины. Главный недостаток методики.

Принцип действия генератора переменного тока позволит вести подзарядку аккумуляторов, руководствуясь необходимостью. Понятно, потребуется цепь гальванической развязки перед каскадом батарей. Можно догадаться из прочитанного, ГЭС применяют устройства с подстраиваемым коэффициентом трансформации. Методики реализации затеи могут быть разными:

  1. Широкое распространение получили трансформаторы с коммутируемыми обмотками. Число витков может меняться путем переключения контакторами цепей.
  2. Более плавный коэффициент обеспечивает скользящий контакт. Здесь витки одной катушки зачищены, токосъемник бегает взад-вперед, меняя число рабочих витков. Понятно, большой ток пропустить сложно, будет возникать искра, в случае ГЭС станет дугой. Скорее устройство регулирования сравнительно малых мощностей.

Из сказанного следует: ток возбуждения ротора ГЭС логично менять скачками в такт переключению обмоток регулирующего трансформатора. Потом происходит плавная подстройка, параметры напряжения приходят в норму. Рассказали в общих чертах, как работает генератор переменного тока. Стоит отметить: конструкцией многообразие не исчерпано. Описанный вид устройств составляет костяк семейства под названием синхронные генераторы переменного тока. Обеспечивают города, по большей части, энергией.

Асинхронный генератор переменного тока

Асинхронные генераторы отличаются отсутствием электрической связи меж статором и ротором. Скорость регулируется направляющим аппаратом. Сообразно стабильность частоты падает, амплитуда напряжения также носит непостоянный характер. В результате можно отметить относительную простоту конструкции асинхронного генератора переменного тока, стабильность параметров не блещет хорошими показателями.

Отличительной чертой назовем способность недостатков асинхронных двигателей плавно перекочевывать, заражая новые устройства. Очевидно, для снабжения потребителей энергией регулируют частоту тока, мощность получается случайной. Хотя, если генератор находится в относительно постоянном окружении, сказанное не окажется большой проблемой.

устройство и принцип работы. Технические характеристики и виды приборов

Что такое генератор переменного тока, и кто его изобрел

Генератор переменного тока представляет собой специализированную электрическую установку, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Последняя обладает переменной характеристикой. Само превращение основано на механическом вращении катушки из проволоки внутри магнитного поля.

К сведению! Практически все современные генераторы используют для получения электроэнергии вращающееся магнитное поле, а не катушку.

Как уже было сказано, электрический ток вырабатывается не только при механическом движении катушки в поле магнита, но и тогда, когда силовые линии магнита, находящегося во вращательном движении, пересекают витки катушки. Таким образом появляющиеся электроны начинают свое движение к положительному полюсу магнита, а сам электроток протекает от плюсового полюса к минусовому.

Ток индуцируется в проводнике (катушке). Его течение отталкивает магнит, когда рамка катушки подходит к нему, и отталкивает его, когда рамка удаляется. Его говорить проще, то ток каждый раз меняет свою ориентацию относительно полюсов магнита. Это и вызывает такое явление, как переменный электрический ток.

Данное приспособление появилось еще в 1832 г. благодаря стараниям Н. Тесла. Именно тогда был создал самый первый однофазный синхронный генератор переменного электрического тока. Самые первые установки производили только постоянный ток, а рассматриваемый генератор переменной характеристики некоторое время не мог найти своего практического применения. Это длилось не долго, так как люди быстро поняли, что переменный ток использовать гораздо практичнее, чем постоянный.

Обратите внимание! Преимущество новой технологии заключалось в том, что такой электроток было легче выработать, а на обслуживание приборов уходило в разы меньше времени и ресурсов, чем на аналоги, работающие на постоянном токе.

Именно благодаря переменному току и его генератору смогли появиться на свет такие электроприборы, как радиоприемник, магнитофон и другие более поздние автоматические и электротехнические установки, без которых представить жизнь современного человека нельзя.

Превращение механической энергии в электрическую

Любой генератор работает по принципу магнитной индукции. Самый простой генератор переменного тока можно представить, как катушку, которая вращается в магнитном поле. Также есть вариант, при котором катушка остается неподвижной, но магнитное поле только её пересекает. Именно во время этого движения и вырабатывается переменный ток. По такому принципу функционирует огромное количество генераторов во всем мире, объединенных в систему электроснабжения.

Базовые принципы

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

  • Работают такие устройства за счет электромагнитной индукции, когда при вращении в магнитном поле катушки из токопроводящего материала (обычно медная проволока), в ней возникает электродвижущая сила (ЭДС).
  • Ток начинает образовываться в тот момент, когда проводники начинают пересекать магнитные линии силового поля.
  • Причем пиковое значение ЭДС в проводнике достигается при прохождении им главных полюсов магнитного поля. В те моменты, когда они скользят вдоль силовых линий, индукция не возникает и ЭДС падает до нуля. Взгляните на любую схему из представленных – первое состояние будет наблюдаться, когда рамка примет вертикальное положение, а второе – когда горизонтальное.
  • Для лучшего понимания протекающих процессов нужно вспомнить правило правой руки, изучавшееся всеми в школе, но мало кем помнящееся. Суть его заключается в том, что если расположить правую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее со стороны ладони, большой палец, отведенный в сторону, укажет направление движения проводника, а остальные пальцы будут указывать на направление возникающей в нем ЭДС.
  • Взгляните на схему выше, положение «а». В этот момент ЭДС в рамке равно нулю. Стрелочками показано направление ее движения – часть рамки А двигается в сторону северного полюса магнита, а Б – южного, достигнув которых ЭДС будет максимальным. Применяя описанное выше правило правой руки, мы видим, что ток начинает течь в части «Б» в нашу сторону, а в части «А» – от нас.
  • Рамка вращается дальше и ток в цепи начинает падать, пока рамка снова не займет горизонтальное положение (в).
  • Дальнейшее вращение приводит к тому, что ток начинает течь в обратном направлении, так как части рамки поменялись местами, если сравнивать с начальным положением.

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

Переменный ток


В его честь была названа частота тока

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

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

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

Устройство и конструкция генератора переменного тока

Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:

  • Раму, к которой закреплен статор с электромагнитными полюсами. Изготовлена она из металла и должна выполнять защитную функцию всех элементов механизма.
  • Статор, к которому крепится обмотка. Изготавливается он из ферромагнитной стали.
  • Ротор – подвижный элемент, на сердечнике которого располагается обмотка, образующая электрический ток.
  • Узел коммутации, который отводит электричество с ротора. Представляет собой систему подвижных токопроводящих колец.

В зависимости от назначения, генератор имеет определенные особенности конструкции, но существуют два компонента, которыми обладает любое устройство, конвертирующее механическую энергию в электричество:

  1. Ротор – подвижная цельная деталь из железа;
  2. Статор – неподвижный элемент, который изготовлен из железных листов. Внутри него есть пазы, внутри которых располагается проволочная обмотка.

Для получения большей магнитной индукции, между этими элементами должно быть небольшое расстояние. По своей конструкции генераторы бывают:

  • С подвижным якорем и статическим магнитным полем.
  • С неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

В настоящее время более распространено оборудование с вращающимися магнитными полями, т.к. значительно удобнее снимать электрический ток со статора, чем с ротора. Устройство генератора имеет немало сходств с конструкцией электродвигателя.

Основные рабочие части и их подключение

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

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

Устройство и принцип действия генератора переменного тока

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


Трехфазные генераторы переменного тока и устройство их

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

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

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

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

Синхронный генератор электрического тока и принцип действия этого устройства

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

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

Принцип работы электрогенератора

В основу работы агрегатов, преобразующих энергию, положен закон Фарадея об электродвижущей силе (ЭДС). Учёный открыл закон, который объяснил природу появления тока в металлическом контуре (рамке), вращающемуся в однородном магнитном поле (явление индукции). Ток возникает также при вращении постоянных магнитов вокруг металлического контура.

Простейшая схема генератора представляется в виде вращающейся металлической рамки между двумя разно полюсными магнитами. На оси рамки помещают токосъёмные кольца, которые получают заряд электрического тока и передают его дальше по проводникам.

В действительности статор (неподвижная часть прибора) состоит из электромагнитов, а ротором служит группа рамных проводников. Устройство представляет обратный электромотор. Электродвигатель поглощает электрический ток и заставляет вращаться ротор. Электрический генератор, преобразовывающий кинематическую энергию механического вращения в ЭДС, называют индукционным генератором.

Технические характеристики генератора постоянного тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Реакция якоря

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

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

ЭДС

Электродвижущая сила (ее значение) пропорциональна магнитному потоку, числу проводников (активных) в обмотках, частоте вращения якоря. Если менять последние параметры, то можно легко управлять значением ЭДС. Последнее относится и к напряжению. Нужный результат достигается методом изменения частоты вращения якоря.

Мощность

Выделяют полезную и полную мощности устройства. При постоянной электродвижущей силе полная мощность находится в прямо пропорциональной зависимости от тока: P=EIa. Полезная, которая отдается в цепь, Р1=UI.

КПД

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

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

Описание схем

Для получения связанной трехфазной системы, обмотки электрогенератора нужно соединить между собой одним из двух способов:

“Звезда”

Соединение “звездой” предусматривает электрическое соединение концов всех обмоток в одной точке. Точка соединения называется “нулем”. При таком соединении нагрузка к генератору может быть подключена 3 или 4 проводами.

Провода, идущие от начала обмоток называются линейными, а провод, идущий от нулевой точки – нулевым. Напряжение между линейными проводами называют линейным.

Линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза.

Напряжение между нулевым и любым из линейных проводов называется фазным. Фазные напряжения равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на угол, который равен 120 градусов.

Особенностью схемы является также равенство линейных и фазных токов.

Наиболее распространена 4 проводная схема – соединение “звездой” с нейтральным проводом. Она позволяет избежать перекоса фаз в случае подключения несимметричной нагрузки, например, на одной фазе – включена активная нагрузка, а на другой – емкостная или реактивная. При этом, обеспечивается сохранность включенных электроприборов.

“Треугольник”

Соединение “треугольником” – это последовательное соединение обмоток трехфазного генератора: конец первой обмотки соединяется с началом второй, ее конец – с началом третьей, а конец последней – с началом первой.

В этом случае, линейные провода отводятся от точек соединения обмоток. При этом, линейное напряжение равно фазному, а величина линейного тока в 1,73 раза больше фазного.

Все упомянутые зависимости справедливы только при равномерной нагрузке фаз. При неравномерной нагрузке фаз, их необходимо пересчитывать аналитическими или графическими методами.

Назначение генератора переменного тока

Переменные генераторы тока применяют уже достаточно давно. За последние годы сфера применения стала еще более обширной. Используются такие приборы не только в промышленных, но и в бытовых целях. Производственные электроустановки представляют собой самый выгодный вариант для генерации электроэнергии, используемой на заводах и предприятиях, учебных учреждениях, торговых центрах и т. д. Также такие генераторы позволяют значительно ускорить строительство того или иного сооружения в тех местах, где нет возможности провести линию электропередачи.

В быту такие устройства также применяются. Они обладают более компактными размерными характеристиками и универсальностью. Часто их используют для питания частных домов, дачных участков или коттеджей.

Обратите внимание! Бытовые и производственные генераторы перемененного тока пользуются популярностью практически во всех сфера жизни человека. Особенно они полезны там, где постоянно возникают перебои с подачей электроэнергии или ее нет вообще.

Классификация и виды агрегатов

Все электрогенераторы можно распределить по критерию работы и по типу топлива, из которого и образуется электроэнергия. Все генераторы делятся на однофазные (выход напряжения 220 Вольт, частота 50 Гц) и трехфазные (380 Вольт с частотой 50 Гц), а также по принципу работы и типу топлива, которое конвертируется в электричество. Ещё генераторы могут использоваться в разных сферах, что определяет их технические характеристики.

По принципу работы

Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.

Асинхронные генераторы

Асинхронные двигатели — это приборы, которые работают в тормозящем режиме. В данной ситуации ротор выполняет вращения только в одном направлении, совпадающем с движением магнитного поля, но немного опережает его.

Обратите внимание! Такие установки практически не подвержены коротким замыканиям и обладают повышенной защитой от воздействия внешних факторов.

Синхронные электрогенераторы

Синхронный генератор переменного тока конструктивно состоит из двух частей — подвижного ротора и неподвижного статора.

При вращении ротора, представляющего собой электромагнит с сердечником и обмоткой возбуждения, подключенный к внешнему источнику питания при помощи щеточного механизма, в обмотке статора индуцируется ЭДС, которая подается на выходные клеммы генератора. Такая конструкция исключает необходимость применения скользящих контактов, что существенно упрощает конструкцию агрегата. Изначально магнитный поток возбуждается от стороннего возбудителя, закрепленного на общем валу и подключаемого к системе при помощи муфты.

В синхронных электрогенераторах малой мощности обмотка возбуждения запитывается за счет выпрямленного тока. При этом электрическая цепь образуется за счет активации трансформаторов, входящих в цепь нагрузки. Туда же включен и полупроводниковый выпрямитель. В состав основной электрической цепи входят:

  • обмотка возбуждения;
  • регулировочный реостат.

Основная особенность синхронного генератора — частота генерируемого электрического тока пропорциональна скорости вращения ротора.

Инверторные генераторы

Инверторный электрогенератор — это обычный асинхронный генератор, на выходе которого установлен дополнительный стабилизатор выходных параметров.

Работает он следующим образом: вырабатываемое асинхронным генератором напряжение поступает в инвертор, где сначала выпрямляется, а затем из полученного постоянного напряжения формируются импульсы заданной частоты и скважности. На выходе устройства эти импульсы преобразуются в синусоидальное напряжение с почти идеальными техническими характеристиками.

Автономность

Главное преимущество, которым обладает электрический генератор, – это его полная независимость от централизованных поставщиков энергии. Автономность электротехнического оборудования бывает стационарной и мобильной.

Стационарные

Обычно это генераторные станции, работающие от дизельных двигателей. Станции используют для электроснабжения потребителей в местах, удалённых от централизованных электрических сетей.

Стационарные генераторные станции необходимы для обеспечения током производственных процессов там, где даже кратковременные перебои поставки электроэнергии недопустимы.

Мобильные

Электрогенераторы мобильного типа выполнены в виде компактных аппаратов, которые можно перемещать в пространстве. Передвижные станции используют для электросварки, местного освещения, снабжения током бытовых электроприборов и многое другое.

Оборудование включает в себя двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине или дизельном топливе. Агрегаты имеют различные габариты. Компактный аппарат может транспортировать один человек. Существуют мобильные агрегаты, которые устанавливаются на специальном автомобильном прицепе.

Режимы работы

В зависимости от того, в каком режиме эксплуатируются агрегаты, их подразделяют на основные и резервные.

Основные

Аппараты предназначены для работы в постоянном режиме. Мощные электрогенераторы с дизельными двигателями относят к промышленным установкам. Устанавливаются там, где требуется получение электроэнергии круглосуточно.

Резервные

Само название агрегатов говорит о применении их в исключительных случаях – при внезапном отключении централизованного электроснабжения. Генераторы могут включаться в работу при срабатывании реле, реагирующего на исчезновение напряжения в электросети централизованного источника. Резервные аппараты рассчитаны на беспрерывную работу в течение нескольких часов.

Схемы подключения

Собственно, даже не схемы включения, а варианты. Их, как правило, три:

      • Автоматическое включение. В этом случае устанавливается специальный блок аварийного включения. Как только отключают напряжение в сети, блок подаёт команду на запуск генератора и переключает сеть с внешнего источника питания, на генераторную установку.
      • Ручное включение. В этом случае, пользователь сам проводит операцию переключения с внешнего источника питания на генераторную установку и вручную запускает генератор.
      • Синхронная работа. Такой режим, в основном используется на крупных станциях, генераторы которых объединены в одну сеть. Все генераторы этой сети работают синхронно, с одной частотой, с одной очерёдностью фаз и с одинаковым напряжением на обмотках статора.
Однофазный генератор

Здесь я подробно останавливаться не буду. Такие устройства сейчас можно встретить в любом магазине инструментов. Если однофазный генератор используется как запасной источник электроэнергии, то подключается к домовой сети, как правило, посредством рубильника. То есть, одновременно внешний источник питания и генератор на одну сеть не могут – либо то, либо другое. Во-первых, незачем, во-вторых, это сильно усложнило бы и увеличило стоимость бытовых генераторов. Единственное, на чём могу здесь остановиться, это включение однофазного генератора в трёхфазную сеть.

Включение однофазного генератора в трёхфазную сеть

Однако у такого метода есть свой недостаток. Трёхфазные двигатели в такой сети работать не будут, если же их включить, то очень быстро нагреются и выйдут из строя.

Трехфазный генератор

Трёхфазные генераторы могут быть бытовыми и промышленными. Устройство генератора трёхфазного тока в бытовом варианте практически ничем не отличается от однофазного, как и схема включения. Единственное условие при включении бытового генератора в сеть, если в такой сети имеются трёхфазные двигатели – соблюдать очередность фаз. В случае же, если нагрузка в доме однофазная, то такой предосторожностью можно пренебречь.

Устройство генератора трёхфазного тока в промышленном варианте – это устройство, оснащенное автоматическим пуском и иногда может быть оснащено устройством синхронизации. Подключение таких генераторов лучше доверить специалистам.

Ну а бытовой генератор точно так же, как и однофазный включается в сеть через рубильник. Следовательно, в зависимости от положения рубильника работает либо внешний источник питания, либо генератор.

По типу топлива двигателя

Удаленность от электросети с появлением генераторов больше не становится препятствием для пользования электроприборами.

Газовый генератор

В качестве топлива здесь используется газ, во время сгорания которого и вырабатывается механическая энергия, которая затем заменяется электрическим током. Преимущества использования газогенератора:

  • Безопасность для окружающей среды, ведь газ при сгорании не выделяет вредных элементов, копоти и токсичных продуктов распада;
  • Экономически это очень выгодно – сжигать дешевый газ. В сравнении с бензином, это обойдется значительно дешевле;
  • Подача топлива осуществляется автоматически. Бензин и дизельное топливо требуется по мере необходимости подливать, а газовый генератор обычно подключают к системе газоснабжения;
  • Благодаря автоматике, аппарат приходит в действие самостоятельно, но для этого он должен располагаться в теплом помещении.
Дизельный генератор

Эту категорию составляют преимущественно однофазные агрегаты мощностью 5 кВт. 220 Вольт и частота 50 Гц являются стандартными для бытовой техники, поэтому дизельный аппарат неплохо справляется со стандартной нагрузкой. Как можно догадаться, для его работы требуется дизельное топливо. Почему стоит выбрать именно дизельный электрогенератор:

  • Относительная дешевизна топлива;
  • Автоматика, позволяющая автоматически запускать генератор при прекращении подачи электрического тока;
  • Высокий уровень противопожарной безопасности;
  • В течении длительного периода времени агрегат на дизеле способен проработать без сбоев;
  • Внушительная долговечность – некоторые модели способны работать в общей сумме 4 года непрерывной эксплуатации.
Бензиновые

Бензиновые генераторы в основной своей массе изготавливают мощностью, не превышающей 20 кВт. Устройства используют для аварийного обеспечения электричеством загородных домов, дач, а также для питания ручных электроинструментов, небольших станков и прочее. Генераторы могут поддерживать освещение придомовой территории, автомобильной стоянки и торговых площадей.

Дополнительная информация. Стандартное топливо для агрегатов – это бензин марки АИ-92. Кратковременно можно заливать в бак оборудования бензин АИ-76 и АИ-95.

Бензиновые генераторы переменного тока могут быть мобильными и стационарными. Особо мощные тяжёлые установки оснащают колёсной парой. В зависимости от модели, устройства оснащают ручным запуском или стартером. Для понижения шумности работы двигателя внутреннего сгорания аппарат помещают в звукопоглощающий кожух.

Способы возбуждения обмотки

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

Тут можно выделить 4 типа:

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

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

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

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

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

Генераторы с параллельным возбуждением: схема, устройство, принцип работы

У генератора с параллельным включением обмотки возбуждения, в принципе, тоже неплохие нагрузочные характеристики, хотя и несколько хуже, чем у схем с независимым возбуждением – 10-30%. У схем с зависимым возбуждением есть одна особенность, для того, чтобы произошло возбуждение, металл генератора должен иметь остаточную намагниченность. Достаточно 2-3% остаточной намагниченности чтобы запустился процесс самовозбуждения. Конечно же, при этом направление обмотки возбуждения должно совпадать с направлением поля остаточной намагниченности.

Якорь генератора раскручивают до номинальных оборотов, за счет остаточного намагничивания происходит самовозбуждение, то есть, в контуре генератор-обмотка возбуждения появляется ЭДС, появляется небольшой ток. Он увеличивает ЭДС, следовательно, ток снова увеличивается и так происходит до тех пор, пока не будет достигнут баланс между падением напряжения в обмотке генератора и падением напряжения в обмотке возбуждения.

В работе генератора есть одна особенность. Если плавно увеличивать нагрузку вплоть до короткого замыкания, то в какой-то момент мощность генератора достигнет пиковых значений, затем пойдет на спад. По сути, если в момент номинальной загрузки генератора устроить короткое замыкание, то ничего страшного не произойдет. Но если это сделать при небольшой нагрузке, то ток короткого замыкания достигает критических значений 8-10 Iн, а значит, такие генераторы крайне настоятельно рекомендуется защищать от короткого замыкания любым доступным способом.

Такие генераторы получили наибольшее распространение, поскольку не требуют внешних источников питания, имеют неплохую нагрузочную способность и позволяют контролировать ток возбуждения.

Генераторы с последовательным возбуждением: схема, устройство, принцип работы

Поскольку ток обмотки возбуждения в данном случае равен току в цепи, а значит, достигает больших значений, обмотка возбуждения выполняется толстым проводом и имеет меньшее количество витков, чем в предыдущих двух схемах. Принцип работы такой же, как и у предыдущей схемы. Обмотка и поле остаточной намагниченности должны совпадать по направлению. При раскручивании якоря до номинальной частоты возникает ЭДС, поднимается ток и дальше по нарастающей, пока не будет достигнут баланс.

Но здесь есть один небольшой нюанс. Ток обмотки возбуждения изменяется от тока нагрузки, и регулировать ток возбуждения возможности нет. А это приводит к тому, что очень сильно изменяется и напряжение. Здесь мы получаем самый настоящий генератор тока, а не напряжения. Именно поэтому область применения генератора с последовательным возбуждением сильно ограничена.

Со смешанным возбуждением

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

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

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

Опции и возможности бытовых электрогенераторов

Для удобства эксплуатации производители оснащают свою продукцию рядом полезных опций, среди которых можно выделить:

  • устройство автоматического запуска агрегата при отключении электроэнергии;
  • наличие встроенного УЗО, отключающего устройство от электросети при пробое изоляции и появлении тока утечки;
  • контроль параметров и отображение их на дисплее;
  • защита от перегрузки.

При подключении к электрогенератору нагрузки, величина которой буде ниже паспортной, агрегат начнет «съедать» часть жидкого топлива впустую, не используя полностью свои возможности.

Не будет лишним наличие в комплекте поставки специального шумогасящего кожуха, топливного бака увеличенного объема, кожуха, защищающего агрегат от воздействия низкой температуры и пр.

Особенности установки

Потенциальный владелец генератора переменного тока перед приобретением должен озаботиться подготовкой места для его установки. Независимо от того, где будет установлен такой агрегат, в помещении или на свежем воздухе, для него понадобится ровная и твердая площадка. Установка электрогенератора на неровной площадке приведет к увеличению вибрации, что ускорит износ деталей и может спровоцировать выход дорогостоящего устройства из строя.

Устанавливая генератор в помещении, важно предусмотреть наличие вытяжной вентиляции. Кроме того, во время работы агрегата рекомендуется оставлять дверь помещения открытой, что в свою очередь потребует установить в дверном проеме решетку, перекрывающую посторонним, а главное детям, доступ в опасную зону.

Соединяют электрогенератор с электросетью в строгом соответствии с требованиями, изложенными в инструкции по эксплуатации. При этом электрический кабель необходимо подключить после вводного автомата и электросчетчика.

Применение генераторов переменного тока на практике

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

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

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

Автомобильные генераторы


На фото — электрический генератор для автомобиля

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


Принципиальная схема автомобильного генератора

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

Функции генератора

При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).

Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.

Устройство генератора

Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.

В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.

В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор — главный элемент источника питания.

В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны — около приводного вала и контрольных колец соответственно.

Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.

Основные параметры и характеристики

Для любого электрогенератора важны такие характеристики как:

  1. КПД, %;
  2. напряжение, В;
  3. выдаваемый ток, А;
  4. частота и направление вращения ротора, об/мин;
  5. мощность, Вт (Ватты).
Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:

  • малая мощность и эффективность;
  • необходимость в постоянном контроле и обслуживании;
  • небольшой срок службы.

Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Принцип работы генератора

Главный потребитель электроэнергии еще на запуске машины — стартер. При этом стоит заметить, что при впрыске топлива в мотор сила тока способна вырасти сразу до сотни ампер, если не больше. В таком режиме оборудование транспортного средства получает электроэнергию только от аккумулятора, который, как уже было отмечено ранее, быстро разряжается.

Как только двигатель начинает работать, на смену батарее приходит генератор, который тут же направляет электроэнергию для работы электрических систем, датчиков и других устройств.

При работе двигателя внутри машины происходит непрерывная зарядка аккумулятора, а также обеспечивается работоспособность электрооборудования, и со всем этим справляется автогенератор. Если он неожиданно выйдет из строя, то батарея машины, проработав небольшое количество времени, быстро сядет, и железному коню потребуется ремонт.

Режимы работы

Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:

  • В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
  • После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
  • После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе. Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.
Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько “вредных” советов, как быстро и без проблем “сжечь” генератор:

  1. Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
  2. Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте!!! Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
  3. “Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
  4. “Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
  5. Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
  6. “Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!
Основные неисправности автомобильного генератор

Электрогенераторы для автомобилей надежные, но неисправности все же случаются. Они бывают:

  • механические;
  • электрические.

К механическим относится:

  • износ ремня привода, щеток, контактных колец, шкива, подшипников;
  • разрушение корпуса, болтов крепления, пружин.

Обнаружить их просто по стукам и другим посторонним шумам. Ремонт сводится к замене неисправных деталей.

Чаще случаются электрические неисправности:

  • нарушение функциональности или выход из строя регулятора напряжения;
  • обрывы, замыкания обмоток на роторе/статоре;
  • пробой выпрямителя;
  • сбои функциональности реле.

Для определения неисправностей необходимо знать характерные признаки:

  • на панели мигает и горит непрерывно лампа разряда аккумуляторной батареи;
  • фары горят тускло, во время работы двигателя слышен дребезжащий звук;
  • из генератора слышен звук, напоминающий писк, вой.

Неисправную деталь желательно выявить сразу. Если пробит регулятор напряжения, аккумуляторная батарея постоянно перезаряжается. При неисправных кольцах или щетках аккумулятор перезаряжается или недозаряжается, быстро требуется замена.

Чтобы самостоятельно провести диагностику и ремонт, необходимо хорошо знать, из чего состоит генератор, как расположены детали, для чего каждая предназначена, как работает. Сначала проверяется предохранитель, потом расположение агрегата, целостность корпуса, ремня, проводки, вращение ротора, контактные кольца, щетки.

Из механических повреждений самым частым считается износ подшипников. Необходимо их снять, оценить состояние посадочных мест, при необходимости заменить на новые. Свист во время разгона свидетельствует о проблемах с ремнем. Заменить его тоже не совсем просто.

Проверка обмоток ротора проводится мультиметром, сопротивление должно быть 1,8-5 Ом. Если цифра меньше, на витках короткое замыкание, если больше, обмотка оборвана. Чтобы проверить обмотки статора, необходимо отсоединить их от выпрямителя. Об отсутствии у обмоток контакта с корпусом свидетельствует бесконечное значение на приборе.

Диоды выпрямителя тоже проверяются мультиметром, меняя щупы местами. Полупроводниковая деталь неисправна, если показания при проверке не зависят от расположения щупов. Диодный мост нужно менять полностью, если окислились контакты.

Современный автомобильный генератор достаточно сложный, для проверки, диагностики, ремонта лучше обратиться к опытным специалистам, обладающим необходимыми знаниями, использующим при работе специальный стенд, заменяющим неисправные детали на соответствующие оригинальные.

Генератор на жидком топливе

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

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

Интересно знать! Если к генератору подключить нагрузку, которая будет ниже рабочей, то он не будет использовать свою мощность на полную, съедая часть жидкого топлива впустую.На рынке представлен большой выбор подобных агрегатов, рассчитанных на разную мощность. Они пользуются большой популярность за счет своей мобильности. При этом инструкция по пользованию предельно проста – заливаем своими руками топливо, запускаем двигатель поворотом ключа и подключаемся…

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

Вывод

Таким образом, существует огромное количество видов генераторов переменного тока, которые используются в той или иной жизненной ситуации. Они обладают всевозможными видами защиты от перегрузок, перегрева, токов КЗ. Основной принцип работы заключается в преобразовании энергии различного типа в электрическую.

Источники

  • https://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka
  • https://odinelectric.ru/equipment/kak-ustroen-generator-peremennogo-toka
  • https://Elektrik-a.su/elektrooborudovanie/generatory/ustrojstvo-generatora-peremennogo-toka-1009
  • https://amperof.ru/elektropribory/chto-takoe-generator.html
  • https://www.asutpp.ru/generator-postoyannogo-toka.html
  • https://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-postoyannogo-toka
  • https://househill.ru/kommunikacii/electrika/stabilizatory/generator-peremennogo-toka.html
  • https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/ustrojstvo-i-princip-dejstviya-generatorov-peremennogo-toka/
  • https://uelektrika.ru/osnovy-yelektrotekhniki/ustroystvo-generatora-toka/
  • https://TechAutoPort.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/istochniki-pitaniya/generator.html
  • https://AutoTopik.ru/obuchenie/1309-princip-raboty-generatora.html
  • https://VazNeTaz.ru/avtomobilnyj-generator
  • https://promercedes.ru/informatsiya/iz-chego-sostoit-avto-generator
  • https://avtonov.info/avtomobilnyj-generator-ustrojstvo-naznachenie-i-neispravnosti
  • https://motorsguide.ru/gadgets/generator-peremennogo-toka

[свернуть]

Устройство и принцип работы сварочного генератора

   При дуговой сварке ручного типа в основном используют сварочные генераторы.


   Напряжения на зажимах генератора при увеличении тока уменьшается, это известно из условий устойчивости сварочной дуги.

   Сварочные генераторы могут отличаться друг от друга по виду, в зависимости от тех задач, которые на них возлагаются, изменяются и требования к ним. Однако можно сказать, что принцип работы сварочного генератора всё равно остаётся таким же. Если генератор предназначен для автоматизированной сварки, то такие аппараты оснащены устройствами по саморегулированию дуги. Если генератор пологие или возрастающие статические характеристики, то это лучше сказывается на автоматизации саморегулирования сварочной дуги.

   Существует несколько основных схем для коллекторных генераторов, которые применяются как в нашей стране, так и за рубежом. Они используются для достижения и получения тех внешних статических характеристик, которые требуются. Так, можно выделить сварочные генераторы поперченного поля, генераторы с расщеплёнными полюсами и сварочные генераторы, в которых используется последовательная обмотка возбуждения.

   Последний тип пользуется наибольшей популярностью, так как такая схема более простая. Холостой ход генератора получается тогда, когда его сварочная цепь находится в разомкнутом состоянии. На зажимах генератора в этот момент образуется так называемое напряжение холостого хода. Оно равно ЭДС, которое создаётся в обмотке якоря.

   Как только происходит зажигание дуги, по обмотке якоря начинает протекать сварочный ток. Крутопадающие характеристики обеспечивают то, что создаваемый магнитный поток направлен против магнитного потока, который создаётся обмоткой ОВН. Получается, что когда начинает возрастать сварочный ток, то суммарный поток уменьшается.

   К внешним характеристикам также можно отнести пределы регулирования тока, также сюда можно отнести пределы напряжения при холостом ходе. Существуют определённые стандарты, которые задают максимальные и минимальные значения этих показателей. Как правило, каждый генератор имеет возможности для регулирования тока. Это два диапазона, хотя в некоторых случаях их может быть и больше. Первый предназначен для больших токов. А второй диапазон предназначен для регулирования малых токов.

Автомобильный генератор: строение и принцип работы

Генератор

Электрооборудование абсолютно любого автомобиля включает в себя генератор, отвечающий за преобразование энергии механической, которая возникает при вращении коленвала двигателя, в электрическую. Главное его назначение — обеспечивать питание разнообразных электропотребителей: автомобильной светотехники, системы зажигания и иных, а также постоянно заряжать АКБ.

Строение генератора

Нужно учитывать то, что устройство и алгоритм работы генераторов идентичны для машин разных марок и моделей, отличаются же они исключительно качеством изготовления, своими габаритами, а также расположением присоединительных узлов. Среди ключевых элементов генератора необходимо назвать: 

  • Шкив. Подает, используя ремень, к генераторному валу от автомобильного мотора механическую энергию.
  • Корпус (передняя, задняя крышки). Передняя крышка размещается со стороны шкива, задняя —  контактных колец. Они служат для крепежа статора, установки на двигателе генератора и размещения роторных подшипников. На задней крышке же устанавливают такие элементы, как регулятор напряжения, узел щеточный, выпрямительный мост, выводы внешние.
  • Ротор — особый вал из стали, на нем расположены 2 стальные втулки, имеющие кпювообразную форму. Обмотка возбуждения находится между ними, её выводы соединяются с кольцами контактными. 
  • Статор — выполненный из стальных листов в виде трубы пакет. Трехфазная обмотка расположена в его пазах, непосредственно в ней мощность генератора и вырабатывается.
  • Выпрямительный мост — это 6 диодов, по три запрессовываемых в  теплоотводы: отрицательный и положительный.
  • Регулятор напряжения. Служит для поддержания в стабильных пределах напряжения бортовой сети авто при колебаниях электронагрузки, частоты вращений генераторного ротора, а также температуры на улице.
  • Щеточный узел – пластмассовая съемная конструкция. В ней устанавливаются подпружиненные щетки, контактирующие непосредственно с кольцами ротора.

Как же работает автомобильный генератор?

Функционирование генератора становится возможным благодаря образованию переменного напряжения. Данный процесс происходит в статорных обмотках. Электрическое напряжение образуется благодаря воздействию магнитного постоянного поля, формирующегося вокруг сердечника. За счет ременной передачи мотор задействует генераторный ротор. На обмотку поступает постоянное напряжение, его достаточно, чтобы создавать магнитный поток. Когда вдоль обмоток вращается сердечник, в них образуется электродвижущая сила. 

Далее реле-регулятор напряжения стабилизирует силу магнитного потока согласно нагрузке, снимаемой с генераторной клеммы. На выходе получается напряжение, которое варьируется в пределах 13,6–14,2. Его хватает, чтобы подзарядить АКБ и поддерживать его в заряженном состоянии постоянно. Несмотря на то, какой Вы приобретете генератор, строение и принцип его работы будут одинаковыми. 

В интернет-магазине AZON Вы можете приобрести генераторы такой применяемости: 

Это качественные устройства от надежной белорусской торговой марки “АТЭК”, мы предоставляем на них гарантию 24 месяца!

Возврат к списку

Устройство бензинового генератора, принцип работы бензинового генератора

Бензиновые генераторы остаются довольно востребованными портативными источниками питания среди многих слоев населения. Однако, несмотря на свое удобство, устройство требует соблюдения определённых правил в ходе своей эксплуатации, о которых вы сможете узнать ниже.

 

Устройство бензинового генератора

Перед началом процесса установки и эксплуатации настоятельно рекомендуем ознакомиться с устройством бензинового генератора. Архитектура большинства бензиновых источников питания включает в себя:

  1. Датчики и индикаторы:
    • Вольтметр. Показывает уровень выходной мощности производимого электричества. В зависимости от модели генератора, бывает как аналоговым, так и электронным. Последние могут предоставлять более широкий спектр данных, включая общий уровень потребляемой энергии от разных устройств. Подлежит замене и может быть приобретен отдельно.
    • Датчик уровня топлива. Отображает количество заправленного бензина. Включает в себя индикатор с поплавком, который замеряет уровень оставшегося топлива. Существуют также цифровые версии датчиков, выводящие данные об остатке бензина в процентах.
    • Контрольная лампочка. Сигнализирует об исправности работы генератора.
  1. Переключатели на контрольной панели:
    • Кнопка включения 12 V. Включает подачу тока через розетку на 12 V.
    • Выключатель двигателя. В зависимости от типа стартера, выключатель представляет из себя либо кнопку запуска двигателя (при внешнем стартере), либо переключатель режима (при встроенном или автоматическом).
    • Предохранитель (прерыватель цепи). Обеспечивает экстренное и безопасное отключение генератора в случае короткого замыкания, защищая устройство от перегрева и аварии.
  1. Контакты и выходы для потребителей:
    • Розетка 12 V. Выход постоянного тока, пригодный для подпитки неэнергоёмких устройств.
    • Розетка 220 V. Стандартный выход постоянного тока, используемый для подключения генератора к сети потребителей.
    • Клемма заземления. При соединении с рамой корпуса и заземлителем обеспечивает устройству надежное заземление.
  1. Корпус устройства:
    • Рама. Основа, на которой установлен бензиновый генератор.
    • Топливный бак. Резервуар для топлива, за счет которого осуществляется работа бензинового генератора.
    • Рукоятка ручного стартера. С помощью нее производится зажигание двигателя и запуск источника питания.
    • Воздушный фильтр. Обеспечивает очистку топливных выхлопов от вредных химических веществ. Нуждается в регулярной чистке и подлежит замене.
    • Топливный кран. Отвечает за начало и прекращение подачи бензина в камеру сжигания.
    • Крышка и щуп для масла. Для проверки уровня масла в генераторе.
    • Пробка для слива масла. Закрывает резервуар для слива масла.
    • Защитный экран глушителя.

 

Особенности обслуживания и работы бензинового генератора

Заземление

Обязательным условием эксплуатации бензинового генератора является его заземление. В случае отсутствия или неправильной установки последнего использовать источник электропитания строго запрещается, ведь есть высокий риск поражения пользователя током в ходе эксплуатации генератора. В качестве заземлителей чаще всего используется лист оцинкованного железа достаточных размеров (минимум 1000 х 500 мм) либо стержень из металла не менее 1,5 см в диаметре.

На каждом генераторе обязательно присутствует клемма заземления, которая соединяется с заземлителем, погруженным в землю до уровня влажных слоев грунта, посредством крепко закрепленного провода. Минимальное сопротивление, необходимое контуру для обеспечения надежного заземления равняется 4 Ом.

Для проведения заземления обязательно требуется привлечь специалиста, который имеет при себе необходимое оборудование и защиту для безопасного завершения работ.

Проверка уровня масла и заправка устройства

Топливный генератор нуждается в определенном уходе, как и любое другое устройство. В первую очередь, речь идет о своевременной замене масла и дозаправке. Если без бензина источник питания не способен работать, то нехватка масла в картере двигателя может привести к серьезной поломке оборудования и способствует быстрому выходу его из строя. Проверка уровня масла осуществляется посредством щупа, установленного в крышку горловины. Предварительно протерев его, опустите щуп в маслоналивную горловину до упора, а затем посмотрите, до какого уровня тот покрылся маслом. Стоит отметить, что данная процедура выполняется исключительно при выключенном и остывшем двигателе (не раньше, чем через пять минут после отключения генератора) и желательно проводить её перед каждым запуском бензинового генератора.

Перед тем, как заправить устройство бензином, убедитесь, что используете марку топлива, указанную разработчиком генератора в соответствующей инструкции. В зависимости от типа двигателя, назначается разный состав топлива. Так, двухтактные двигатели работают на основе маслобензиновой смеси в строгих пропорциях (обычно они также указываются в инструкции), в то время как четырёхтактные заправляются чистым и неразбавленным топливом. Тем не менее, слабо этилированный бензин запрещается использовать в любых генераторах.

Запуск бензинового генератора

Процедура запуска бензинового генератора включает в себя ряд действий, выполнять которые следует в следующей строгой последовательности:

  1. Убедитесь, что к топливному генератору не подключены никакие энергопотребители, а сам он обеспечен достаточным объемом бензина и масла.
  2. Переведите предохранитель в выключенное состояние.
  3. Обеспечьте подачу бензина к двигателю посредством топливного крана.
  4. Если мотор был неактивен несколько часов и успел остыть (или вовсе не запускался ранее), закройте соответствующей ручкой воздушную заслонку. В обратном случае, оставьте её открытой.
  5. Предварительно переведя выключатель двигателя в положение «On», запускайте генератор посредством стартера (если он не автоматический). Для этого требуется потянуть на себя его ручку и резко дернуть вверх, когда почувствуете сопротивление.
  6. В течение 3-5 минут дайте двигателю прогреться, после чего откройте воздушную заслонку. Пропустите этот пункт, если на этапе 4 заслонка не закрывалась.

Отключение генератора

Так же, как и запуск, отключение топливного источника питания происходит по определенной схеме:

  1. Сначала отключаются устройства-потребители.
  2. Выключается предохранитель.
  3. Затем отключается зажигание.
  4. В последнюю очередь топливным краном прекращается подача бензина.

Тут же стоит подметить, что в тех случаях, когда электрогенератор работал на высоких нагрузках, перед его выключением следует дать двигателю поработать несколько минут в штатном режиме.

Принцип работы электрического генератора

Когда проводник движется в магнитном поле, в проводнике возникает ЭДС. Это единственная основа, на которой работает каждый вращающийся электрический генератор (например, портативные генераторы).

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, когда проводник соединяется с изменяющимся потоком, на нем возникает ЭДС индукции. Величина ЭДС индукции на проводнике зависит от скорости изменения потокосцепления с проводником.Направление ЭДС индукции в проводнике можно определить по правилу правой руки Флеминга. Это правило гласит, что если на правой руке вытянуть большой, указательный и безымянный пальцы перпендикулярно друг другу и если выровнять большой палец правой руки по направлению движения проводника в магнитном поле, а указательный палец по направление магнитного поля, то второй палец указывает направление ЭДС в проводнике.


Теперь мы покажем вам, как производится электричество, когда мы вращаем один виток проводника в магнитном поле.

Во время вращения, когда одна сторона петли находится перед магнитным северным полюсом, мгновенное движение проводника будет направлено вверх, следовательно, согласно правилу правой руки Флеминга, ЭДС индукции будет направлена ​​внутрь.

В то же время другая сторона петли находится перед южным магнитным полюсом, мгновенное движение проводника будет направлено вниз, следовательно, согласно правилу правой руки Флеминга, ЭДС индукции будет направлена ​​наружу.

При вращении каждая сторона петли попадает под магнитный северный полюс и южный полюс попеременно.Опять же, на рисунках, когда любая из сторон катушки (проводников) проходит под северным полюсом, движение проводника будет восходящим, а когда он проходит под южным полюсом, движение проводника будет нисходящим. Следовательно, ЭДС, индуцируемая в контуре, непрерывно меняет свое направление. Это самая базовая концептуальная модель электрогенератора . Мы также называем его одноконтурным электрическим генератором. Мы можем собрать ЭДС индукции в петле двумя разными способами.

Соединим контактное кольцо с обоих концов петли.Мы можем подключить нагрузку к петле через опору щеток на токосъемных кольцах, как показано на рисунке. В этом случае в нагрузку поступает переменное электричество, вырабатываемое в петле. Это электрогенератор переменного тока .

Мы также можем собирать электроэнергию, вырабатываемую во вращающемся контуре, с помощью коммутатора и щеток, как показано на анимированном рисунке ниже. В этом случае электричество, произведенное в петле (здесь вращающуюся петлю одноконтурного генератора также можно назвать якорем), выпрямляется через коммутатор, и нагрузка получает питание постоянного тока.Это самая основная концептуальная модель генератора постоянного тока.

Как электрические генераторы производят электричество?

Команда ADE Power Generators 4 сентября 2018 г.

Электрический генератор — это машина, использующая двигатель для выработки электроэнергии.Этот блог объяснит, как работают электрогенераторы и их основные компоненты.


Электрогенераторы могут использоваться для самых разных целей, от небольших электроинструментов до крупных промышленных предприятий. Это популярная альтернатива использованию энергии сети, вырабатываемой ветряными турбинами или ископаемым топливом, и паровой турбины высокого напряжения на электростанции или электростанции.

Существует много типов генераторов, от бензиновых, портативных и инверторных до бытовых генераторов, которые могут работать на природном газе, резервных генераторов на случай отключения электроэнергии и гораздо более крупных промышленных генераторов.Однако в этой статье мы будем говорить конкретно о дизельных генераторах, также известных как генераторные установки.

Как производится электричество?

Простое объяснение этого состоит в том, что дизельные генераторы работают как механические и электрические машины, которые преобразуют один источник энергии в другой вид энергии. В этом случае генератор энергии работает, получая механическую энергию и преобразовывая ее в электрическую энергию.

Вопреки тому, что многие могут предположить, на самом деле никакого реального «создания» электричества не существует. Один электрический генератор или несколько синхронных генераторов не могут создать электричество из воздуха. Все это связано с теорией электромагнитной индукции Майкла Фарадея, о которой мы поговорим подробнее, когда будем рассматривать различные части генератора.

Основные части дизельного генератора

Каждый дизельный генератор состоит как минимум из девяти различных, но одинаково важных частей.Это:

  • Дизельный двигатель
  • Генератор
  • Топливная система
  • Регулятор напряжения
  • Система охлаждения и выхлопная система
  • Система смазки
  • Зарядное устройство
  • Панель управления
  • Основная сборочная рама или салазки

Чтобы лучше понять, как работает генератор для преобразования механической энергии в электрическую, мы рассмотрим роли всех этих компонентов, начиная с дизельного двигателя.

Дизельный двигатель

Это просто базовый дизельный двигатель, он мало чем отличается от двигателей легковых автомобилей, фургонов, грузовиков или других крупных транспортных средств. Это источник механической энергии, и размер двигателя имеет значение. Если вам нужна большая электрическая мощность, вам нужен двигатель большего размера. Чем больше двигатель, тем больше электроэнергии вы можете генерировать.

Генератор

По сути, это компонент, отвечающий за генерацию выходной мощности. Здесь мы видим, как в игру вступает концепция электромагнитной индукции.

Генератор переменного тока состоит из множества сложных компонентов, но одним из наиболее важных компонентов является ротор. Это вал, который вращается за счет механической энергии, подаваемой двигателем, с несколькими постоянными магнитами, закрепленными вокруг него.При этом создается магнитное поле.

Это создаваемое магнитное поле непрерывно вращается вокруг другой критической части генератора: статора. Проще говоря, это разновидность разных электрических проводников, которые туго намотаны на железный сердечник. Здесь вещи начинают становиться немного более научными. Согласно принципу электромагнитной индукции, если электрический проводник остается неподвижным, а вокруг него движется магнитное поле, то индуцируется электрический ток.

Таким образом, генератор переменного тока использует механическую энергию, создаваемую дизельным двигателем, которая приводит в движение ротор, создавая магнитное поле, которое перемещается вокруг статора, что, в свою очередь, генерирует переменный ток.

Топливная система

Топливная система в основном состоит из топливного бака с трубкой, соединяющей его с двигателем.Здесь дизельное топливо может подаваться непосредственно в двигатель, что затем запускает весь процесс, описанный выше. Размер топливного бака в конечном итоге определяет, как долго генератор может оставаться активным.

Наши бесшумные генераторы с навесом обычно поставляются с топливными баками, встроенными в основание электрогенератора в стандартной комплектации. Если требуется больший объем топлива, мы можем спроектировать и изготовить топливный бак по индивидуальному заказу, или установка может быть прикреплена к дополнительному отдельно стоящему объемному топливному баку.

Для крупных проектов по производству электростанций, требующих установки генераторной установки в акустическом кожухе или контейнере, обычно устанавливаются или располагаются отдельные топливные системы либо внутри кожуха, либо под кожухом, либо иногда даже в обоих случаях.

Регулятор напряжения

Здесь у нас самая сложная часть электрогенератора.Регулятор напряжения служит одной довольно очевидной цели: регулировать выходное напряжение. Здесь происходит слишком много всего, чтобы объяснять в одной этой статье, нам, вероятно, понадобится совершенно отдельная статья, чтобы описать весь процесс регулирования напряжения.

Проще говоря, он обеспечивает выработку генератором электроэнергии стабильного напряжения. Без него вы бы увидели огромные колебания, зависящие от того, насколько быстро работает двигатель.Излишне говорить, что все электрооборудование, которое мы используем, не сможет справиться с таким нестабильным питанием. Итак, эта часть творит чудеса, чтобы все было гладко и стабильно.

Система охлаждения и выхлопная система

Эти два компонента играют очень важную роль, и хорошая новость заключается в том, что их легко понять! Система охлаждения помогает предотвратить перегрев генератора.В генераторе выделяется охлаждающая жидкость, которая нейтрализует всю дополнительную тепловую энергию, вырабатываемую двигателем и генератором. Затем охлаждающая жидкость забирает все это тепло через теплообменник и избавляется от него вне генератора.

Выхлопная система работает так же, как выхлоп вашего автомобиля. Он собирает любые газы, производимые дизельным двигателем, пропускает их через систему трубопроводов и выбрасывает из генераторной установки.

Система смазки

Этот компонент крепится к двигателю и прокачивает через него масло, чтобы обеспечить плавную работу всех деталей и отсутствие трения друг о друга.Без него двигатель сломается.

Зарядное устройство

Все дизельные двигатели нуждаются в маленьком электрическом моторчике, чтобы привести его в действие. Для этого небольшого двигателя требуется батарея, которую необходимо заряжать. Зарядное устройство поддерживает его в хорошем состоянии и полностью заряжает, либо от внешнего источника самого генератора.

Панель управления

Здесь просто управляется и управляется генератор.На генераторе с электрическим запуском (или автоматическим запуском) вы найдете здесь целый ряд элементов управления, которые позволяют вам делать разные вещи или проверять определенные цифры. Это может быть что угодно, от кнопки запуска и переключателя частоты до индикатора уровня топлива в двигателе, индикатора температуры охлаждающей жидкости и многого другого.

Основная сборочная рама

Каждый генератор нужно как-то удерживать, и это основная сборочная рама.В нем находится генератор, и на нем собраны все различные части. Он удерживает все вместе и может быть открытой конструкции или закрытой (навесной) для дополнительной защиты и шумоподавления. Наружные генераторы обычно размещаются в защитном корпусе, защищенном от непогоды, чтобы предотвратить повреждения.


Итак, вот как работает электрический генератор. Дизельный двигатель снабжает генератор механической энергией, которая затем преобразуется в электрический ток благодаря магнитному полю, создающему электромагнитную индукцию.Но теперь вы точно знаете, как это происходит, а также все различные части внутри генератора энергии.

Чтобы получить дополнительную информацию или обсудить ваши требования к электропитанию с нашей командой экспертов, позвоните нам по телефону +44 (0) 1977 657 982 или напишите нам по адресу [email protected]

Генераторы Дизельные генераторы

Блог, опубликованный ADE Power 4 сентября 2018 г.

Генератор переменного тока — принцип, конструкция, работа, применение

Изменяющийся магнитный поток создает напряжение или ток в проводнике, который известен как электромагнитная индукция .Это может произойти, когда магнитный поток соленоида изменяется при перемещении магнита.

На электрическом проводе не будет генерируемого напряжения (разность электростатических потенциалов), если магнит неподвижен. Согласно Майклу Фарадею, если магнитное поле изменяется и (поддерживает) движение, постоянно направляясь в противоположном направлении (регулярно меняя свое направление), оно будет создавать напряжение (таким образом, поток переменного тока).

Электрический генератор

Генератор — это механическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.Электроэнергия, вырабатываемая на различных электростанциях, вырабатывается установленными там генераторами. Когда катушка вращается в магнитном поле или движется относительно магнита, она создает электродвижущую силу (ЭДС) или разность потенциалов.

Для вращения катушки требуется механическая энергия, которая впоследствии преобразуется в электрическую энергию. ЭДС индукции управляет потоком индукционного тока через катушку, который впоследствии направляется в наши дома и используется нами. ЭДС вызвана явлением, известным как электромагнитная индукция .

Принцип действия электрического генератора

Работа электрического генератора основана на идее электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции относится к генерации электрического тока в цепи за счет изменения магнитного потока, подключенного к цепи.

Общее количество силовых линий магнитного поля, проходящих через определенную область, называется магнитным потоком. Перемещение катушки относительно магнита изменяет магнитный поток, связанный с катушкой, в результате чего в катушке возникает ЭДС.

Фарадей установил два закона электромагнитной индукции. Вот их имена:

  1. Когда величина магнитного потока, связанного с цепью, изменяется, формируется ЭДС. ЭДС индукции сохраняется до тех пор, пока изменяется магнитный поток.
  2. В цепи амплитуда ЭДС индукции точно пропорциональна скорости изменения магнитного потока, связанного с цепью.

Существует несколько подходов к созданию ЭДС в катушке, в том числе:

  • Из-за относительной скорости катушки и магнита.
  • В результате относительного движения катушки и провода с током
  • Путем изменения тока в проводнике, близком к катушке.

Правило правой руки Флеминга можно использовать для определения направления индуцированного тока в катушке: «Растяните большой, указательный и средний пальцы правой руки так, чтобы они были перпендикулярны друг другу. Первый палец указывает в направлении магнитного поля, большой палец — в направлении скорости проводника, а средний палец — в направлении индуцированного тока.”

Катушка электрического генератора вращается в магнитном поле для генерации индуцированного тока. Результирующий индуцированный ток колеблется по амплитуде и направлению со скоростью тысячи раз в секунду. Переменный ток — это название, данное этому виду энергии (AC).

Постоянный ток Постоянный ток используется, когда ток, вырабатываемый электрическим генератором, не изменяется ни по направлению, ни по величине. В зависимости от типа тока, вырабатываемого электрическим генератором, у нас есть множество генераторов.

Типы электрических генераторов: Электрические генераторы генерируют как переменный ток (AC), так и постоянный ток (DC). На основании этого электрические генераторы классифицируются следующим образом:

Генератор переменного тока

Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называется генератором переменного тока. Механическая энергия подается на генератор переменного тока через паровые турбины, газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания. Выходом является переменная электрическая мощность в виде переменного напряжения и тока.

Принцип работы генератора переменного тока

Работа генераторов переменного тока основана на законе электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому электродвижущая сила (ЭДС или напряжение) создается в проводе с током, который пересекает однородное магнитное поле. Для этого можно использовать вращение проводящей катушки в постоянном магнитном поле или вращение магнитного поля, окружающего неподвижный проводник. Потому что индуцированный переменный ток легче извлечь из стационарной катушки якоря, чем из вращающейся катушки.

Генерируемая ЭДС определяется количеством витков катушки якоря, напряженностью магнитного поля и скоростью вращения поля.

Конструкция генератора переменного тока

Конструкция генератора переменного тока

Роли каждого из этих компонентов генератора переменного тока перечислены ниже.

  1. Поле- Поле состоит из проводящих катушек, которые получают электричество от источника и генерируют магнитный поток. Якорь разрезается магнитным потоком в поле, которое создает напряжение.Это напряжение является выходным напряжением генератора переменного тока.
  2. Якорь- Часть генератора переменного тока, вырабатывающая напряжение, называется якорем. Этот компонент в основном состоит из проволочных катушек, достаточно больших, чтобы выдерживать ток полной нагрузки генератора.
  3. Первичный двигатель — Первичный двигатель — это компонент, приводящий в действие генератор переменного тока. Дизельный двигатель, паровая турбина или двигатель могут использоваться в качестве первичного двигателя.
  4. Ротор- Ротор является вращающимся компонентом генератора.Ротор приводится в движение первичным двигателем генератора.
  5. Статор- Статор генератора переменного тока является неподвижным компонентом. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник статора изготавливают из пластин стальных сплавов или магнитного железа.
  6. Токосъемные кольца — Токосъемные кольца представляют собой электрические соединители, передающие электричество от и к ротору генератора переменного тока. В основном они используются для передачи электроэнергии от стационарного устройства к вращающемуся.

Работа генератора переменного тока

Потокосцепление якоря постоянно меняется, поскольку оно вращается между полюсами магнита по оси, перпендикулярной магнитному полю.Вследствие этого электрический ток проходит через гальванометр, токосъемные кольца и щетки. Гальванометр меняет свое значение с положительного на отрицательное. Это означает, что гальванометр получает переменный ток. Правило правой руки Флеминга можно использовать для определения направления индуцированного тока.

Генератор постоянного тока (Генератор постоянного тока): Ток, создаваемый этой формой электрического генератора, не меняет направление или амплитуду. В результате частота постоянного тока всегда равна нулю.

Преимущества генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока

  • С помощью трансформаторов генераторы переменного тока можно просто повышать и понижать.
  • Из-за функции повышения размер канала передачи в генераторах переменного тока меньше.
  • Потери в генераторах переменного тока ниже, чем в машинах постоянного тока.
  • Генератор переменного тока намного меньше генератора постоянного тока.

Пример вопроса

Вопрос 1: Каковы преимущества переменного тока по сравнению с постоянным током?

Ответ:

Переменный ток имеет следующие преимущества перед постоянным:

  • С помощью трансформатора можно получить переменный ток при любом требуемом напряжении.
  • При использовании переменного тока во время передачи тратится меньше электроэнергии.
  • Машины переменного тока прочны и долговечны, требуют минимального обслуживания.

Вопрос 2: Каков принцип работы электрогенератора?

Ответ:

Принцип электромагнитной индукции управляет работой электрического генератора.

Вопрос 3: Что такое коммутатор?

Ответ:

Это устройство, которое соединяет якорь генератора постоянного тока с внешней цепью и помогает поддерживать направление тока во внешней цепи.Каждые пол-оборота он переключает соединение концов якоря с концами внешней цепи.

Вопрос 4: Что такое электромагнитная индукция?

Ответ:

Явление электромагнитной индукции возникает, когда ток генерируется в цепи путем изменения связанного с ней магнитного потока.

Вопрос 5: Что такое электрогенератор?

Ответ:

Генератор — это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.

Вопрос 6: Какое правило используется для определения направления индукционного тока в генераторе переменного тока?

Ответ:

Правило правой руки Флеминга используется для определения направления тока, создаваемого в генераторе переменного тока.

Режим генератора – обзор

15.2 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕЖИМА ГЕНЕРАТОРА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭЛАСТОМЕРА

На рис. 15.1 показан режим генератора диэлектрических эластомеров. На рис.15.1(а), диэлектрический эластомер растягивается по площади под действием внешней механической силы. В растянутом состоянии противоположные заряды размещаются или индуцируются на противоположных податливых электродах с помощью разности потенциалов, как и в режиме актуатора. Теперь диэлектрический эластомер может сжиматься за счет упругих восстанавливающих сил. Обратите внимание, что в сжатом состоянии, показанном на рис. 15.1 (б), диэлектрический эластомер толще и имеет меньшую площадь по сравнению с растянутым состоянием. Предполагая, что заряд постоянен в процессе сжатия, изменение геометрии разделило противоположные заряды на большее расстояние (увеличение толщины в результате сжатия) и сжало аналогичные заряды на меньшую площадь (уменьшение площади в результате сжатия).Оба изменения увеличивают электрическую энергию, и, следовательно, запасенная электрическая энергия на рис. 15.1(б) больше, чем запасенная электрическая энергия на рис. 15.1(а). Механическая работа была преобразована в большую накопленную электрическую энергию, а материал работал как преобразователь генератора.

Рисунок 15.1. Принцип действия генераторов диэлектрических эластомеров: (а) диэлектрический эластомер растягивается (заряжается при низком напряжении) и (б) диэлектрический эластомер сжимается (заряжается при высоком напряжении).

Качественный физический анализ режима генератора, описанный выше, может быть проанализирован электрически в количественном выражении с использованием обычных макроскопических сосредоточенных параметров.Однако полезно помнить о приведенном выше качественном физическом анализе. Хотя сосредоточенными электрическими параметрами, такими как емкость, легче управлять в инженерном смысле, физика режима генератора из диэлектрического эластомера может обеспечить более глубокое понимание более сложных явлений, некоторые из которых описаны ниже.

Модели генераторов диэлектрических эластомеров с сосредоточенными параметрами обычно начинаются, как и в случае с исполнительным механизмом, с учета емкости электродной пленки.Емкость в растянутом или сжатом (расслабленном) состоянии может быть записана как

, где e 0 — это диэлектрическая проницаемость свободного пространства, A — это растянутая или сжатая область, где противоположные электроды перекрываются (называемая «активной площадью»). ‘), а z — толщина полимера. Электрическая энергия конденсатора U e с зарядом Q может быть записана по известной формуле электромеханическое преобразование, если полимер можно описать приближением постоянного объема, обычно используемым для эластомеров; я.е.,

, где Vol — объем эластомера, то изменение электрической энергии dU e за счет пошагового изменения состояния можно записать как

15,4dUe=(QC)dQ-2Ue(1A ) DA (постоянный том)

или, эквивалентно,

15.5due = (qc) dq-2, 15.5due = (qc) dq-2 (1z) dz (постоянный объем)

термин (q / c) dq — это просто постепенное изменение электричества энергия за счет стекания заряда на пленку при напряжении В = QIC (см.(1.10) и (1.11) в главе 1). Этот термин также включает любую утечку заряда через пленку. Уравнение (15.4) или (15.5) можно использовать для интегрирования конечных изменений состояния при условии, что приращение геометрических изменений и приращение потоков заряда известны на пути через пространство состояний.

Уравнения (15.4) и (15.5) являются очень общими, учитывая предположение о постоянном объеме, но дальнейшее понимание поведения генератора и важных параметров можно получить, рассмотрев упрощенные случаи.Рассмотрим систему постоянного заряда с зарядом Q . Используя уравнение (15.2) непосредственно для запасенной на пленке электрической энергии разность электрической энергии между растянутым и сжатым состояниями, то есть генерируемая энергия U g , может быть записана как

15,6Ug=Uec-Ues= 0,5Q2Cc-0,5Q2Cs=0,5Q2(1Cc-1Cs)

, где индексы c и s используются для обозначения сжатых и растянутых параметров соответственно. Уравнение (15.6) можно переписать как

15.7Ug(0,5Q2Cc)[(CsCc)-1]=Ues[(CsCc)-1]

Из уравнения (15.4) видно, что если C c < C s , то U g > 0 и электрическая энергия выработана.

Другие важные параметры могут быть получены путем расширения этого анализа. Экспериментально напряжение легче измерить, чем заряд. Используя основное уравнение Q = CV , мы можем получить

, где уравнение. (15.9) выводится с использованием уравнения. (15.1) для емкости и уравнение. (15.10) использует закон сохранения объема для эластомеров, описанный уравнением.(15.3).

Величина V c /V s называется коэффициентом усиления системы по напряжению и является полезным параметром для описания и оценки генераторов из диэлектрических эластомеров. Мы видим, что при допущении постоянного заряда коэффициент усиления по напряжению определяется строго из геометрического параметра (A s /A c ) 2 . Усиление напряжения легко наблюдать на сжимающихся пленках, и на рис. 15.2 показан всплеск напряжения выше уровня V s , иллюстрирующий явления усиления напряжения.Аналогичным образом можно определить прирост энергии как U c /U s . Энергия на любом конденсаторе может быть записана как U = 0,5 VQ , а так как мы предполагаем постоянный заряд системы, отсюда следует, что прирост энергии U c /U с = V c /V s = (A s /A c ) 2 равен коэффициенту усиления по напряжению.

Рисунок 15.2. Увеличение напряжения из-за сжатия диэлектрического эластомера (показано по уровню смещения).

Следует отметить, что приведенное выше базовое описание генераторного режима предполагает, что диэлектрическая эластомерная пленка действительно сжимается. Известно, что если приложенное напряжение и заряд достаточно велики, чтобы преодолеть внутренние упругие и внешние нагрузочные напряжения, пленка будет расширяться в актуаторном режиме, а не сжиматься. Если давление поля просто уравновешивает внутренние и любые внешние упругие напряжения, пленка не будет расширяться или сжиматься и останется практически неподвижной.Электрическое поле или напряжение для этого состояния уравновешенных упругих напряжений и напряжений поля давления можно назвать уравновешивающим полем и уравновешивающим напряжением соответственно. Чтобы генерировать электрическую энергию, электрическое поле всегда должно быть ниже равновесного поля, иначе пленка не будет сжиматься, и дополнительная электрическая энергия не может быть генерирована. Это состояние более тонкое, чем может показаться на первый взгляд, потому что и напряжение, и поле обычно увеличиваются во время цикла сокращения.Поле может начинаться ниже поля для баланса в полностью растянутом состоянии, но достигать точки поля для баланса в каком-то промежуточном состоянии перед полным сокращением. Это явление легко наблюдать, и пример показан в ссылке [1]. Обычно, когда поле достигает состояния, близкого к равновесию поля, естественное упругое сжатие заметно замедляется и становится определяемым потерями на утечку и скоростью удаления заряда с пленки внешней схемой.

Подводя итог основам режима генератора диэлектрических эластомеров, начальный заряд помещается на растянутую по площади пленку диэлектрического эластомера. 1 Затем пленке дают сжаться, что, в свою очередь, дополнительно разделяет противоположные заряды и сжимает подобные заряды до меньшей площади. С точки зрения макроскопических сосредоточенных параметров сжатие уменьшает емкость. Используя любую точку зрения, если заряд в системе постоянен, сокращение вызывает увеличение запасенной электрической энергии за счет повышения напряжения заряда. Это увеличение электрической энергии связано с тем, что механические силы действуют против давления электрического поля.Двумя удобными параметрами для описания и измерения увеличения энергии и напряжения являются усиление энергии и напряжения, которое в условиях постоянного заряда зависит только от изменения площади пленки. С подходящей электрической схемой увеличение накопленной электрической энергии может быть использовано для получения чистой генерируемой электрической энергии, вырабатываемой системой. В этом описании подразумевается, что система обычно работает циклически. То есть пленка снова растягивается под действием механических сил, к пленке прикладывается первоначальный заряд и энергия, после чего снова следует сжатие и т.д.

Что такое электрический генератор? Действие и типы

Электрогенератор – это устройство, предназначенное для производства электроэнергии из других видов энергии. Наиболее распространенным является тот, который преобразует механическую энергию в электрическую. Иногда его также называют генераторной установкой.

Электрический генератор — это прибор, преобразующий механическую энергию в электрическую. Принцип работы основан на принципе электромагнитной индукции.

Майкл Фарадей изобрел первый электромагнитный генератор: диск Фарадея.Диск Фарадея показал, что электричество можно генерировать с помощью магнетизма. Закон Фарадея гласит, что индуцированное напряжение в цепи прямо пропорционально изменению магнитного потока в проводнике или катушке.

Для чего используется электрический генератор?

Электрогенераторы могут использоваться для:

  • Выработки электроэнергии для передачи и распределения по линиям электропередач в домохозяйства.

  • В качестве аварийного источника питания или для постоянного производства электроэнергии.Они работают как резервные генераторы.

  • Обеспечение электроэнергией автомобилей, кораблей, поездов или самолетов.

Как работает электрический генератор?

Электрические генераторы, используемые на электростанциях, довольно сложны, но принцип их работы прост:

Схематически они состоят из одной или нескольких обмоток (катушек) из токопроводящего провода. На эти катушки подается механическая энергия для их вращения в сильном магнитном поле.

Механическая энергия может поставляться турбиной. Катушка, свободно вращающаяся, называется ротором, а неподвижный магнит называется статором. Существует три типа турбин:

  • Водяная турбина, используемая на гидроэлектростанциях.

  • Паровая турбина: используется на солнечных тепловых электростанциях, атомных электростанциях и угольных электростанциях.

  • Газовая турбина, используемая в электростанциях с комбинированным циклом, использующих природный газ, или даже ветряные турбины.

На некоторых гидроэлектростанциях генератор может работать в обратном направлении.Таким образом, он работает как водяной насос. Когда есть избыток энергии, передача переключается, и он начинает качать воду.

Почему электрический генератор похож на электрический двигатель?

То, что происходит в генераторе электрического тока, прямо противоположно тому, что происходит в электродвигателе.

В электродвигателе сила, действующая со стороны магнита на цепь с током, преобразуется в пару сил. Эта пара сил сообщает ротору вращательное движение.

В случае электрического генератора в цепь не поступает ток. Вместо этого вращение передается через некоторую форму механической энергии.

Пример описания работы электрического генератора

Представьте, что у нас есть простая катушка, состоящая из квадратной катушки, чтобы понять операционную систему. Вращательное движение петли относительно поля порождает явление электромагнитной индукции. Он генерирует ток в петле.

Сила тока, как и напряженность ЭДС индукции, будет пропорциональна потоку магнитного поля:

  • Когда петля перпендикулярна магнитному полю, мощность индукционного тока будет максимальной ;

  • Индуцированный ток уменьшается по мере того, как катушка поворачивается в положения, более наклонные, чем силовые линии магнитного поля.Когда катушка параллельна полю, поток поля относительно катушки равен нулю.

Магнитное поле будет мешать электронам в проводнике, вызывая в нем электрический ток.

Продолжая вращать петлю, направление тока меняется на противоположное. В результате сила тока увеличивается по мере того, как петля возвращается, предлагая большую площадь поверхности силовых линий поля. Пока не достигнет нового максимального значения.

Этот максимум такой же, как и предыдущий, но с обратным знаком.Она продолжает уменьшаться по мере продолжения вращения петли.

Ток, производимый таким генератором, следовательно, не имеет постоянной силы. Однако вместо этого он следует синусоидальной тенденции: такой ток называется переменным током.

Обычно катушки генератора переменного тока соединены так, что образуют три генератора переменного тока в противофазе друг с другом. Таким образом, говорят, что генератор переменного тока производит трехфазный ток, которым снабжены наши дома.

Трансформатор представляет собой прибор, способный преобразовывать переменный ток с определенным действующим напряжением в другое напряжение.Превращение происходит с малыми потерями энергии.

Какие существуют типы электрических генераторов?

Если мы хотим купить электрический генератор, мы должны сначала узнать, какие существуют типы и какие у них характеристики:

Портативные генераторы или стационарный электрогенератор

Стационарные генераторы обычно размещаются в определенных помещениях. Они используются регулярно или находятся в готовности в любой момент начать работу. Иногда они работают автономно в случае отключения электроэнергии.

Ноутбуки варьируются от самых маленьких и легких генераторов для отдыха до гигантских генераторов, устанавливаемых на грузовиках.

Тип используемого двигателя.

Генераторы также классифицируются по используемому топливу и, следовательно, по типу двигателя, которым они оснащены:

Бензиновый электрический генератор более популярен, чем дизельный генератор.

Двухтактный генератор — самый маленький и компактный. Кроме того, это тот, у которого самый простой двигатель.Это делает его хорошим вариантом для портативных генераторов.

Четырехтактный двигатель работает только на бензине. Таким образом, он также производит меньше выбросов парниковых газов. Однако у него также есть более значительные отключения электроэнергии: мощность увеличивается с доступным рядом 4-тактных моделей и еще больше с дизельными генераторами.

В секторе 4-тактных двигателей некоторые двигатели работают на газе (сжиженный нефтяной газ, бутан, пропан), который выделяет меньше газа.

Инверторный генератор энергии

Еще одно важное различие между различными генераторами заключается в управляющей электронике, которую они имеют на борту.Самые простые модели обеспечивают 12В постоянного тока и 220В переменного тока.

Однако подаваемый ток подвержен колебаниям выбросов в зависимости от мгновенного поглощения приложенной нагрузки.

Силовые инверторы способны обеспечивать очень стабильный и равномерный ток.

Выходное напряжение

В зависимости от потребностей можно использовать однофазные (выход 230 В) или трехфазные (400 В) генераторы тока.

Однако следует отметить, что имеется также генератор постоянного тока или 12 В.Этот генератор обычно сочетается со стандартным источником питания 230 В переменного тока.

Использование электромагнитов вместо постоянных магнитов значительно увеличило выходную мощность динамо-машины и впервые позволило вырабатывать высокую мощность.

Электрический генератор пускового тока

Большинство портативных ИБП запускаются с помощью системы ручного выдвижения. Другие имеют встроенный стартер и аккумулятор для его работы. Естественно, подразумевает увеличение веса и габаритов всего устройства.Однако он имеет неоспоримые преимущества, если необходимы частые запуски.

Кроме того, эволюцией моделей со стартером являются модели с автоматическим стартером. Эта эволюция связана с электронной секцией для управления и интерфейсов с электрической сетью дома.

Например, когда нет энергии, система определяет падение напряжения и автоматически запускает генератор. Таким образом, он держит дом под электрической нагрузкой.

Генератор энергии с глушителем

Последняя категория — это генераторы, разработанные для того, чтобы издавать как можно меньше шума.

Бесшумный генератор предназначен для работы в местах проживания и работы людей.

Машина оснащена системами звукоизоляции и снижения излучаемых вибраций. Снижение воспринимаемого шума заметно. Приступая к покупке одного из этих генераторов, следует проверить уровень шума в децибелах, указанный в техническом руководстве.

Генераторы, не работающие от механической энергии

Существует несколько электрических генераторов, источником которых не является механическая энергия.

Среди генераторов этого типа мы находим:

Фотоэлектрические генераторы

Фотоэлектрические генераторы используют фотоэлектрические солнечные панели. Каждая солнечная панель состоит из набора фотогальванических элементов. Фотоэлектрические элементы отвечают за выработку электроэнергии благодаря фотогальваническому эффекту.

Электрохимические генераторы

Когда поток электронов создается окислительно-восстановительной реакцией, имеется электрохимический генератор. Наиболее распространены аккумуляторы и топливные элементы.

Генераторы радиоизотопные

Генерация в радиоизотопном термоэлектрическом генераторе основана на разложении радиоактивных изотопов. Радиоактивное разложение приводит к выбросу частиц и тепла. Производство электроэнергии может быть получено непосредственно из перемещения электрически заряженных частиц или косвенно из произведенного тепла.

Дифференциальные тепловые генераторы

Производство электроэнергии осуществляется за счет разницы температур при эффекте Зеебека.Эта система может работать с любым температурным градиентом.

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА | Электрика4у

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

В повседневной жизни мы сталкиваемся со многими общепринятыми терминами, такими как генераторы постоянного тока, двигатели и т. д. Эти устройства называются машинами постоянного тока. Либо преобразует электрическую энергию в механическую, либо механическую энергию в электрическую.

Устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую энергию прямого типа, называется генератором постоянного тока. Устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую, называется двигателем постоянного тока.

Здесь мы увидим только генератор постоянного тока.

Принцип работы генератора постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник пересекает линии магнитного потока, в нем индуцируется ЭДС, которая генерирует синусоидальный ток.

Строительство машины постоянного тока

Машина постоянного тока, состоящая из двух основных частей, неподвижных частей и вращающихся частей

Неподвижные детали: ярмо, стойки и щетки. Вращающимися частями являются якорь, коллектор и подшипники.

Хомут

Хомут — это внешняя рама машины постоянного тока.Он состоит из магнитного материала, называемого чугуном.

Полюс

Каждая машина имеет четное число полюсов, разделенных на три части: полюсный сердечник, полюсные башмаки, обмотка возбуждения.

Арматура

Он имеет цилиндрическую форму и установлен на круглом валу. Якорь — это часть машины, которая вращается по окружности.

Коллектор

Представляет собой цилиндрический корпус, насаженный на вал вместе с якорем, образуя единый корпус.Следовательно, коллектор вращается вместе с якорем.

Щетки

Щетки изготовлены из углерода и установлены на коллекторе, они неподвижны и не вращаются. Цепь внешней нагрузки подключается через эти щетки.

Подшипник

Основной функцией подшипника является поддержка вращающейся части и обеспечение ее плавного движения с минимальным трением.

                                              

Принцип работы

Генератор постоянного тока работает по законам электромагнитной индукции Фарадея, в нем говорится, что когда проводник пересекает линии магнитного потока, в нем индуцируется ЭДС.Эта ЭДС индукции определяется правилом правой руки Флеминга.

Для генераторов постоянного тока мы применяем правило правой руки Флеминга, так как нам нужно узнать ток.

Для двигателей постоянного тока мы используем правило левой руки Флеминга, так как нам нужно найти движение.

Правильное правило Флеминга гласит, что три пальца, большой, указательный и средний, отданы на аутсорсинг, так что они взаимно перпендикулярны друг другу. Указательный палец должен указывать направление магнитного поля. Большой палец указывает направление движения проводника. Средний палец указывает направление ЭДС, наведенной в проводнике.

 

ЭДС индукции, определяемая уравнением

e=Blvsin (ɵ) единиц в вольтах

e= ЭДС индукции

B= плотность потока в Вт/м²

l= длина проводника (метр)

ɵ = угол между направлением движения проводника и магнитным полем.

Строительство генератора постоянного тока

                               

Генератор постоянного тока

состоит из двух проводников AB и CD между магнитами, оба эти проводника подключены к коммутаторам, а щетки установлены на поверхности этих коммутаторов, к которым подключена внешняя цепь.

Всякий раз, когда проводники пересекают линии магнитного потока, индуцируется ЭДС, вызывающая протекание тока через цепь нагрузки, когда проводник достигает вертикального положения и вращается по часовой стрелке. Мы получаем максимальный ток, непрерывное движение достигает своего положения на 180°, ток мгновенно становится «0».

 

ɵ = бульвар ɵ

Emax = Bmax, Bmax= 0 кратковременно

Этот поворот от 0° до 180° дает положительную половину генерируемого переменного тока.

Когда AB достигает вертикального значения 270°

Мы снова получаем максимальный ток, процесс генерирует непрерывный переменный ток.

Во время положительной половины проводник AB касается щеток B1. Таким образом, B1 приобретают положительный заряд во время положительного цикла на выходе. Когда AB касается щетки B2, B2 приобретает положительный заряд и обеспечивает положительное усиление цикла.

 

 

Коммутатор сконструирован таким образом, что ток в каждом цикле будет течь в цепь только при положительном выходе.

Уравнение ЭДС для генератора постоянного тока имеет вид

.

Например = PɸN/60 * Z/A

P = количество полюсов генератора

ɸ = поток, создаваемый каждым полюсом в Вебере (Вт)

N = скорость диаметра в об/мин

Z = общее количество проводников якоря

A = количество параллельных путей, на которые делится общее количество проводников.

Символическое изображение генератора постоянного тока

Генераторы постоянного тока делятся на два типа

  • Отдельное возбуждение
  • Самовозбуждающийся

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением, обмотка возбуждения питается от внешнего отдельного источника постоянного тока.

PM – первичный двигатель N- Скорость якоря в об/мин Es – ЭДС в якоре

Rs – сопротивление якоря If – ток якоря V – напряжение на клеммах I˪ – ток нагрузки

Индуцированная ЭДС определяется уравнением

Eg = V + IaRa + Vbrush + Падение реакции арматуры.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Обмотка возбуждения подключается параллельно якорю по мере увеличения нагрузки увеличивается ток якоря. Таким образом, падение напряжения IaRa увеличивается по мере уменьшения напряжения нагрузки.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением делится на три типа:

  • Выключить генератор
  • Генератор серии
  • Составной генератор

Приложение

  • Зарядка аккумулятора
  • Молния обыкновенная
  • Назначение источника питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вики по истории техники и технологий

Как следует из названия, генератор вырабатывает электричество.Открытие Майклом Фарадеем электромагнитной индукции продемонстрировало способ создания простого генератора, но потребность в таком устройстве была небольшой, пока не появились коммерческие технологии, использующие электричество, такие как освещение. Самые ранние коммерческие применения электричества, такие как телеграфия, системы дугового освещения и гальваническое покрытие металлов, использовали батареи в качестве источника энергии. Это был очень дорогой способ производства электроэнергии.

Динамо в Уилмингтоне, Делавэр

В 1860-х и 1870-х годах многие изобретатели искали способы использования принципа индукции Фарадея для механического получения электричества.Появились два вида генераторов. Первый тип представлял собой генератор постоянного тока (DC) электричества. Второй тип представлял собой генератор переменного тока (AC) электричества. По правде говоря, генератор постоянного тока может генерировать переменный ток, но он содержит простое устройство, называемое коммутатором, для преобразования переменного тока в постоянный. Коммутатор перенаправляет поток электронов внутри генератора постоянного тока, так что энергия, которая появляется на выходе, представляет собой пульсирующий прямой поток. Генератор переменного тока не нуждается в коммутаторе и генерирует переменный ток напрямую.

Одним из наиболее важных изобретателей генераторов был немец Вернер фон Сименс, который разработал усовершенствованные генераторы постоянного тока и назвал их динамо-машинами. Еще лучший генератор был представлен французом Зенобом-Теофилем Граммом в 1867 году, который производил значительно более высокое напряжение, чем предыдущие попытки. В 1871 году он продемонстрировал действующую модель, и вместе с Ипполитом Фонтеном начал их изготовление. Динамо-машины Грамма генерировали переменный ток и широко использовались в системах дугового освещения. Однако в 1872 году фон Сименс снова появился и изобрел то, что по сути является современным типом динамо-машины, называемой машиной с барабанным якорем, которая была более эффективной конструкцией.

Генераторы переменного и постоянного тока

использовались с 1870-х годов. Например, генераторы переменного тока использовались в наружном дуговом освещении, известном как свеча Яблочкова. Однако в конце 1870-х годов, когда Томас Эдисон разработал свою весьма успешную систему электрического освещения, он использовал генераторы постоянного тока. Основная причина такого выбора заключалась в том, что Эдисон хотел использовать электроэнергию как для освещения (для чего вполне подходил переменный ток), так и для работы электродвигателей. В то время не было хорошего электродвигателя переменного тока, поэтому единственным вариантом был постоянный ток.В 1882 году Эдисон установил генераторы постоянного тока на станции Перл-стрит в Нью-Йорке, одной из первых коммерческих электростанций.

Когда в 1880-х годах электрическое освещение и централизованное распределение электроэнергии стали приносить коммерческий успех, изобретатели начали искать способы распределения электроэнергии от центральной станции на большие расстояния. Система постоянного тока Эдисона была плохо приспособлена к этому, потому что он решил использовать 120-вольтовые лампы и двигатели. Гораздо более высокое напряжение было бы легче передавать по длинным проводам, потому что при низком напряжении большая часть энергии теряется в виде тепла.Станции Эдисона, такие как на Перл-стрит, могли находиться не более чем в миле от клиента. AC предложил альтернативу: способ генерировать при низком напряжении, «увеличить» напряжение для передачи с помощью простого устройства, называемого трансформатором, а затем «понизить» напряжение в помещении клиента. Однако единственной оставшейся проблемой было отсутствие подходящей конструкции двигателя переменного тока.

Никола Тесла, иммигрант из Сербии в Соединенные Штаты, изобрел усовершенствованный генератор переменного тока, а также практичный двигатель переменного тока.В системе Теслы использовался многофазный переменный ток, в котором генератор генерировал несколько различных потоков переменного тока, которые объединялись или накладывались друг на друга для создания единого выходного многофазного переменного тока, причем токи компонентов «не совпадают по фазе» друг с другом. Двигатель Теслы, представленный в 1887 году, был спроектирован таким образом, чтобы пики этого многофазного тока обеспечивали мощность в нужный момент вращения двигателя, и получающийся в результате асинхронный двигатель, как он его называл, работал плавно. Имея в руках практичный двигатель переменного тока и генератор, а также трансформаторы для повышения и понижения напряжения, система Теслы могла бы использоваться энергетическими компаниями для создания все более крупных сетей распределения электроэнергии с использованием массивных электростанций, таких как гидроэлектростанция Ниагарский водопад, построенная в 1890-е годы.Более крупные энергосистемы помогли снизить затраты, что стимулировало спрос на электроэнергию, особенно в домах.

Для получения дополнительной информации об истории электрификации Нью-Йорка книгу Джозефа Каннингема York Power можно приобрести на Amazon.com.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.