Генератор устройство и принцип работы: Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Автомобильный генератор – устройство и принцип работы генератора двигателя автомобиля

к списку всех статей

22.08.2014

Автомобильный генератор – это источник электроэнергии и неотъемлемая часть устройства автомобиля. Принцип действия электрогенератора состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. Генератор автомобиля является основной частью генераторной установки, которая также включает в себя регулятор напряжения.
Исправные автогенераторы осуществляют бесперебойную подачу тока, который необходим для работы большинства автомобильных компонентов-электропотребителей: системы зажигания, бортового компьютера и других. Одновременно с этим автомобильный генератор поддерживает заряд аккумуляторной батареи. Состояние и мощность генератора напрямую влияют на надежность автомобиля и его и эксплуатационные характеристики.

Устройство и принцип работы генератора
Автомобильный генератор работает по принципу преобразования механической энергии в электрическую: вращение коленчатого вала двигателя генератор преобразует в электрический ток.Это происходит благодаря явлению электромагнитной индукции, т.е. возникновению переменного электрического напряжения при изменении магнитного потока, протекающего сквозь замкнутый контур. В случае с автогенератором таким контуром выступает статор с медной обмоткой, внутри которого вращается ротор, представляющий собой магнит или совокупность магнитов.

Таким образом, основные элементы автогенератора – это статор, ротор и регулятор напряжения. В конструкции также присутствуют корпус из двух крышек, шкив для передачи энергии от двигателя посредством ремня генератора, диоды-выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный,щеточный узел и другие вспомогательные элементы.

Статор -статичный элемент генератора, состоящий из замкнутого железного магнитопровода с пазами, внутри которых находится медная обмотка. Именно эта обмотка накапливает мощность автогенератора при вращении ротора.Ротор же представляет собой стальной вал с обмоткой возбуждения, в которой образуется магнитный поток, и двумя стальными втулками, которые подводят поток к обмотке статора.
При повороте ключа в замке зажигания к обмотке возбуждения подводится ток, который обеспечивает первоначальное возбуждение и приводит к образованию электромагнитного поля.Ротор вращается, получив привод от коленчатого вала двигателя с помощью ремня генератора, вращающего шкив. При вращении ротора магнитный поток в катушке попеременно меняет свое направление, так как напротив катушек оказываются то южный, то северный полюсы ротора. Вследствие этого внутри катушки возникает переменное напряжение, частота которого напрямую зависит от частоты вращения ротора и количества пар полюсов. Переменное напряжение с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, которое и подается к бортовой сети автомобиля.

Рекомендации по эксплуатации автогенератора
1. Устанавливая в свой автомобиль АКБ, или запуская двигатель от другого источника, убедитесь в том, что соблюдаете правильную полярность. В противном случае выйдет из строя выпрямитель автогенератора и возникнет угроза возгорания.
2. Необходимо отслеживать состояние электропроводки и состоянием контактов проводов, которые подходят к генератору автомобиля и регулятору напряжения. Слабый контакт может привести к образованию избыточного напряжения.
3. Стоит также следить за состоянием ремня генератора, так как в случае слабого натяжения генератор работает менее эффективно, в случае слишком тугого натяжения возможно разрушение подшипников.
4. Рекомендуем доверить установку генератора профессионалам из СТО во избежание возникновения непредвиденных проблем

Не упускайте важные события

к списку всех статей

Общее устройство генератора

Генератор переменного тока это элемент автомобиля, предназначенный для произведения электрической энергии путем преобразования механической энергии (вращение коленчатого вала) в электрическую энергию. Генераторы могут генерировать постоянный или переменный ток.

Генератор автомобиля используется, как источник питания для следующих электропотребителей: система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер, системы диагностики. Также

генератор обеспечивает подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ) во время движения автомобиля.

На сегодняшний день чаще всего используются генераторы переменного тока, которые хорошо себя зарекомендовали.

Как работает генератор?

Чтобы ответить на вопрос, — как работает генератор? — мы рассмотрим Принцип работы генератора.

Основа работы генератора заключается в использовании электродвижущей силы (ЭДС), которая образуется в прямоугольном контуре, вращающемся в однородном вращающемся магнитном поле.

Устройство простейшего генератора

Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.

В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.

Устройство автомобильного генератора переменного тока

Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках 2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором.

Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.

Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.

---

Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).

От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.

Принцип работы автомобильного генератора

Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.

Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться

генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.

В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.

От поворота ключа до выдачи напряжения…

Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает

стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.

Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.

Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.

На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 9 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

 

 

Рисунок \(1\). Опыт по получению индукционного тока

 

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.

Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

 

 

Рисунок \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита

Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

 

 

Рисунок \(3\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)

В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.

Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

 

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

 

 

Рисунок \(4\). Устройство гидрогенератора: \(1\) — статор; \(2\) — ротор; \(3\) — водяная турбина

Техническая информация о стартере и генераторе. О ремонте стартера и ремонте генератора.

Генератор предназначен для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумулятора при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумулятора. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне частот вращения и нагрузок. Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи, и ее ускоренному выходу из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализация, акустическое оборудование.

Генератор – достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы у всех автомобильных генераторов, независимо от того, где они выпускаются.

Принцип действия генератора

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой – подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т.е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генератора, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение (обычно через контрольную лампу  состояния генераторной установки). Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т.к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы — обычно 2…3 Вт.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный», и «южный» полюсы ротора, т.е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения.

За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть «южных» и шесть «северных» полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения  ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т.к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора.

Обмотка статора генераторов зарубежных и отечественных фирм – трехфазная. Она состоит из трех 3 частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник». При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения  действуют между концами обмоток фаз, а токи  протекают в этих обмотках, линейные же напряжения  действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи . Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные. При соединении в «треугольник» фазные токи меньше линейных, в то время как у «звезды» линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соединении в «треугольник», значительно меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в «треугольник», т.к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у «звезды» больше фазного, в то время как у «треугольника» они равны и для получения такого же выходного напряжения, при тех же частотах вращения «треугольник» требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со «звездой».

Более тонкий провод можно применять и при соединении типа «звезда». В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в «звезду», т.е. получается «двойная звезда». Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом «+» генератора, а другие три с выводом «—» («массой»). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное плечо запитывается от «нулевой» точки «звезды».

У многих  генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении.  Следует обратить внимание на то, что под термином «выпрямительный диод», не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т.д. Иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, герметизированный на теплоотводе

Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т.е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генератор элементов ее защиты от скачков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении, он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения (напряжением стабилизации).

Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т.е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+» генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя» используется и в регуляторах напряжения.

Принцип действия регулятора напряжения (реле регулятора)

В настоящее время все генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки – тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения.

Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить – увеличивается.

Конструктивное исполнение генераторов

По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы – генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой «компактной» конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому, по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой (Mitsubishi, Hitachi), и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости (Bosch, Valeo). В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

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

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

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами – полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы — полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума. После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление, особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно-контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т.к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

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

Щеточный узел – это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты.

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

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

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами (Delco Remy, Motorcraft). Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колеи — скользящая, со стороны привода — плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые проставки, гофрированные стальные пружины и т.п. Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами – диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле.

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

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

Привод генераторов и крепление их на двигателе

Привод генераторов всех типов автомобилей осуществляется от коленчатого вала ременной или зубчатой передачей. При этом возможны два варианта — клиновым или поликлиновым ремнем. Приводной шкив генератора выполняется с одним или двумя ручьями для клинового ремня и с профилированной рабочей дорожкой для поликлинового. Вентилятор, выполненный, как правило, штамповкой из листовой стали, в традиционной конструкции генератора крепится на валу рядом со шкивом. Шкив может выполняться сборным из двух штампованных дисков, литым из чугуна или стали, а также полученным методом штамповки или точеным из стали.

Качество обеспечения питанием потребителей электроэнергии, в том числе зарядка аккумуляторной батареи, зависит от передаточного числа ременной передачи, равного отношению диаметров ручьев приводного шкива генератора к шкиву коленчатого вала. Для повышения качества питания электропотребителей это число должно быть как можно больше, т.к. при этом частота вращения генератора повышается, и он способен отдать потребителям больший ток. Однако при слишком больших передаточных числах происходит ускоренный износ приводного ремня, поэтому передаточные числа передачи двигатель-генератор для клиновых ремней лежат в пределах 1,8…2,5, для поликлиновых до 3. Более высокое передаточное число возможно потому, что поликлиновые ремни допускают применение на генераторах приводных шкивов малых диаметров и меньший угол охвата шкива ремнем. Наилучшей конструкцией для генератора является индивидуальный привод. При таком приводе подшипники генератора оказываются менее нагруженными, чем в «коллективном» приводе, при котором обычно генератор приводится во вращение одним ремнем с другими агрегатами, чаще всего водяным насосом, и где шкив генератора служит натяжным роликом. Поликлиновым ремнем обычно приводится во вращение сразу несколько агрегатов. Например, на автомобилях Mercedes один поликлиновой ремень приводит во вращение одновременно генератор, водяной насос, насос гидроусилителя руля, гидромуфту вентилятора и компрессор кондиционера. В этом случае натяжение ремня осуществляется и регулируется одним или несколькими натяжными роликами при фиксированном положении генератора. Крепление генераторов на двигателе выполнено на одной или двух крепежных лапах, сочленяемых с кронштейном двигателя. Натяжение ремня производится поворотом генератора на кронштейне, при этом натяжная планка, соединяющая двигатель с натяжным ухом, может быть выполнена в виде винта, по которому перемещается резьбовая муфта, сочленяемая с ухом.

Встречаются конструкции, у которых прорезь в натяжной планке имеет зубчатую нарезку, по которой перемещается натяжное устройство, соединенное с натяжным ухом. Такие конструкции позволяют обеспечивать натяжение ремня очень точно и надежно.

К сожалению, на данный момент не существует международных нормативных документов, определяющих габаритные и присоединительные размеры генераторов легковых автомобилей, поэтому генераторы различных фирм существенно отличаются друг от друга, разумеется, кроме изделий, специально предназначенных в качестве запчастей для замены генераторов других фирм.

Бесщеточные генераторы

Бесщеточные генераторы применяются там, где возникают требования повышенной надежности и долговечности, главным образом на магистральных тягачах, междугородных автобусах и т.п. Повышенная надежность этих генераторов обеспечивается тем, что у них отсутствует щеточно-контактный узел, подверженный износу и загрязнению, а обмотка возбуждения неподвижна. Недостатком генераторов этого типа являются увеличенные габариты и масса. Бесщеточные генераторы выполняются с максимальным использованием конструктивной преемственности со щеточными. На выпуске генераторов такого типа специализируется американская фирма Delco-Remy, являющаяся отделением General Motors. Отличие этой конструкции состоит в том, что одна клювообразная полюсная половина посажена на вал, как у обычного щеточного генератора, а другая в урезанном виде приваривается к ней по клювам немагнитным материалом.

принцип работы, устройство, схема подключения, назначение

Для питания бортовой сети транспортного средства предусмотрено два источника тока. И водителю очень важно разбираться в принципах работы автомобильного генератора, который наряду с аккумуляторной батареей, предназначен для обеспечения энергией электрооборудования машины.

К надёжности и стабильности устройств такого рода предъявляются жесткие требования.

В Российской Федерации производимое и используемое электрооборудование должно соответствовать ГОСТ Р 52230-2004. Документ устанавливает общие технические условия, которые распространяются и на стартерные аккумуляторы автомобилей. Упомянутый национальный стандарт полностью соответствует международным нормативам, что позволяет использовать на отечественных машинах компоненты иностранного производства.

На заре автомобилестроения и вплоть до 60-х годов прошлого века в бортовых сетях использовались генераторы постоянного тока — капризные и маломощные. С появлением полупроводниковых (селеновых и кремниевых) выпрямителей на машины стали ставить агрегаты переменного тока. Они втрое меньше по массе и при той же нагрузке обеспечивают более высокую стабильность выходного тока.

Для чего в автомобиле нужен генератор?

Генератор используется для поддержания в бортовой сети определенных напряжения и тока. Основное назначение генератора автомобиля состоит в обеспечении устойчивого питания электрооборудования при работающем двигателе – в частности, для:

• Заряда аккумулятора.
• Питания всех потребителей электрического тока в нормальных условиях.
• Питания потребителей совместно с АКБ при экстремальной эксплуатации.

Применение автомобильного генератора позволяет восстанавливать заряд аккумулятора, который расходуется на запуск двигателя при помощи стартера. При этом напряжение в бортовой сети пребывает в строго установленных пределах, превышающих электрохимический потенциал пластин батареи.

Разобравшись в вопросе, для чего нужен генератор в автомобиле, необходимо понять, что в случае отказа агрегата двигатель проработает еще какое-то время за счет аккумулятора. Продлить этот период можно, отключив все второстепенные потребители: вентилятор отопителя, кондиционер, аудиосистему. По исчерпании заряда батареи двигатель заглохнет.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Трехфазные электроагрегаты переменного тока, устанавливаемые на современных машинах, могут быть 2-х видов: стандартный и компактный. Общее устройство автомобильных генераторов 2-х видов одинаково — они состоят из следующих элементов:

• Шкива с валом и подшипниками.
• Ротора с контактными кольцами.
• Обмоток статора.
• Корпуса генератора.
• Регулятора напряжения.
• Выпрямительного устройства.
• Щеточного узла.

Конструкции автомобильных генераторов различаются только особенностями компоновки. При одинаковых электрических параметрах стандартные агрегаты значительно крупнее малоразмерных. Компактность обеспечивается за счет использования современных материалов и технологий.

Вот из чего состоит электрогенератор и какие функции выполняют его компоненты:

• Шкив обеспечивает передачу вращения от коленвала на ротор с помощью ремня.
• Корпус генератора имеет две крышки (переднюю, заднюю) и нужен для соединения элементов в единую конструкцию. На наружной поверхности размещены кронштейны, с помощью которых устройство крепится на двигателе.
• Ротор представляет собой вал, на котором установлены обмотки возбуждения и контактные кольца из электротехнической меди.
• Статор включает в себя магнитопровод из пакета стальных пластин, в которых вырезаны фигурные пазы. В них уложены трехфазные обмотки из одножильного медного провода, где и генерируется ток.
• Регулятор напряжения изготавливается в виде отдельного блока или комбинируется со щеточным узлом. Основное назначение — управление работой генератора путем изменения тока в обмотке возбуждения.
• Выпрямительное устройство по схеме Ларионова состоит из двух частей: алюминиевых теплоотводов, в каждый из которых запрессовано по три силовых диода. Вентили обеспечивают преобразование переменного напряжения в постоянное, что используется в бортовой сети для питания электрооборудования.
• Передача напряжения на обмотку возбуждения производится через специальный узел и цилиндрические контактные кольца. Щетки делаются из специальных сортов графита и устанавливаются в держателе с направляющими, изготовленными из диэлектриков. Для обеспечения плотного контакта они подпружинены, а напряжение на них подается по проводу, запрессованному в основание.

Разбираясь с устройством генератора современного автомобиля, следует выделить в нем механическую и электрическую часть. Первая (к которой относятся шкив и два подшипника ротора) обеспечивает его вращение в корпусе. Вторая часть собственно генерирует электрический ток для запитывания бортовой сети. Описываемая схема автомобильного генератора впервые была применена в изделиях американской фирмы «Невиль» в 1946 году. Такими устройствами комплектовались военные машины и автобусы.

Основные параметры генератора

Основные номинальные параметры определяются исходя из технических требований к конструкции конкретной модели транспортного средства:

• Напряжение. В соответствии с ГОСТ 52230-2004 выбирается из диапазона от 7,14 и до 28 В.
• Ток отдачи.
• Частота возбуждения и самовозбуждения.

Токоскоростная характеристика определяет зависимость номинального тока генератора от частоты его вращения. Напряжение в бортовой сети легковых и коммерческих автомобилей, а также автобусов составляет 12 В, особо мощных и специальных машин — 24 В. Максимальный ток отдачи определяется при частоте вращения ротора в 6 000 мин-1.

Еще одна важнейшая характеристика данного агрегата — КПД. Для современных моделей этот показатель находится на уровне 50-60%.

Как работает автомобильный генератор?

Устройство начинает функционировать только после запуска двигателя стартером, который запитывается напрямую от аккумуляторной батареи. Ключевой принцип работы генератора автомобиля состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. На коленчатом валу силового агрегата установлен шкив, который раскручивает через ременную передачу установленный на необслуживаемых подшипниках ротор.

Питание обмотки возбуждения, расположенной на вращающемся якоре, осуществляется от аккумулятора через щеточный узел и контактные кольца. Для защиты батареи от саморазряда подключение производится через специальный выпрямитель, состоящий из трех диодов. Величина напряжения в этой цепи регулируется электронным или электромеханическим стабилизатором, интегрированным или выполненным в виде отдельного устройства.

Вращающийся якорь создает электромагнитные поля, которые индуцируют в обмотках статора переменный ток. Он поступает на выпрямитель, представляющий собой блок диодов. В него входят шесть вентилей: по три отрицательных и положительных. Они обеспечивают преобразование фазного напряжения в линейное. Соединение обмоток генератора осуществляется по схеме «треугольника» или «звезды». В первом случае величина тока в 1,7 раза ниже, нежели во втором. Треугольник применяется на моделях авто повышенной мощности.

Описываемый принцип действия автомобильного генератора обеспечивает поддержание в бортовой сети напряжения в диапазоне от 13,9 до 14,5 В. Точная величина зависит от частоты вращения коленчатого вала и уровня нагрузки. Потребители (например, аккумулятор) к электроагрегату подключаются через вывод «В+».

Для чего в генераторе регулятор напряжения?

При изменении частоты оборотов коленчатого вала и соответственно ротора в бортовой сети могут возникнуть скачки напряжения, которые негативно сказываются на работе потребителей. Скачки устраняются за счет ограничения тока возбуждения, передаваемого через щетки с регулятора напряжения на ротор. Управление осуществляется путем изменения времени подключения обмотки якоря в зависимости от нагрузки на бортовую сеть.

Если возникает неисправность регулятора или повреждение щеточного узла и контактных колец, возможен недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи. Длительная эксплуатация машины с таким дефектом приведет к выходу из строя АКБ.

Неисправность генератора можно определить по индикатору на панели приборов. Горение лампочки заряда аккумулятора после запуска говорит о недостаточном напряжении в сети, а мигание указывает на превышение.

Заключение

Даже самое общее представление об устройстве и принципах работы автомобильного генератора может помочь избежать неисправностей электрооборудования. Генератор начинает работать после запуска двигателя и выполняет функции основного источника тока в автомобиле.

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо тщательно следить за натяжением приводного ремня, которое влияет на положение генератора. На ряде современных автомобилей агрегат закреплен прочно, и изношенный клиновый или поликлиновый ремень необходимо сразу менять. Поддержание генератора в исправном состоянии позволит избежать крупных трат на капитальный ремонт авто.

устройство и принцип работы генераторов

Переменный ток промышленной частоты вырабатывается на электростанциях специально предназначенными для этих целей электромашинными синхронными генераторами. Принцип действия этих агрегатов основан на явлении электромагнитной индукции. Производимая паровой или гидравлической турбиной механическая энергия преобразовывается в электроэнергию переменного тока.

Вращающейся частью привода или ротором является электрический магнит, который и передает вырабатываемое магнитное поле на статор. Это – внешняя часть устройства, состоящая из трех катушек с проводами.

Передача напряжения осуществляется через коллекторные щетки и кольца. Медные роторные кольца вращаются одновременно с коленвалом и ротором, в результате чего к ним прижимаются щетки. Те, в свою очередь, остаются на месте, позволяя электротоку передаваться от неподвижных элементов генератора его вращающейся части.

Произведенное таким образом магнитное поле, вращаясь поперек статора, производит электропотоки, которые и осуществляют зарядку аккумулятора.

Однако для передачи импульса от генератора переменного тока к аккумулятору постоянного используется дополнительный диодный мост, который располагается в задней части устройства. Диод представляет собой деталь с двумя контактами, через которые в одном направлении проходит ток. А мост, как правило, состоит из 10 таких элементов.

Диоды делятся на две группы:

• Основные — необходимы для выпрямления напряжения и соединены с выводами статора.
• Дополнительные — направляют мощность на регулятор напряжения и контролирующую зарядку лампу.

Последняя крайне необходима в генераторе, потому что является контролирующим исправность привода контуром. Без лампы генератор переменного тока ни в коем случае не запустится на стандартных оборотах.

Для большего понимания, советуем
посмотреть популярные модели дизельных генераторов >>

Видео: принцип работы генератора переменного тока

Виды генераторов переменного тока

В зависимости от вырабатываемой энергии, генераторы подразделяются по мощности – на высокомощные и маломощные.

В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока. Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается. Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.

Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:

С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор. Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности. Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.

Автомобильный генератор устройство и принцип работы

Функции автомобильного генератора

Автомобильный генератор необходим для того, чтобы превратить механическую работу двигателя в электрическую энергию. Выработанный заряд используется для работы остальных систем автомобиля.

Прибор находится в передней части двигателя. На рынке представлены две основные модели устройства. Это стандартный генератор и его компактная версия. Разница между ними — в габаритах составных элементов. Что касается срока службы прибора, то на нее влияет и мощность аккумулятора транспортного средства, и стиль вождения владельца, и время года, и, наконец, качество сборки самого устройства.

В  генераторе ключевую роль играют статор и ротор
 

Устройство автомобильного генератора и его принцип работы

В устройстве генератора электричества для автомобиля ключевую роль играют статор и ротор. Первый из них представляет собой постоянный магнит, который долго сохраняет заряд. Ротор вращается вокруг этого магнита, тем самым создавая электромагнитное поле на концах обмотки. Выработанное электричество токосъемный узел передает далее — на выпрямитель.

Выпрямитель трансформирует переменный ток ротора в постоянный, который подходит для функционирования других систем транспортного средства. Далее он передает заряд на регулятор напряжения, так как прибор не способен вырабатывать ток одинакового напряжения постоянно, а для функционирования точных механизмов и электронных систем скачки недопустимы. Во время работы устройство ощутимо нагревается. Для его принудительного охлаждения используются две крыльчатки.
 

Режимы работы и прочие тонкости

В автомобильном генераторе — два основных режима работы. В первом режиме он функционирует во время запуска стартера, во втором работает в остальное время. Важно периодически проверять напряжение на выходе прибора. Оно должно составлять 13 — 14 Вольт. Превышение этого предела грозит поломками стартера.

Electric Generator: Основное введение в принцип работы генераторов, их особенности и применение

Как работают электрические генераторы?
Электрогенератор — это устройство, которое используется для производства электроэнергии, которая может храниться в батареях или может подаваться непосредственно в дома, магазины, офисы и т. Д. Электрогенераторы работают по принципу электромагнитной индукции. Катушка-проводник (медная катушка, плотно намотанная на металлический сердечник) быстро вращается между полюсами магнита подковообразного типа.Катушка проводника вместе с ее сердечником называется якорем. Якорь соединен с валом источника механической энергии, такого как двигатель, и вращается. Требуемая механическая энергия может обеспечиваться двигателями, работающими на таких видах топлива, как дизельное топливо, бензин, природный газ и т. Д., Или за счет возобновляемых источников энергии, таких как ветряная турбина, водяная турбина, турбина на солнечной энергии и т. Д. Когда змеевик вращается, он разрезает магнитное поле, которое лежит между двумя полюсами магнита. Магнитное поле будет мешать электронам в проводнике, вызывая в нем электрический ток.

Характеристики электрогенераторов

• Мощность: Электрогенераторы с широким диапазоном выходной мощности легко доступны. Как низкие, так и высокие требования к мощности можно легко удовлетворить, выбрав идеальный электрический генератор с соответствующей выходной мощностью.
• Топливо: Для электрических генераторов доступны различные варианты топлива, такие как дизельное топливо, бензин, природный газ, сжиженный нефтяной газ и т. Д.
• Портативность: На рынке доступны генераторы, на которых установлены колеса или ручки, чтобы их можно было легко перемещать с одного места на другое.
• Шум: Некоторые модели генераторов имеют технологию снижения шума, которая позволяет держать их в непосредственной близости без каких-либо проблем с шумовым загрязнением.

Применение электрогенераторов

• Электрогенераторы полезны для домов, магазинов, офисов и т. Д., Которые часто сталкиваются с перебоями в подаче электроэнергии. Они действуют как резервные, чтобы гарантировать бесперебойное электропитание устройств.
• В удаленных районах, где нет доступа к электричеству из основной сети, электрические генераторы действуют как основной источник питания.
• При работе на объектах, где нет доступа к электричеству из сети, можно использовать электрические генераторы для питания машин или инструментов.

Свяжитесь с ближайшими к вам ведущими дилерами по производству генераторов и получите бесплатные расценки
(Единый пункт назначения для MSME, ET RISE предоставляет новости, обзоры и анализ по GST, экспорту, финансированию, политике и управлению малым бизнесом.)

Загрузите приложение The Economic Times News, чтобы получать ежедневные обновления рынка и новости бизнеса в реальном времени.

Электрогенератор

— конструкция, работа, типы и применение

Электрогенератор был изобретен до того, как была обнаружена корреляция между электричеством и магнетизмом.Эти генераторы используют электростатические принципы для работы с помощью пластин, движущихся лент, которые заряжаются электрически, а также дисков, переносящих заряд к электроду с высоким потенциалом. Генераторы используют два механизма для генерации заряда, такие как трибоэлектрический эффект, иначе электростатическая индукция. Таким образом, он генерирует низкий ток, а также очень высокое напряжение из-за сложности изоляционных машин, а также их неэффективности. Номинальная мощность электростатических генераторов низка, поэтому они никогда не использовались для выработки электроэнергии. На практике этот генератор используется для питания рентгеновских трубок, а также ускорителей атомных частиц.

Что такое электрический генератор?

Альтернативное название электрического генератора — динамо-машина для передачи, а также распределения энергии по линиям электропередач для различных приложений, таких как домашнее, промышленное, коммерческое и т. Д. Они также применимы в самолетах, автомобилях, поездах, кораблях для выработки электроэнергии. электричество. Для электрического генератора механическая мощность может быть получена через вращающийся вал, что эквивалентно крутящему моменту вала, который умножается с использованием угловой скорости или скорости вращения.

Механическая энергия может быть получена из различных источников, таких как гидравлические турбины на водопадах / плотинах; паровые турбины, газовые турбины и ветряные турбины, в которых пар может генерироваться за счет тепла от воспламенения ископаемого топлива, в противном случае — за счет ядерного деления. Газовые турбины могут сжигать газ непосредственно внутри турбины, в противном случае — дизельные двигатели и бензин. Конструкция генератора, а также его скорость могут изменяться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Генератор — это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.Он работает по принципу закона Фарадея электромагнитной индукции. Закон Фарадея гласит, что всякий раз, когда проводник помещается в переменное магнитное поле, индуцируется ЭДС, и эта индуцированная ЭДС равна скорости изменения потоковых связей. Эта ЭДС может возникать при изменении относительного пространства или относительного времени между проводником и магнитным полем. Итак, важными элементами генератора являются:

• Магнитное поле
• Движение проводника в магнитном поле

Характеристики

Основные характеристики электрических генераторов включают следующее.

Мощность

Выходная мощность электрогенератора находится в широком диапазоне. Выбрав идеальный генератор, можно легко удовлетворить требования высокой и низкой мощности за счет одинаковой выходной мощности.

Топливо

Для электрогенераторов доступны несколько вариантов топлива, таких как бензин, дизельное топливо, сжиженный нефтяной газ, природный газ.

Портативность

Электрические генераторы портативны, потому что у них есть ручки и колеса.Таким образом, их можно легко перемещать из одного места в другое.

Шум

Некоторые генераторы включают технологию шумоподавления, что позволяет снизить шумовое загрязнение.

Конструкция электрогенератора

Конструкция электрогенератора может быть выполнена с использованием различных частей, таких как генератор переменного тока, топливная система, регулятор напряжения, система охлаждения и выпуска, система смазки, зарядное устройство, панель управления, рама или основной узел.

Генератор

Преобразование энергии, которое происходит в генераторе, известно как генератор переменного тока.Это включает в себя как неподвижные, так и движущиеся части, которые работают вместе, чтобы генерировать электромагнитное поле, а также поток электронов для выработки электричества.

Топливная система

Топливная система в генераторе используется для выработки необходимой энергии. Эта система состоит из топливного насоса, топливного бака, возвратного патрубка и патрубка, который используется для соединения двигателя и бака. Топливный фильтр используется для удаления мусора до того, как он достигнет двигателя, а форсунка заставляет топливо течь в камеру сгорания.

Двигатель

Основная функция двигателя — подавать электроэнергию в генератор. Диапазон мощности, генерируемой генератором, может определяться мощностью двигателя.

Регулятор напряжения

Этот компонент используется для управления напряжением вырабатываемого электричества. При необходимости он также преобразует электричество переменного тока в постоянный.

Системы охлаждения и выхлопа

Обычно генераторы выделяют много тепла, поэтому для уменьшения тепла от перегрева машины используется система охлаждения.Выхлопная система используется для устранения дыма во время ее работы.

Система смазки

В генераторе есть несколько небольших, а также движущихся частей, которые необходимы для их достаточной смазки с использованием моторного масла, чтобы можно было добиться плавной работы, а также защитить от чрезмерного износа. Уровни смазки следует часто проверять каждые 8 ​​часов процесса.

Зарядное устройство для аккумуляторов

Аккумуляторы в основном используются для питания генератора.Это полностью автоматический компонент, используемый для обеспечения готовности батареи к работе в случае необходимости, обеспечивая ее стабильным низким напряжением.

Панель управления

Панель управления используется для управления всеми функциями генератора во время работы от начала до конца. Современные устройства способны определять, когда генератор автоматически включается / выключается.

Рама / основной узел

Рама — это корпус генератора, и это часть, в которой конструкция удерживает все на месте.

Работа электрического генератора

Генераторы в основном представляют собой катушки электрических проводников, обычно медных проводов, которые плотно намотаны на металлический сердечник и установлены с возможностью поворота внутри экспоната с большими магнитами. Электрический проводник движется через магнитное поле, магнетизм будет взаимодействовать с электронами в проводнике, чтобы вызвать в нем поток электрического тока.

Электрический генератор

Проводящая катушка и ее сердечник называются якорем, соединяя якорь с валом механического источника энергии, например двигателя, медный проводник может вращаться с исключительно повышенной скоростью по отношению к магнитному полю.

Точка, когда якорь генератора сначала начинает вращаться, а затем в железных полюсных наконечниках возникает слабое магнитное поле. Когда якорь вращается, он начинает повышать напряжение. Часть этого напряжения поступает на обмотки возбуждения через регулятор генератора. Это впечатляющее напряжение создает более сильный ток обмотки, увеличивает силу магнитного поля.

Расширенное поле создает большее напряжение в якоре. Это, в свою очередь, увеличивает ток в обмотках возбуждения, что приводит к более высокому напряжению якоря.В это время признаки обуви зависели от направления протекания тока в обмотке возбуждения. Противоположные знаки заставят ток течь в неправильном направлении.

Как электрический генератор вырабатывает электричество?

На самом деле электрические генераторы не производят электричество; вместо того, чтобы создавать, они меняют энергию с механической на электрическую или с химической на электрическую. Это преобразование энергии может быть выполнено путем захвата энергии движения и преобразования ее в электрическую форму путем выталкивания электронов из внешнего источника с помощью электрической цепи.Электрогенератор в основном работает в обратном направлении по отношению к двигателю.

Некоторые генераторы, которые используются на плотине Гувера, будут обеспечивать огромное количество энергии за счет передачи энергии, создаваемой турбинами. Генераторы, которые используются как в коммерческих, так и в жилых помещениях, очень малы по размеру, но для выработки механической энергии они зависят от различных источников топлива, таких как газ, дизельное топливо, а также пропан.

Эту мощность можно использовать в цепи для индукции тока.
После того, как этот ток был создан, он направляется с помощью медных проводов для питания внешних устройств, в противном случае — машин целых электрических систем.

Современные генераторы используют принцип электромагнитной индукции Майкла Фарадея, потому что он обнаружил, что когда проводник вращается в магнитном поле, могут образовываться электрические заряды для создания тока. Электрический генератор связан с тем, как водяной насос нагнетает воду с помощью трубы.

Типы электрогенераторов

Генераторы классифицируются по типам.

• Генераторы переменного тока
• Генераторы постоянного тока

Генераторы переменного тока

Их также называют генераторами переменного тока.Это наиболее важный способ производства электроэнергии во многих местах, поскольку в настоящее время все потребители используют переменный ток. Он работает по принципу электромагнитной индукции. Они бывают двух типов: индукционный и синхронный.

Индукционный генератор не требует отдельного возбуждения постоянного тока, регуляторов, регуляторов частоты или регулятора. Эта концепция имеет место, когда катушки проводника вращаются в магнитном поле, вызывая ток и напряжение.Генераторы должны работать с постоянной скоростью, чтобы обеспечить стабильное напряжение переменного тока даже при отсутствии нагрузки.

Генератор переменного тока

Синхронные генераторы — это генераторы большого размера, которые в основном используются на электростанциях. Они могут быть с вращающимся полем или с вращающимся якорем. У вращающегося якоря якорь находится у ротора, а поле у ​​статора. Ток якоря ротора снимается через контактные кольца и щетки. Они ограничены из-за высоких ветровых потерь. Они используются для приложений с низкой выходной мощностью.Генератор переменного тока с вращающимся полем широко используется из-за его высокой мощности выработки и отсутствия контактных колец и щеток.

Могут быть как трехфазные, так и двухфазные генераторы. Двухфазный генератор вырабатывает два совершенно разных напряжения. Каждое напряжение можно рассматривать как однофазное напряжение. Каждый из них генерирует напряжение, полностью независимое от другого. Трехфазный генератор переменного тока имеет три однофазные обмотки, разнесенные таким образом, что напряжение, индуцированное в одной фазе, смещается на 120º относительно двух других.

Они могут быть подключены как треугольником, так и звездой. В Delta Connection каждый конец катушки соединен вместе, образуя замкнутый контур. Дельта-соединение выглядит как греческая буква «Дельта» (Δ). При соединении звездой один конец каждой катушки соединен вместе, а другой конец каждой катушки оставлен открытым для внешних соединений. Соединение «звезда» обозначается буквой Y.

Эти генераторы комплектуются двигателем или турбиной, которые могут использоваться в качестве мотор-генераторной установки и использоваться в таких приложениях, как военно-морской флот, добыча нефти и газа, горное оборудование, ветряные электростанции и т.

Преимущества

К преимуществам генераторов переменного тока можно отнести следующие.

• Эти генераторы обычно не требуют обслуживания из-за отсутствия щеток.
• Легко повышать и понижать через трансформаторы.
• Размер линии передачи может быть меньше из-за функции повышения
• Размер генератора относительно меньше, чем у машины постоянного тока
• Потери относительно меньше, чем у машины постоянного тока
• Эти выключатели генератора относительно меньше, чем выключатели постоянного тока

Генераторы постоянного тока

Генераторы постоянного тока обычно используются в автономных системах.Эти генераторы обеспечивают бесперебойную подачу питания непосредственно в накопители электроэнергии и электрические сети постоянного тока без использования нового оборудования. Сохраненная мощность передается нагрузкам через преобразователи постоянного тока в переменный. Генераторами постоянного тока можно было управлять обратно на неподвижную скорость, так как батареи, как правило, стимулируют восстановление значительно большего количества топлива.

Генератор постоянного тока

Классификация генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока

классифицируются в зависимости от того, как их магнитное поле создается в статоре машины.

• Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом
• Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением и
• Генераторы постоянного тока с самовозбуждением.

Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами не требуют возбуждения внешнего поля, поскольку они имеют постоянные магниты для создания магнитного потока. Они используются для приложений с низким энергопотреблением, таких как динамо-машины. Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением требуют возбуждения внешнего поля для создания магнитного потока. Мы также можем варьировать возбуждение, чтобы получить переменную выходную мощность.

Они используются в гальванических и электролитических рафинировках. Из-за остаточного магнетизма, присутствующего в полюсах статора, генераторы постоянного тока с самовозбуждением могут создавать собственное магнитное поле после запуска. Они просты по конструкции и не нуждаются во внешней цепи для изменения возбуждения поля. Опять же, эти генераторы постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на шунтовые, последовательные и составные генераторы.

Они используются в таких приложениях, как зарядка аккумуляторов, сварка, обычное освещение и т. Д.

Преимущества

Преимущества генератора постоянного тока заключаются в следующем.

• В основном машины постоянного тока обладают большим разнообразием рабочих характеристик, которые могут быть получены путем выбора метода возбуждения обмоток возбуждения.
• Выходное напряжение можно сгладить, регулярно располагая катушки вокруг якоря. Это приводит к меньшему количеству колебаний, что желательно для некоторых приложений в установившемся режиме.
• Нет необходимости в экранировании излучения, поэтому стоимость кабеля будет меньше по сравнению с кабелем переменного тока.

Другие типы электрических генераторов

Генераторы подразделяются на различные типы, такие как переносные, резервные и инверторные.

Переносной генератор

Они чрезвычайно используются в различных приложениях и доступны в различных конфигурациях с изменением мощности. Они полезны при обычных бедствиях после выхода из строя электросети. Они используются в жилых, небольших коммерческих учреждениях, таких как магазины, торговые точки, на стройплощадке, чтобы обеспечивать электроэнергией небольшие инструменты, свадьбы на открытом воздухе, кемпинг, мероприятия на открытом воздухе и обеспечивать питание сельскохозяйственных устройств, таких как скважины, или системы капельного орошения.

Генераторы этого типа работают на дизельном топливе, в противном случае — на газе, чтобы обеспечить кратковременную электроэнергию. Основные характеристики портативного генератора:

• Он проводит электричество с помощью двигателя внутреннего сгорания.
• Может подключаться к разным инструментам и приборам через розетки.
• Может быть подключен к субпанелям.
• Используется в отдаленных районах.
• Он потребляет меньше энергии для работы морозильной камеры, телевизора и холодильника.
• Скорость двигателя должна быть 3600 об / мин, чтобы выдавать типичный ток с частотой 60 Гц.
• Обороты двигателя можно регулировать с помощью оператора.
• Он обеспечивает питание осветительных приборов, а также инструменты.

Инверторный генератор

В этом типе генератора используется двигатель, подключенный к генератору переменного тока для выработки энергии переменного тока выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный. Они используются в холодильниках, кондиционерах, лодочных автомобилях, которые требуют значений определенной частоты, а также напряжения.Они доступны в менее тяжелых и твердых. Характеристики этого генератора в основном включают следующее.

• Это зависит от современных магнитов.
• Использует более высокие электронные схемы.
• Использует 3 фазы для выработки электроэнергии.
• Обеспечивает стабильную подачу тока на устройство.
• Он энергоэффективен, потому что скорость двигателя регулируется в зависимости от требуемой мощности.
• Когда он используется с соответствующим устройством, его переменный ток может быть установлен на любое напряжение и частоту.
• Они легкие и используются в автомобиле, лодке и т. Д.

Резервный генератор

Это одна из разновидностей электрической системы, которая используется для работы через автоматический переключатель резерва, который дает сигнал для включения устройства в питание. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! потеря. К лучшим характеристикам резервного генератора можно отнести следующее.

• Операция может выполняться автоматически.
• Используется в системах безопасности для резервного освещения, лифтов, оборудования жизнеобеспечения, медицинских и противопожарных систем.
• Обеспечивает стабильную защиту электропитания.
• Постоянно контролирует энергоснабжение.
• Каждую неделю автоматически выполняет самотестирование, чтобы проверить, правильно ли реагирует на пропадание электропитания.
• Он состоит из двух компонентов, таких как автоматический переключатель и резервный генератор.
• Он обнаруживает потерю мощности за секунды и усиливает электричество.
• Он работает с использованием природного газа или жидкого пропана.
• Внутри используется двигатель внутреннего сгорания.

Промышленные генераторы

Промышленные генераторы отличаются от коммерческих и жилых помещений. Они прочные и прочные, которые работают в суровых условиях. Характеристики источника питания будут варьироваться от 20 кВт до 2500 кВт, 120-48 В и от 1-фазного до 3-фазного источника питания.

Обычно они более индивидуализированы по сравнению с другими типами. Классификация этих генераторов может быть сделана на основе топлива, используемого для работы двигателя, чтобы можно было вырабатывать электроэнергию.В качестве топлива используется природный газ, дизельное топливо, бензин, пропан и керосин.

Индукционные генераторы

Эти генераторы бывают двух типов: самовозбуждающиеся и внешне возбуждаемые. Самовозбуждающиеся используются в ветряных мельницах, где ветер используется как нетрадиционный источник энергии, который преобразуется в электрическую энергию. Внешнее возбуждение используется в приложениях рекуперативного торможения, таких как краны, подъемники, электровозы и лифты.

Техническое обслуживание электрогенератора

Техническое обслуживание электрогенератора во многом схоже со всеми типами двигателей.Для каждого производителя очень важно знать, как обслуживаются все генераторы. Нормальное техническое обслуживание — это общий осмотр, такой как проверка на утечки, уровни охлаждающей жидкости, проверка шлангов и ремней, кабелей и клемм аккумулятора. Важно проверять масло, чтобы его часто менять. Частота замены масла в основном зависит от производителя, от того, как часто оно используется. Если в генераторе используется дизельное топливо, необходимо заменить масло на 100 часов работы.

Один раз в год фильтрация и очистка топлива очень быстро ухудшают качество дизельного топлива.После нескольких дней эксплуатации это топливо может разлагаться из-за загрязнения воды и микробов, что приводит к закупорке топливопроводов и фильтров. При очистке топлива используются биоциды в год во всех типах генераторов, кроме резервного генератора, где он будет притягивать сырость.

Систему охлаждения следует обслуживать, поскольку она требует проверки уровня охлаждающей жидкости через доступные интервалы во время простоя.

Необходимо проверить уровень заряда батареи, поскольку проблемы с батареей могут вызвать сбои.Регулярное тестирование необходимо для уведомления о текущем состоянии батареи. Он включает в себя проверку уровней электролита, а также точную плотность электрических батарей.

Также очень важно отключать генератор на 30 минут еженедельно под нагрузкой. Удалите излишки влаги, смажьте двигатель и отфильтруйте топливо, а также фольгу. Если какие-либо подвижные части, найденные в любом месте на генераторе, должны быть стабильно расположены внутри.

Для дальнейшего осмотра необходимо вести записи, чтобы знать состояние вашего генератора.

Приложения

К применениям электрогенераторов относятся следующие.

• В разных городах генераторы обеспечивают питание большинства электросетей
• Они используются на транспорте
• Малые генераторы обеспечивают отличную поддержку для удовлетворения потребностей в электроэнергии в домашних условиях, в противном случае малые предприятия
• Они используются для привода электродвигателей
• Используются перед подачей электроэнергии на строительных площадках.
• Используются в лабораториях для определения диапазона напряжений.
• Энергоэффективность, например, использование топлива, может быть значительно снижено.

Недостатки

Главный недостаток — они не могут остановить сильные колебания напряжения, по этой причине, обычные. генераторы не подходят для работы с потребителями, чувствительными к напряжению, такими как ПК. ноутбуки, телевизоры или музыкальные системы, потому что они могут повредить их в плохом случае.

Итак, это все обзор электрогенератора.Электрогенератор работает по принципу электромагнитной индукции. Этот принцип был открыт Майклом Фарадеем. В основном генераторы представляют собой катушки с электрическими проводниками или, как правило, медную проволоку. Этот провод плотно намотан на металлический сердечник и помещен примерно так, чтобы вращаться в экспонате из больших магнитов.

Электрический проводник вращается в магнитном поле, и магнетизм соединяется через электроны внутри проводника, вызывая в нем ток. Здесь катушка проводника, а также ее сердечник называются якорем.Он подключен к валу источника питания. Теперь вы четко разобрались в принципах работы и типах генераторов. Кроме того, любые дополнительные вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам оставляйте комментарии ниже.

Электрогенератор

Источник изображения: альтернативный вариант

Генератор постоянного тока

: принцип работы и схемы

Прежде чем мы сможем объяснить принцип работы генератора постоянного тока , нам нужно охватить основы генераторов.

Есть два типа генераторов — генераторы постоянного тока и генераторы переменного тока.Генераторы постоянного и переменного тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Генератор постоянного тока вырабатывает постоянную мощность, а генератор переменного тока — переменную.

Оба этих генератора вырабатывают электроэнергию на основе принципа закона электромагнитной индукции Фарадея. Этот закон гласит, что когда проводник движется в магнитном поле, он перерезает магнитные силовые линии, что индуцирует в проводнике электромагнитную силу (ЭДС). Величина этой наведенной ЭДС зависит от скорости изменения магнитного потока (силы магнитной линии) связи с проводником.Эта ЭДС вызовет протекание тока, если цепь проводника замкнута.

Следовательно, основными двумя основными частями генератора являются:

1. Магнитное поле
2. Проводники, которые движутся внутри этого магнитного поля.

Теперь, когда мы понимаем основы, мы можем обсудить принцип работы генератора постоянного тока . Вам также может быть полезно узнать о типах генераторов постоянного тока.

Генератор постоянного тока с одним контуром

На рисунке выше одиночный контур из проводника прямоугольной формы помещен между двумя противоположными полюсами магнита.

Рассмотрим прямоугольную петлю проводника ABCD, которая вращается внутри магнитного поля вокруг своей оси ab. Когда петля поворачивается из вертикального положения в горизонтальное, она обрезает силовые линии поля. Поскольку во время этого движения две стороны, то есть AB и CD петли, пересекают силовые линии, ЭДС будет индуцирована на этих обеих сторонах (AB и BC) петли.

Когда контур замыкается, в контуре будет циркулировать ток.Направление течения можно определить с помощью правила правой руки Флемминга. Это правило гласит, что если протянуть большой, указательный и средний пальцы правой руки перпендикулярно друг другу, то большие пальцы указывают направление движения проводника, указательный палец указывает направление магнитного поля, т. Е. N — полюс к S — полюс, а средний палец указывает направление протекания тока по проводнику.

Теперь, если мы применим это правило правой руки, мы увидим, что в этом горизонтальном положении петли ток будет течь из точки A в B, а с другой стороны петли ток будет течь из точки C в D.

Теперь, если мы позволим петле двигаться дальше, она снова вернется в свое вертикальное положение, но теперь верхняя сторона петли будет CD, а нижняя сторона будет AB (прямо противоположная предыдущему вертикальному положению). В этом положении тангенциальное движение сторон петли параллельно силовым линиям поля. Следовательно, не будет и речи о резке флюса, и, следовательно, в контуре не будет тока.

Если петля поворачивается дальше, она снова возвращается в горизонтальное положение.Но теперь указанная сторона петли AB находится перед полюсом N, а CD — перед полюсом S, то есть прямо противоположно предыдущему горизонтальному положению, как показано на рисунке рядом.

Здесь тангенциальное движение стороны петли перпендикулярно силовым линиям; следовательно, скорость отсечения потока здесь максимальна, и согласно правилу правой руки Флемминга, в этой позиции ток течет от B к A, а с другой стороны от D к C.

Теперь, если петля продолжает вращаться вокруг своей оси.Каждый раз, когда сторона AB оказывается перед полюсом S, ток течет от A к полюсу B. Опять же, когда он проходит перед полюсом N, ток течет от B к A. Точно так же каждый раз, когда сторона CD проходит впереди На полюсе S ток течет от C к D. Когда сторона CD проходит перед полюсом N, ток течет от D к C.

Если мы наблюдаем это явление по-другому, мы можем сделать вывод, что каждая сторона петли входит в перед полюсом N, ток будет течь через эту сторону в том же направлении, т.е.е., вниз к плоскости отсчета. Точно так же каждая сторона петли проходит перед полюсом S, ток через него течет в том же направлении, то есть вверх от плоскости отсчета. Отсюда мы перейдем к теме принципа генератора постоянного тока .

Теперь петля разомкнута и соединена разрезным кольцом, как показано на рисунке ниже. Разъемные кольца, состоящие из проводящего цилиндра, разрезаются на две изолированные друг от друга половины или сегменты. Мы соединяем клеммы внешней нагрузки с двумя угольными щетками, которые опираются на эти сегменты разъемного контактного кольца.

Принцип работы генератора постоянного тока

Мы видим, что в первой половине оборота ток всегда течет по ABLMCD, то есть щетка № 1 контактирует с сегментом a. На следующей половине оборота, показанном на рисунке, направление индуцированного тока в катушке меняется на противоположное. Но в то же время положение сегментов a и b также меняется на противоположное, в результате чего кисть № 1 соприкасается с сегментом b. Следовательно, ток в сопротивлении нагрузки снова течет от L к M.Форма волны тока через цепь нагрузки показана на рисунке. Этот ток однонаправлен.

Вышеупомянутое содержание является основным принципом работы генератора постоянного тока , объясненным на модели генератора с одним контуром. Положение щеток генератора постоянного тока таково, что переключение сегментов a и b с одной щетки на другую происходит, когда плоскость вращающейся катушки находится под прямым углом к ​​плоскости силовых линий. В таком положении наведенная ЭДС в катушке равна нулю.

Генераторы | HowStuffWorks

Если вы когда-либо перемещали скрепки с помощью магнита или убивали время, укладывая металлическую стружку в бороду на игрушке «Шерстяной Вилли», то вы баловались основными принципами, лежащими в основе даже самых сложных электрических генераторов. Магнитное поле, отвечающее за выстраивание всех этих маленьких кусочков металла в правильную стрижку ирокез, связано с движением электронов. Подвиньте магнит к скрепке, и вы заставите электроны в скрепке двигаться.Точно так же, если вы позволите электронам перемещаться по металлической проволоке, вокруг нее образуется магнитное поле.

Благодаря Вули Вилли мы видим определенную связь между явлениями электричества и магнетизма. Генератор — это просто устройство, которое перемещает магнит рядом с проводом для создания постоянного потока электронов. Действие, которое заставляет это движение, сильно варьируется, от ручных кривошипов и паровых двигателей до ядерного деления, но принцип остается тем же.

Один из простых способов представить генератор — это представить, что он действует как насос, проталкивающий воду по трубе. Только вместо того, чтобы толкать воду, генератор использует магнит, чтобы толкать электроны. Это небольшое упрощение, но оно дает полезную картину свойств, работающих в генераторе. Водяной насос перемещает определенное количество молекул воды и оказывает на них определенное давление. Таким же образом магнит в генераторе толкает определенное количество электронов и оказывает на них определенное «давление».

В электрической цепи количество движущихся электронов называется амперами или током , и оно измеряется в амперах . «Давление», толкающее электроны, называется напряжением и измеряется в вольтах . Например, генератор, вращающийся со скоростью 1000 оборотов в минуту, может выдавать 1 ампер при 6 вольт. 1 ампер — это количество движущихся электронов (1 ампер физически означает, что 6,24 x 10 ¹⁸ электронов перемещаются по проводу каждую секунду), а напряжение — это величина давления за этими электронами.

Генераторы составляют основу современной электростанции. В следующем разделе мы рассмотрим, как работает одна из этих станций.

Генератор | Encyclopedia.com

Принцип работы

Генераторы переменного тока

Коммерческие генераторы

Генераторы постоянного тока

Ресурсы

Генератор — это машина, с помощью которой механическая энергия преобразуется в электрическую. Генераторы можно разделить на две основные категории в зависимости от того, является ли производимый ими электрический ток переменным (AC) или постоянным (DC) током.Оба типа генераторов работают по одному и тому же основному принципу, хотя детали их конструкции различаются. Генераторы также можно классифицировать по источнику механической энергии (или первичному двигателю), которым они приводятся в действие, например, по мощности воды или пара.

Научный принцип, на котором работают генераторы, был открыт почти одновременно примерно в 1831 году английским химиком и физиком Майклом Фарадеем (1791–1867) и американским физиком Джозефом Генри (1797–1878).Представьте, что катушка с проволокой помещена в магнитное поле, а концы катушки присоединены к некоторому электрическому устройству, например, измерителю тока. Если катушка вращается в магнитном поле, измеритель тока показывает, что в катушке наведен ток. Величина индуцированного тока зависит от трех факторов: силы магнитного поля, длины катушки и скорости, с которой катушка движется в поле.

На самом деле, не имеет значения, вращается ли катушка в магнитном поле или магнитное поле заставляет вращаться вокруг катушки.Важным фактором является то, что провод и магнитное поле движутся по отношению друг к другу. Как правило, большинство генераторов постоянного тока имеют стационарное магнитное поле и вращающуюся катушку, в то время как большинство генераторов переменного тока имеют стационарную катушку и вращающееся магнитное поле.

В электрическом генераторе вышеупомянутый измеритель тока должен быть заменен каким-либо электрическим устройством. Например, в автомобиле электрический ток от генератора используется для управления фарами, автомобильным радиоприемником и другими электрическими системами в автомобиле

.Концы катушки прикрепляются не к гальванометру, а к контактным кольцам или собирающим кольцам. Каждое контактное кольцо, в свою очередь, прикреплено к щетке, через которую электрический ток передается от контактного кольца во внешнюю цепь.

Когда металлическая катушка проходит через магнитное поле в генераторе, вырабатываемая электрическая мощность постоянно изменяется. Сначала генерируемый электрический ток движется в одном направлении (слева направо). Затем, когда катушка достигает положения, параллельного магнитным силовым линиям, ток вообще не возникает.Позже, когда катушка продолжает вращаться, она прорезает магнитные силовые линии в противоположном направлении, и генерируемый электрический ток распространяется в противоположном направлении (справа налево).

Таким образом, вращающаяся катушка в фиксированном магнитном поле описанного здесь типа будет производить переменный ток, который течет в одном направлении в течение некоторого момента времени, а затем в противоположном направлении в следующий момент времени. Скорость, с которой ток переключается вперед и назад, называется его частотой.Например, ток, используемый для большинства бытовых устройств, составляет 60 герц (60 циклов в секунду).

КПД генератора можно повысить, заменив описанную выше проволочную катушку якорем. Якорь состоит из цилиндрического железного сердечника, вокруг которого намотан длинный кусок проволоки. Чем длиннее кусок провода, тем больший электрический ток может генерировать якорь.

Одним из наиболее важных практических применений генераторов является производство большого количества электроэнергии для промышленного и бытового использования.Двумя наиболее распространенными первичными двигателями, используемыми в генераторах переменного тока, являются вода и пар. Оба этих первичных двигателя могут приводить в движение генераторы на очень высоких скоростях вращения, при которых они работают наиболее эффективно, обычно не менее 1500 оборотов в минуту.

Гидроэлектроэнергия (энергия, обеспечиваемая проточной водой, как в больших реках) является особенно привлекательным источником энергии, поскольку ее производство ничего не стоит. Однако у него есть недостаток, заключающийся в том, что должны быть построены довольно прочные надстройки, чтобы использовать механическую энергию движущейся воды и использовать ее для приведения в действие генератора.

Промежуточным устройством, необходимым для выработки гидроэлектроэнергии, является турбина. Турбина состоит из большого центрального вала, на котором установлен ряд лопаток в форме вентилятора. Когда движущаяся вода ударяется о лопасти, она

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Переменный ток —Электрический ток, который течет сначала в одном направлении, затем в другом; сокращенно AC.

Якорь — Часть генератора, состоящая из железного сердечника, вокруг которого намотана проволока.

Коммутатор — Разъемное кольцо, которое служит для изменения направления электрического тока в генераторе.

Постоянный ток (DC) —Электрический ток, который всегда течет в одном и том же направлении.

Первичный двигатель —Источник энергии, приводящий в действие генератор.

Контактное кольцо — Устройство в генераторе, которое обеспечивает соединение между якорем и внешней цепью.

заставляет центральный вал вращаться.Если центральный вал затем присоединяется к очень большому магниту, он заставляет магнит вращаться вокруг центрального якоря, генерируя электричество, которое затем может передаваться для промышленных и жилых помещений.

Электрогенерирующие установки также обычно работают на пару. На таких установках сжигание угля, нефти или природного газа или энергия, полученная из ядерного реактора, используется для кипячения воды. Произведенный таким образом пар затем используется для привода турбины, которая, в свою очередь, приводит в движение генератор.

Генератор переменного тока может быть модифицирован для производства электроэнергии постоянного тока (DC). Для замены требуется коммутатор. Коммутатор — это просто контактное кольцо, разрезанное пополам, причем обе половины изолированы друг от друга. Щетки, прикрепленные к каждой половине коммутатора, расположены так, что в момент изменения направления тока в катушке они скользят от одной половины коммутатора к другой. Следовательно, ток, который течет во внешнюю цепь, всегда течет в одном и том же направлении.

См. Также Электромагнитное поле; Электрический ток; Электроснабжение; Эффект Фарадея.

КНИГИ

Маколей, Дэвид и Нил Ардли. Как все устроено . Бостон: Компания Houghton Mifflin, 2004.

Гросс, Чарльз А. Электрические машины. Нью-Йорк: CRC, 2006.

Дэвид Э. Ньютон

Основы электрических машин для студентов

Генератор постоянного тока

Электрические машины имеют дело с передачей энергии либо из механической формы в электрическую, либо из электрической в ​​механическую, это процесс называется электромеханическим преобразованием энергии.

Основы электрических машин для студентов (на фото: старый синхронный генератор бездействует на действующем заводе, а справа — продукты от GE, Westinghouse, A&B и Square D; кредит: Уильям Маклафлин через Flickr)

Электрический Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называется электрическим генератором , а электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую энергию, называется электродвигателем .

Генератор постоянного тока построен на основе основного принципа, согласно которому в проводнике индуцируется ЭДС, когда он перерезает магнитные силовые линии. Двигатель постоянного тока работает по основному принципу: проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает силу.

Принцип работы

Все генераторы работают по принципу динамически индуцированной ЭДС . Изменение потока, связанное с проводником, может существовать только тогда, когда существует относительное движение между проводником и потоком.Относительное движение может быть достигнуто путем вращения проводника относительно магнитного потока или вращением магнитного потока относительно проводника.

Итак, напряжение генерируется в проводнике до тех пор, пока существует относительное движение между проводником и магнитным потоком. Такая наведенная ЭДС, которая возникает из-за физического движения катушки или проводника относительно потока или движения потока относительно катушки или проводника, называется динамически индуцированной ЭДС.

Всякий раз, когда проводник отсекает магнитный поток, в нем возникает динамически индуцированная ЭДС в соответствии с законами электромагнитной индукции Фарадея .Эта ЭДС вызывает протекание тока, если цепь проводника замкнута.

Итак, генерирующее действие требует наличия следующих основных компонентов:

1. Проводник или катушка
2. Flux
3. Относительное движение между проводником и потоком.

В практическом генераторе проводники вращаются, чтобы отсечь магнитный поток, сохраняя постоянный поток. Чтобы на выходе было большое напряжение, несколько проводников соединяются вместе определенным образом, образуя обмотку.

Обмотка называется обмотка якоря машины постоянного тока, а часть, на которой эта обмотка удерживается, называется якорем машины постоянного тока .

Магнитное поле создается обмоткой с током, которая называется обмоткой возбуждения. Провода, помещенные на якорь, вращаются с помощью какого-либо внешнего устройства. Такое внешнее устройство называется тягачом. Обычно используемые первичные двигатели — это дизельные двигатели, паровые двигатели, паровые турбины, водяные турбины и т. Д.

Выпрямление в случае генератора постоянного тока осуществляется устройством, называемым коммутатором.

Индуцированная ЭДС

Природа наведенной ЭДС для проводника, вращающегося в магнитном поле, является переменной. Поскольку проводник вращается в магнитном поле, составляющая напряжения в различных положениях различается. Следовательно, основной характер наведенной ЭДС в обмотке якоря в случае генератора постоянного тока является переменным.

Чтобы получить однонаправленный выход постоянного тока, необходимо устранить переменную наведенную ЭДС.Устройство, которое используется в генераторе постоянного тока для преобразования переменной наведенной ЭДС в однонаправленную ЭДС постоянного тока, называется коммутатором .

Соответствующее содержание EEP с рекламными ссылками

Электрогенератор | инструмент | Британника

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям.Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из нескольких источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели.Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное переключение в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основной причиной выбора переменного тока для электрических сетей является то, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Частной формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1.Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены, и в результате они имеют одинаковую форму. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор разработан для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Синусоидальная волна.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора.На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор простейшего генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, причем две стороны размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора.Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение.