Принцип работы генератор: Denso AM | Rotating electrics

Содержание

Генератор постоянного тока. Принцип работы, применение.

Современные условия развития производственной сферы предполагают использование большого количества электроэнергии в различных ее видах. Как правило, мы слышим о широком распространении и востребованности переменного тока, однако, во многих сферах используется и постоянный.

Для его получения используется особый вид энергогенерирующего оборудования – генератор постоянного тока. Данное устройство строится на принципе преобразования механической энергии в электрическую.

Как и другим источникам энергии, генератору постоянного тока свойственны такие основные характеристики, как:

  • Номинальное напряжение;
  • Номинальный ток;
  • Мощность;
  • Частота вращения.

В частности, показатели мощности таких установок могут очень существенно колебаться и находятся в диапазоне от нескольких КВт до 10 МВт.

Устройства данного типа, в свою очередь, подразделяются на 2 основные группы в зависимости от способа возбуждения:

  • Генераторы с независимым возбуждением;
  • Генераторы с самовозбуждением.

В первом случае обмотка возбуждения питается от посторонних источников энергии в виде вспомогательных генераторов или аккумуляторов. Также при небольших мощностях (500 кВт) в качестве источника питания используется магнитоэлектрический принцип.

Во втором случае обмотка питается от энергии, вырабатываемой самим генератором.

Устройство генератора постоянного тока

Принципом, на котором основывается работа генератора постоянного тока, является электромагнитная индукция и устройство самой установки включает в себя несколько основных узлов.

  • Неподвижная индуктирующая часть;
  • Вращающаяся индуктируемая часть – якорь.

Неподвижная часть включает главные и дополнительные полюса, а также станину. Полюса представляют собой стальные сердечники с размещенными на них катушками с обмоткой возбуждения, как правило, из медного провода.

Вращающийся якорь включает стальной сердечник с медной обмоткой и коллектор.

Впоследствии при работе установки постоянный ток проводится через обмотку возбуждения и происходит образование магнитного потока полюсов.

Обе части генератора объединяются в одну цепь при помощи специальных неподвижных щеток из графита или графитного сплава.

Применение генераторов постоянного тока в жизни

Во многих сферах промышленности широко используются источники постоянного тока, что обусловлено особенностями технологического процесса и на сегодня является безальтернативным вариантом.

В частности, востребованы генераторы постоянного тока в электролизной промышленности, металлургии. Кроме того, часто такие установки применяют на судах, тепловозах, трамваях и в других направлениях транспортной сфере.

В металлургии установки постоянного тока необходимы для использования в работе прокатных станов.


Генератор переменного тока: принцип работы, устройство, схема

Переменный ток — основа электрического питания потребителей. Именно этот ток доставляется потребителю по разветвленной системе воздушных и кабельных линий, в промежутках занижаемый трансформаторами.

Переменный ток образуется за счет работы мощных генераторов на электростанциях. Статья подробно раскроет тему, что такое генератор переменного тока, опишет разновидности этих устройств, на каком принципе основана его работа и сферы применения.

Начало

Простейший и самый первый генератор переменного тока был разработан физиком Майклом Фарадеем в 1831 году и получил название «Диск Фарадея». Конструкция первого генератора переменного тока была очень простой. Она включала такие элементы:

  1. Два разно полярных магнита «N» и «S».
  2. Рамку из медной проволоки со сторонами A, B, C, D.
  3. Оси вращения N и N1.

Принцип действия генератора переменного тока Фарадея заключался в том, что при вращении рамки, вырабатывался ток со слабым напряжением. Происходит это следующим образом:

  1. Рамка из проволоки осуществляет вращение внутри постоянного магнитного поля по оси N и N 1.
  2. При изменении положения рамки из вертикального в горизонтальное, возникает эффект разреза магнитного поля.
  3. В такие моменты возникает электродвижущая сила (ЭДС).
  4. При прохождении одного полуоборота ЭДС имеет положительный потенциал. Ток протекает от точки А к точке B.
  5. При возврате в вертикальное положение ЭДС меняет направление из точки C в точку D, а значит меняется и потенциал тока.

Все генераторы переменного тока используют вращающееся магнитное поле. При изменении положения медной рамки существует также момент полной потери напряжения. Он возникает при медленном вращении, например, без двигателя. При быстром вращении, величина напряжения остается неизменной.

Назначение и устройство

Современные генераторы переменного тока работают по тому же принципу, но в качестве движущей силы используют различные механизмы. Основное назначение генератора переменного тока — это преобразование какого-либо типа энергии в электрический ток. В качестве источника энергии может быть:

  1. Мощный поток воды. Такие устройства используются на ГЭС. Генератор приводится в действие за счет протекания воды по узкому каналу и вращения турбины. Вращающиеся лопасти турбины раскручивают вал генератора, тем самым преобразуя механическую энергию в электричество.
  2. Сжигание газа. Характерно для ТЭС.
  3. Использование силы ветра. Такие генераторы устанавливают в наиболее ветряных районах. Главный недостаток в полном отключении в безветренную погоду.
  4. Использование атомной энергии.
  5. Применение дизельных или бензиновых двигателей для вращения стационарных или автомобильных генераторов.

Генератор или альтернатор переменного тока состоит из следующих частей:

  1. Статор. Является неподвижной частью устройства. Изготавливается из стальных листов, которые обеспечивают устойчивость к нагрузкам. В статоре прорезаны длинные пазы, в которых содержится проволочная обмотка. Данная обмотка отводит сгенерированный ток.
  2. Ротор. Является подвижной частью. Устанавливается непосредственно по центру статора. Для точной центровки устанавливается на подшипники, которые вмонтированы в переднюю и заднюю крышки корпуса. Сам ротор является электромагнитом. На нем также есть пазы и уложенная в них обмотка. Она необходима для возбуждения статора и генерации электромагнитного поля.
  3. Якорь. На нем смонтирован ротор с обмоткой. Он нужен для передачи крутящего момента от двигателя или турбины.
  4. Коллектор. Коллектор состоит из нескольких изолированных пластин, который представляют собой 2 основных полукольца. Каждое соединяется с обмоткой ротора. Одна половина с полюсом «+», другая с минусовым полюсом. Коллектор электрогенератора необходим для выпрямления и перенаправления переменного тока.
  5. Угольные щетки. На некоторых моделях их заменяют контактными пластинами. Через угольные щетки осуществляется подача постоянного тока от аккумулятора, который используется для предварительного возбуждения обмотки ротора.

Это самые основные части, из которых состоит простейший альтернатор. Мы рассмотрели устройство и принцип действия современного генератора переменного тока.

Генераторы такого типа могут быть синхронными и асинхронными. Оба устройства практически идентичны. Разница между ними заключается в следующем. Синхронные и асинхронные модели отличаются наличием обмотки на роторе (синхронный) или ее отсутствием (асинхронный). Также различия заключаются в принципе возбуждения, схемы подключения.

Разновидности

Внутреннее устройство генератора переменного тока зависит от его типа. Электромашины делятся на 2 основных типа:

  1. Синхронные.
  2.  Асинхронные.

Также существует классификация по:

  1. Способу возбуждения.
  2. Количеству фаз.
  3. По типу ротора и статора.

Далее будет дано подробное описание всех классификаций.

Синхронные

Альтернатор синхронного типа имеет главную особенность, по которой его можно определить с первого взгляда. На его роторе имеется обмоточный провод. Он необходим для стабилизации частоты между статором и ротором. ЭДС в таком устройстве создается за счет пересечения магнитного полюса ротора и обмотки статора.

Альтернатор синхронного типа оснащается роторами с несколькими полюсами, число которых всегда кратно 2, например, 2, 4, 6, 8. Работает генератор переменного тока по следующему принципу:

  1. После запуска ротором создается очень слабое магнитное поле. Величина ЭДС увеличивается по мере увеличения оборотов вала. Для первоначального возбуждения используется постоянное напряжение от аккумулятора или блока управления.
  2. Если генератор работает от двигателя внутреннего сгорания, сначала необходимо стабилизировать обороты для получения стабильного переменного напряжения.
  3. После установки необходимых оборотов, происходит стабилизация напряжения блоком автоматической регулировки (AVR). Обороты двигателя очень сильно влияют на частоту переменного напряжения на выходе и его мощность. Оптимальной считается частота вращения до 3000 оборотов. AVR стабилизирует напряжение под этот параметр, и при сбое значительно снижает напряжение. В противном случае электрические насосы могут быстро потерять мощность и перегреться.

Работа такого генератора сильно зависит от типа нагрузки. Нагрузка индукционного типа сильно влияет на размагничивание якоря. Этот эффект приводит к большой потере напряжения.

При емкостных нагрузках якорь наоборот намагничивается, что значительно увеличивает выходное напряжение. Схема генератора переменного тока синхронного типа представлена ниже.

Синхронный альтернатор имеет одно большое преимущество. Его выходное напряжение намного выше (в 3–4 раза) номинальных значений. Увеличение необходимо, если устройство питает электрические насосы, приборы и устройства, которым нужен стартовый ток. Такие устройства сильно увеличивают реактивные нагрузки на общую сеть, с которыми справляется синхронный генератор.

Недостатки у такого генератора также есть. Первый заключается в высокой чувствительности к перегрузке в цепи. Реакцией на нагрузку является краткий, но достаточно мощный ток на обмотке ротора, который появляется из-за увеличения тока самим блоком регулировки. В результате обмотка выгорает или происходит ее нагрев.

Вторым минусом является искрение. У простейшего генератора синхронного типа на роторе установлены контактные кольца с щетками. Они небезопасны при эксплуатации на промышленных предприятиях, в условии наличия легко воспламеняемых газов или жидкостей. Для таких случаев используются трех машинные генераторы синхронного типа. Устройство и принцип работы генератора переменного тока такого типа сильно отличается. Этот генератор состоит из:

  1. Пред возбудителя.
  2. Возбудителя.
  3. Самого генератора.

Все эти элементы установлены на общий вал. Работа осуществляется следующим образом:

  1. Постоянные магниты, установленные на валу, возбуждают обмотку синхронного генератора пред возбудителя. Для такого генератора не требуется наличие аккумулятора или дополнительного генератора для возбуждения. Его работа строится на явлении магнитной индукции, которое возникает при вращении постоянного магнита.
  2. Напряжение, которое он сгенерировал, перенаправляется к возбудителю, а точнее на обмотку его статора.
  3. Обмотка ротора соединена с трехфазным выпрямителем напряжения.
  4. На них действует возбуждение от статора возбудителя.

В конечном итоге генератор выдает номинальное требуемое напряжение, которое регулируется блоком AVR. Вся работа такого устройства производится в одном корпусе, который полностью герметичен.

Асинхронный

Асинхронный генератор переменного тока имеет иное устройство. Его ротор не имеет обмотки. По этой причине принцип его работы сильно отличается. Во время вращения, ротор такого генератора опережает обороты магнитных полей, которые создаются статором. Роторы этих устройств имеют 2 типа обмотки: короткозамкнутую и фазную. Принцип работы асинхронных электрогенераторов следующий:

  1. На вспомогательной обмотке статором создается магнитное поле.
  2. После чего поле передается ротору и формирует ЭДС на обмотке статора.
  3. Выработанное напряжение поступает на блок управления.

Главное отличие заключается в невозможности регулировки напряжения при установленном числе оборотов. Асинхронные генераторы сильно зависимы от приводных двигателей. Любая потеря стабильности приводит к понижению напряжения и частоты тока.

Преимуществом подобных устройств является низкая чувствительность к возникновению коротких замыканий. Применение — питание бытовых приборов, сварочного оборудования и электрических насосов. При наличии реактивной нагрузки, AVR должен увеличить обороты приводного двигателя на короткий срок. При этом включенный в цепь понижающий трансформатор защищает остальные устройства от перенапряжения.

Фазы

Самые распространенные и универсальные типы генераторов переменного тока имеют 3 независимые обмотки. Такие устройства являются трехфазными. Их принцип работы следующий:

  1. По окружности силовой части статора генератора располагаются 3 обмотки. Они имеют смещение 120 градусов.
  2. Вращение ротора возбуждает в этих обмотках ЭДС переменного потенциала.
  3. ЭДС имеют сдвиг по такту на 1 треть.

Каждая обмотка такого устройства — это независимый однофазный генератор переменного тока, который способен питать бытовую сеть.

Для снижения числа проводников, которые подключены к генератору, используется один общий провод. Он заменяет 3 проводника от приемников. Этот проводник становится нейтралью. Основные особенности трехфазных генераторов следующие:

  • Устройство вырабатывает линейное и фазное напряжения.
  • При одинаковой нагрузке на каждой фазе по нейтральному проводу не протекает электрическая энергия.
  • При разнице нагрузок нейтраль становится проводником тока.
  • Если генератором вырабатывается высокое напряжение (больше 380 вольт), к его выходу легко подключается понижающий трансформатор для передачи электрического тока бытовым и промышленным сетям.

Общая схема трехфазного генератора представлена ниже.

Трехфазные генераторы могут использоваться для бытовых нужд. Но подключение стоит проводить между несколькими потребителями или помещениями. Для единоличного потребления подходит однофазная модель синхронного типа. Главное подобрать модель подходящей мощности с небольшим запасом.

Возбуждение

По способу возбуждения, генераторы делятся на 4 основных типа. Они бывают следующими:

  1. Возбуждение от постороннего источника. Часто этим источником является аккумулятор или генератор постоянного тока.
  2. Устройства с самостоятельным возбуждением. Напряжение на обмотку подается через выпрямитель. Такие виды генераторов постоянного тока имеют старт от аккумулятора, который соединен параллельно со стартером двигателя внутреннего сгорания. Также питание может производиться от блока управления, который подключен к аккумулятору, но значительно увеличивает силу тока для стартового возбуждения.
  3. Параллельный генератор. Или устройством, состоящим из двух генераторов разной мощности, которые закреплены на одном валу. Маломощное устройство стартует от аккумулятора, а выработанное напряжение перенаправляет на более мощный альтернатор. Оба устройства работают от одного приводного двигателя.
  4. Без возбуждения. Переменный ток вырабатывает генератор переменного тока за счет вращения постоянного магнита. Достаточно просто завести тяговый двигатель и возбуждение появляется за счет магнита. Такие устройства наиболее эффективные. Не зависят от наличия аккумулятора. Могут быть использованы в качестве передвижных станций. Например, трех машинный генератор переменного тока используют этот принцип работы.

Генераторы переменного тока могут иметь схожее устройство. Часто промышленные и бытовые модели различаются только размером и компоновкой. Но есть отличие по принципу возбуждения и количеству фаз. Также существует классификация по схеме подключения внутренней обмотки.

Схемы подключения

Существуют две основные схемы подключения внутренней обмотки. Каждая со своими особенностями.

  1. Звезда. Данное подключение подразумевает соединение 3 выходов обмоток в единую точку. Эта точка называется «нуль». Проводники, подключенные к каждому началу обмотки, являются линейными и поставляют ток непосредственно потребителю. Четвертый проводник считается нулем. Такое подключение очень сильно повышает устойчивость сети к сдвигу фаз, во время возникновения разности несимметричных нагрузок.
  2. Треугольник. Схема треугольник отличается от звезды. Она предполагает последовательный контакт всех обмоток. Первая обмотка соединяется своим концом с началом второй, а конец второй с началом третьей. Конец третьей и начало первой обмотки соединяют между собой. От каждой точки соединения отводятся линейные проводники. Такая схема подразумевает баланс между фазным и линейным напряжениями. Данная схема очень восприимчива к разности нагрузок на каждой фазе. При появлении разности требуется составление векторной диаграммы и пересчет всех параметров.

Каждая схема подключения также предполагает одинаковое сечение проводов. В случае возникновения большой нагрузки на одной фазе, ее провод может выгореть, что приведет к появлению несимметричности цепи, а по нейтрали, в этом случае, потечет ток.

Инвертор

Инверторный генератор переменного тока представляет собой современный и универсальный блок, который может использоваться для бытовых и промышленных нужд. Состоит устройство из следующих частей:

  1. ДВС на бензиновом или дизельном топливе.
  2. Простого генератора, вырабатывающего переменный ток.
  3. Инверторного преобразователя.
  4. Специальных разъемов для подключения нагрузки.
  5. Управляющей части.

Особенность таких устройств — это стабильная выдача напряжения, возможность подключения к переменному и постоянному току через отдельные гнезда. Рассмотрим, как работает этот тип генератора.

  1. ДВС приводит в движение вал синхронного генератора.
  2. Выработанное переменное напряжение поступает на выпрямитель, в который включен трансформатор, диодный мост и радиатор для охлаждения.
  3. После выпрямителя, представляющего собой блок преобразователь, ток приобретает напряжение пульсирующего типа частотой до 20000 Гц.
  4. Пульсирующий ток направляется в фильтр и пропускается через конденсатор. В итоге ток выравнивается и становится постоянным с напряжением 12–20 вольт (зависит от типа устройства).
  5. Постоянный ток передается на инвертор, который преобразует его в переменный ток с рабочей частотой 50 Гц.

На выходе разъема получается ток частотой 50 Гц, напряжением 220 вольт. Инверторные модели генераторов обладают существенным преимуществом. Оно заключается в следующих нюансах конструкции:

  1. Выходной переменный ток с идеальной синусоидой. Это обеспечивает бесперебойную работу чувствительного оборудования.
  2. Фильтр устройства собран на высоковольтных конденсаторах, способных пропускать через себя напряжение до 400 вольт.
  3. Синусоида формируется за счет транзисторного ключа. Ключ многократно преобразует синусоиду за счет парной работы транзисторов.
  4. Прибор способен работать в режиме перегрузки всего несколько секунд. При увеличении нагрузки, срабатывает защита и отключает генератор без остановки ДВС.

На данный момент различаются 3 основных типа инверторных генераторов:

  1. Прямоугольные. Используются для питания 1–3 электрических приборов малой мощности.
  2. Трапецеидальные. Более мощные. Применение — ими можно питать бытовые приборы, но в цепи не должно быть устройств с высоким сопротивлением (чайники, плиты, печи).
  3. Синусоидальные. Самые мощные устройства со стабильным напряжением. Можно использовать для питания сложной и чувствительной техники, бытовых приборов.

Инверторные генераторы переменного тока компактные, установить и использовать их довольно просто. В бытовую сеть могут быть подключены через обычный рубильник, с предварительно отсоединенной основной сетью.

Заключение

Статья дала подробное описание всех разновидностей генераторов переменного тока. В данном устройстве используется простой принцип выработки электрического тока за счет образования ЭДС. Генераторы имеют простое устройство, способны обеспечивать бесперебойным электричеством как бытовые, так и промышленные сети.

Видео по теме

Автомобильный генератор: устройство, принцип работы, диагностика

Одним из видов навесного оборудования считается автомобильный генератор. Его главные функции — преобразование в электрический ток механической энергии от двигателя, а также стабилизация напряжения в сети. Главное назначение узла генератора — поддержание беспрерывного питания электрооборудования авто от работающего двигателя. Также узел используется для подзарядки АКБ машины. Основные узлы, принцип работы автомобильного генератора и возможные поломки рассмотрены в приведенной информации.

Виды генераторов

Для разных моделей автомобилей используются один из двух типов этого механизма.

Основные типы:

  1. Генератор постоянного тока, применяющийся ранее на таких моделях как Победа, ГАЗ-51 и других авто, которые были выпущены еще до 1960 года.
  2. Генератор переменного тока востребован на современных марках авто, отличается более продуманным и удобным устройством.

Главная функция генератора — трансформация и передача электрического тока при заведенном двигателе. Электроснабжение требуется многим узлам современных авто, часть энергии идет на подзарядку АКБ.

Устройство и назначение

Генератор для переменного тока выполняет свою основную функцию только за счет передачи механической энергии от вращения вала мотора на ротор. Появившееся вследствие вращения ротора магнитное поле преобразуется в электрический ток на обмотке стартера, после чего распределяется по основным потребителям бортовой сети. Это позволяет использовать мощность АКБ только на старте, после чего заряд батареи постепенно восстанавливается. Без этого важного устройства, разрядка аккумулятора происходила бы с большой скоростью, а напряжение в сети было бы недостаточным для работы всех энергоемких узлов и потребителей.

Устройство автомобильного генератора включает следующие узлы:

  • Статор, в комплект которого входит обмотка, магнитопровод, выводы обмотки, клиновые пазы.
  • Ротор, состоящий из контактных колец, вала, обмотки возбуждения, полюса.
  • Подшипники.
  • Крышка генератора, в которой есть отверстия для охлаждения системы.
  • Система охлаждения, состоящая из одного или двух вентиляторов.
  • Щеточный узел.
  • Задняя и передняя крышка с крепежными пазами.
  • Регулятор напряжения.
  • Привод со шкивом, расположенный со стороны передней крышки.
  • Блок выпрямителя (другое название — диодный мост).

Расположен узел обычно в передней части двигателя, крепление с которым происходит при помощи ременной передачи. Для этого механизма губительным является попадание влаги и грязи на корпус, поэтому генератор обычно размещен в самой высокой точке относительно двигателя авто. На разных марках машин используются генераторы различной мощности. Принципиальным различием также являются габариты устройства. В зависимости от этого используется стандартная или компактная комплектация. Главным отличием выступают размеры диодного моста, приводного шкива и вентилятора.

Принцип работы генератора

Описать примерный алгоритм работы генератора довольно просто. Для этого достаточно представить схему основных узлов авто, а также вспомнить основные постулаты электромагнитной индукции из школьного курса физики.

Как работает генератор авто:

  1. Движения вала двигателя передаются на ротор посредством ременной передачи.
  2. Образующееся в процессе движения магнитное поле проходит через медную обмотку, образуя на ее выводах напряжение переменного тока.
  3. На выходе расположен выпрямительный блок, который преобразует переменный ток в постоянный, что обеспечивает постоянную подзарядку аккумулятора.
  4. Регулятор напряжения необходим для поддержания заданных параметров системы, сглаживает возможные скачки и частоту магнитных импульсов.

Для работы всех узлов, подключенных к системе электроснабжения, требуется номинальная мощность автомобильного генератора в пределах 1 кВт. Этого достаточно, чтобы снабжать энергией систему зажигания, бортовой компьютер, осветительные приборы, диагностическое оборудование.

Диагностика и возможные неисправности в работе генератора

Определить поломку генератора для начинающего автолюбителя довольно сложно. Для этого необходимо знать не только принцип работы самого устройства, но и «симптомы» его неполадок.

Как проверить автомобильный генератор:

  • Внешний осмотр корпуса, натяжение и целостность ремней, проводов, беспрепятственный ход вращения ротора.
  • Осмотреть щетки, при необходимости — заменить изношенные или поврежденные детали.
  • Осмотреть контактные кольца. Часто при невозможности найти подходящую запчасть приходится полностью заменять ротор генератора.
  • Признаком износа подшипников является свист и гул при работе двигателя. Выполняя замену, обязательной чистке подвергаются посадочные места.
  • При помощи мультиметра замерить значения сопротивления на обмотке возбуждения, для чего необходимо коснуться обоих контактных колец ротора. Нормальные показатели варьируются в пределах от 1,8 до 5 Ом. Низкий результат — признак короткого замыкания в сети. Высокое значение обычно говорит об обрыве цепи обмотки.
  • По сильному окислению контактов можно судить о выходе из строя диодного моста.

Устранить неисправности генератора своими силами можно только при достаточном уровне знаний устройства авто и наличии подходящего инструмента. В противном случае, лучше обратиться за квалифицированной помощью в СТО, ведь от нормальной работы генератора во многом зависит и дальнейший срок службы авто.

Работа генератора в авто обеспечивает непрерывное питание электрической сети, подключение всех потребителей и периодическую подзарядку аккумулятора. В случае возможных неисправностей, напряжение в сети падает, а АКБ быстрей выходит из строя. В нашей статье рассмотрен принцип работы генератора, составляющие и возможные неисправности.

Принцип работы генератора переменного тока автомобиля, устройство

Принцип работы генератора состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. Происходит это за счет явления электромагнитной индукции. Суть его состоит в том, что при пересечении проводником электричества силовых линий магнитного поля, на концах первого возникает разность потенциалов. То есть электрическое напряжение. Принцип работы автомобильного генератора заключается в том же.

Генератор автомобиля является генератором переменного тока со встроенным в него выпрямителем.

Для чего автомобилю нужен генератор

Каждому автомобилю для работы нужна электрическая энергия. Она используется для пуска и работы двигателя, освещения дороги. Контрольные приборы и световая индикация тоже используют ее для нормального функционирования. Поэтому электрический аккумулятор в процессе работы автомобиля быстро разряжается. Чтобы он заряжался во время работы двигателя, на каждый автомобиль, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, устанавливают генератор.

Состав и устройство автогенератора

Автогенератор состоит из следующих частей:

  • Статор, включающий в себя сердечник из пластин электротехнической стали с тремя намотанными на него катушками медного эмалированного провода диаметрам чуть меньше миллиметра. Соединяются эти обмотки между собой «звездой», а к их свободным концам подключаются диоды выпрямителя.
  • Ротор, состоящий из сердечника с 6 полюсами и намотанной внутри этой конструкции катушки изолированного медного провода, выводы которой подключены к двум медным контактным кольцам. Эта катушка является обмоткой возбуждения автогенератора.
  • Блок диодов выпрямителя. Его схема состоит из 6 мощных диодов, расположенных на двух алюминиевых подковах и попарно соединенных между собой. Способом их коммутации здесь, как правило, бывает схема Ларионова. Эта схема преобразует трехфазное переменное напряжение в постоянное.
  • Дюралюминиевый корпус автогенератора, с изолированной от него клеммой выхода, и с элементами крепления к двигателю. Выполнен он из двух половинок: передней и задней, стягивающимися между собой длинными болтами с гайками.
  • Регулятор напряжения со щетками. В более ранних конструкциях автогенератора регулятор напряжения не объединялся с блоком щеток, а устанавливался в моторном отсеке отдельно. Схема подключения автогенератора со встроенным и вынесенным регулятором напряжения несколько различается.
  • Помехоподавляющий конденсатор. Служит для уменьшения помех радиоаппаратуре в бортовой сети автомобиля. Подключается параллельно выходу генератора, то есть один его вывод присоединяется к плюсовой клемме устройства, а другой к «массе» автомобиля.
  • Приводной шкив, часто соединенный с крыльчаткой охлаждения.

Схема регулятора напряжения, по сути, является усилителем тока с отрицательной обратной связью по напряжению. То есть повышение напряжения на выходе автогенератора приводит к уменьшению тока проходящего через обмотку возбуждения ротора, что ослабляет его магнитное поля, а из-за этого уменьшается напряжение на выходе устройства. В современных генераторах для питания обмотки возбуждения используются дополнительный выпрямитель из трех маломощных диодов. Это исключает протекание тока через обмотку возбуждения при выключенном зажигании и упрощает схему индикации наличия или отсутствия зарядки. При включении зажигания, через индикаторную лампочку, на регулятор напряжения подается питание. Пока нет зарядки, ток возбуждения генератора идет через лампочку и она светится. А как только генератор начинает вырабатывать энергию, питание на регулятор подается с дополнительных диодов, ток через контрольную лампочку прекращается и она гаснет.

Работа агрегата

При прохождении тока по обмотке возбуждения автогенератора, вокруг ротора возникает магнитное поле.

Вращение ротора двигателем через приводной ремень, заставляет силовые линии магнитного поля пересекать витки обмоток статора. Отчего в них возникает ЭДС, а на выводах обмоток появляется переменное электрическое напряжение.

Последнее преобразуется блоком диодов в постоянное. Необходимая для нормальной зарядки аккумулятора величина постоянного напряжения (от 13,9 до 14,2 В) поддерживается при помощи реле-регулятора, которое при повышении напряжения выше верхнего значения, уменьшает ток возбуждения. А при снижении ниже нижнего, увеличивает его. Так устроен любой автогенератор.

Немного истории

Первые автомобильные генераторы были генераторами постоянного тока. Такими генераторами автомобили комплектовались вплоть до начала 60 годов прошлого века. Их главное отличие от генераторов переменного тока в том, что электромагниты, создающие магнитное поле, неподвижны. ЭДС находится во вращающихся в этом поле обмотках ротора. Снимается же ток с изолированных между собой полуколец, поэтому на каждой щетке присутствует напряжение только одной полярности. Их недостатками является сложная конструкция щеточно-коллекторного узла и низкая надежность из-за большого тока, протекающего через контакты между щетками и коллекторными пластинами.

Поэтому, как только промышленность стала выпускать полупроводниковые диоды достаточной мощности, генераторы постоянного тока на автомобилях стали заменять генераторами переменного тока с полупроводниковыми выпрямителями. Выпрямители первых таких генераторов для автомобиля были селеновыми. Они имели большие размеры, а их рабочая температура была значительно ниже, чем у современных кремниевых. Поэтому они не могли размещаться внутри генератора.

Первые регуляторы напряжения были вибрационные. Они представляли собой реле, регулирующее ток возбуждения за счет частых кратковременных разрывов цепи, питающую катушку ротора. Поэтому регулятор напряжения до сих пор часто называют реле-регулятор. Они имели нормально замкнутые контакты, подающие питание на катушку якоря. При повышении напряжения бортовой сети, обмотка реле притягивала сердечник и разрывала цепь питания якоря. От этого падало выходное напряжение генератора, реле переставало удерживать сердечник, и цепь питания ротора вновь замыкалась.

На смену им пришли полупроводниковые регуляторы на дискретных элементах. А за ними и интегральные регуляторы напряжения, обладающие столь малыми размерами, что их стали объединять в один узел со щетками и вставлять в корпус генератора.

Надежность генераторов

Наибольшее влияние на надежность и срок службы автомобильных генераторов оказывает качество подшипников ротора, щеточно-коллекторного узла и изоляции обмоток. Первый и последний фактор зависит главным образом от уровня технологии производства комплектующих. Воздействие второго стремятся устранить, разрабатывая бесконтактные индукторные генераторы с укороченными полюсами. Такие генераторы уже несколько десятков лет используют на тракторах и на сельхозтехнике. На автомобилях они пока не применяются из-за того, что еще не найдены пути ликвидации их главных недостатков: небольшой удельной мощности, большой амплитуды пульсации напряжения и значительного магнитного шума. Надежность же их заметно выше, чем у их предшественников, обладающих щетками.

Устройство и принцип работы автомобильного генератора — Стартер, генератор — Статьи

Автомобильный генератор поддерживает в бортовой сети заданное напряжение и выполняет функции по зарядке аккумулятора. Принцип действия генератора основан на переработке механической энергии двигателя в электрическую.

Он и регулятор напряжения вместе образуют генераторную установку автомобиля. На машинах современного производства устанавливаются генераторы переменного тока, наиболее подходящие для использования в автомобилях.



Устройство автомобильного генератора состоит из следующих частей:
  • корпус, который выполняет и функцию основания, необходимого для статорной обмотки. Он изготавливается из легкосплавного металла. Чаще всего, для этой роли используется дюралюминий. В его конструкции предусмотрены, так называемые «окна», необходимые для охлаждения в процессе работы. Сзади и спереди, на корпусе, конструктивно предусмотрены подшипники, служащие для крепления ротора;
  • статорная обмотка из медного провода, которая находится в специальных пазах, специально для этого предусмотренных на сердечнике. Сам сердечник имеет форму круга. Он изготовлен из трансформаторного железа — металла, обладающего повышенными магнитными характеристиками. В соответствии с тремя фазами генератора, на статоре имеется три обмотки, которые образуют форму треугольника. В местах их соединения подключен выпрямительный мост. Провод для фазных обмоток с двойной термоизоляцией, также применяется специализированный лак;
  • ротор, имеющий на своем валу одну обмотку, выполняет функцию электромагнита. На верхней части обмотки имеется сердечник, выполненный из ферромагнитного материала. Его диаметр на 1,5-2 мм. меньше, чем диаметр в статоре. Имеющиеся на валу кольца, соединенные при помощи графитовых щеток с обмоткой ротора, служат для подачи напряжения на обмотки ротора с реле – регулятора;
  • реле – регулятор осуществляет регулировку и контроль напряжения на выходе от генератора. Имеет выход к щеткам, устроен в виде электронной схемы. Реле – регулятор может располагаться как на корпусе, так и отдельно от генератора;
  • выпрямительный мост с шестью диодами прямого тока более 40 Ампер, которые расположены попарно на плюсовом и минусовом токопроводящих основаниях, в соответствии с системой Ларионова. Благодаря этой схеме, на выходе, из трехфазного переменного напряжения получают постоянное.
Принцип работы автомобильного генератора основан на возникновении переменного напряжения под действием магнитного постоянного поля в статорных обмотках, в районе роторного сердечника.

Ротор генератора запускается двигателем посредством ременной передачи. Постоянное напряжение, подаваемое на роторную обмотку, способствует образованию магнитного потока. Сердечник, вращаясь вдоль статорных обмоток, создает в последних ЭДС. Сила магнитного потока зависит от нагрузки с плюсового основания генератора и регулируется при помощи реле-регулятора при уменьшении или увеличении подачи напряжения на щетки.

На выходе генератора, напряжение составляет в летнее время около 13,6 и зимой, около 14,2. Этого напряжения хватает для дозарядки аккумулятора и его поддержки в рабочем состоянии. От генераторной клеммы также запитана бортовая сеть, которая имеет параллельное подключение вместе с аккумулятором.

Похожие материалы

Устройство и принцип работы дизельного генератора

Чтобы преобразовать механическую энергию (двигателя внутреннего сгорания, ветрового двигателя, турбины) в электрическую энергию (постоянного или переменного тока), необходим генератор. Основные части генератора – неподвижный якорь (статор) и приводимый во вращение первичным двигателем с высоким постоянством числа оборотов индуктор (ротор) с питаемой постоянным током обмоткой возбуждения.

Ротор электромашины переменного тока может вращаться с частотой магнитного поля или отставать от него (вращаться с меньшей скоростью). В первом случае машина относится к синхронным, во втором к асинхронным. Синхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме, называется синхронным генератором. Синхронный генератор обратим, т.е. при подключении якорной обмотки к трехфазной электросети он работает как электродвигатель.
Принцип работы синхронного генератора

При вращении ротора синхронного генератора (СГ) линии его магнитного поля пересекают обмотку статора. Магнитное поле ротора создается независимым возбудителем, в качестве которого может служить аккумулятор или дополнительный генератор постоянного тока с напряжением обычно не выше 150 В, а также ртутные, полупроводниковые (селеновые или германиевые) или механические выпрямители.

Возможно и обратное решение (применяемое обычно в малогабаритных передвижных установках переменного тока) – вращение ротора в неподвижном магнитном поле, при этом вырабатываемый в обмотках ротора переменный ток необходимо снимать с ротора через коллектор. Вырабатываемая СГ электродвижущая сила (ЭДС) пропорциональна магнитной индукции, длине паза статора, числу витков в обмотке статора, внутреннему диаметру статора и частоте вращения магнитного поля. Изменение ЭДС синхронного генератора возможно путем регулирования тока в обмотке возбудителя реостатом или системой автоматического регулирования.

Частота вращения магнитного поля равна скорости вращения ротора, а частота вырабатываемого переменного напряжения пропорциональна частоте вращения магнитного поля и количеству пар полюсов статора. В качестве примера, при заданной частоте СГ 50 Гц при числе пар полюсов 1 ротор должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а при числе пар 2 – со скоростью 1500 об/мин и т.д.

Для поддержания постоянства частоты вырабатываемого СГ переменного напряжения скорость вращения первичного двигателя поддерживается постоянной посредством автоматического регулятора скорости.


Обычно от СГ требуется выработка напряжения порядка 15-40 кВ, снять такое напряжение с вращающегося коллектора сложно, и обмотки якоря, с которого снимается вырабатываемая электрическая энергия, выгодно сделать неподвижными. Мощность же возбуждения СГ обычно составляет 1-3% и не превышает 5% мощности СГ; подать эту мощность на вращающийся ротор не составляет проблемы.

При мощности СГ до нескольких киловатт магнитное поле ротора может обеспечиваться постоянными магнитами (самыми современными, неодимовыми), что позволяет обойтись без коллектора и токосъемника. При этом, ввиду невозможности регулирования магнитного потока ротора, выходное напряжение СГ неизменно и не поддается регулированию, либо же с регулированием возникают сложности. Мощность современного синхронного генератора достигает нескольких Гвт и выше.

 

Виды синхронных генераторов


Генераторы разделяются по способу возбуждения. Самый простой способ, не требующий дополнительного источника питания для возбуждения статора – это использование самовозбуждения за счет остаточного намагничивания сердечника ротора даже при отсутствии в обмотках ротора тока возбуждения. При вращении ротора слабый остаточный магнитный поток ротора вызывает образование в обмотках ротора небольшой ЭДС, которая отбирается понижающим трансформатором, выпрямляется и через коллектор подается в обмотку возбуждения, что увеличивает магнитный поток, ЭДС генератора и дальнейшее развитие процесса самовозбуждения, вплоть до выхода на нормальный режим работы. Подобная схема с самовозбуждением успешно применяется в автономных установках наземного, водного и воздушного транспорта.

Если применяется тиристорное устройство регулирования тока возбуждения, появляется возможность автоматического регулирования выходного напряжения СГ (поддержания его постоянства или изменения по определенному закону в зависимости от величины и характера нагрузки). Возможно также возбуждение ротора от дополнительного генератора (подвозбудителя), имеющего общий вал с основным генератором или соединенного с валом СГ посредством полумуфты.

 

Устройство синхронного генератора


Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.


Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка.

Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).


Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя).

Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости.

Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника.

При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

 

Режимы работы синхронного генератора

Синхронный генератор может работать в режиме холостого хода, при отсутствии токов в обмотке якоря, и тогда вырабатываемое напряжение задается лишь током возбуждения.

При подключении к СГ потребителя через обмотку якоря начинают протекать токи, и создаваемое ими магнитное поле складывается с полем ротора. Ток в якорной обмотке при чисто активной нагрузке (нагревательные элементы, лампочки накаливания) совпадает по фазе с ЭДС, при индуктивной (асинхронные электродвигатели, дроссели, трансформаторы) отстает, а при емкостной (батареи конденсаторов, корректоры коэффициента мощности, высоковольтные ЛЭП) опережает. При активной нагрузке создаваемый в статоре дополнительный магнитный поток перпендикулярен потоку ротора, и ЭДС генератора, определяемая суммарным потоком, возрастает.

Реактивная нагрузка ведет к отклонению направлений потоков от перпендикулярности, вследствие несовпадения фаз тока якорной обмотки и ЭДС, и при емкостной нагрузке ЭДС генератора увеличивается еще выше, поскольку направление потоков начинает совпадать (вызывается продольно-намагничивающая реакция), а при индуктивной нагрузке к снижению ЭДС вследствие встречного направления потоков (вызывается продольно-размагничивающая реакция). Наиболее часто встречается смешанная активно-индуктивная нагрузка.

Чтобы устранить воздействие реакции якоря на ЭДС генератора, предусматривается регулирование возбуждения ротора с целью поддержания ЭДС на должном уровне с исключением ее зависимости от мощности и вида нагрузки. Также, для устранения колебаний при резкой смене режима работы СГ, помимо основной обмотки возбудителя, наматывается еще и демпферная (успокаивающая) катушка, особо полезная при совместной работе нескольких СГ на общую сеть. Поскольку нагрузка СГ не остается постоянной и время от времени меняется, существует необходимость постоянного регулирования тока возбуждения, что осуществляется автоматическими системами регулирования.

При нормальной работе СГ допустимы некоторые отклонения коэффициентов мощности нагрузки, напряжения и частоты в пределах нескольких процентов от номинальных значений. При нарушениях в линии нагрузки (коротких замыканиях, непостоянстве отбираемой мощности, неравномерном распределении нагрузки между фазами), возникает асимметрия выходного напряжения СГ, форма напряжения искажается и отклоняется от синусоидальной, что может приводить к перегреву обмоток и элементов конструкции генератора. Также, к искажениям формы ЭДС генератора ведет нелинейность нагрузки (подключенные к сети выпрямители, инверторы).

При работе СГ важно следить за расходом охлаждающей воды, автоматика должна предупреждать персонал при снижении расхода путем включения сигнализации, и при резком падении расхода приступить к разгрузке генератора с последующим отключением в течение нескольких минут.


Работа нескольких синхронных генераторов на общую сеть


Параллельная работа нескольких СГ необходима для полного использования их мощности, позволяет создавать мощные источники питания, а также периодически выводить на профилактику или в ремонт один из генераторов.


При параллельной работе нескольких СГ требуется строгое постоянство вырабатываемой каждым из них частоты, с высоким поддержанием постоянства скорости их вращения.

При включении в сеть еще одного СГ требуется равенство его напряжения напряжению сети с постоянством частоты, фазы и чередования фаз. Лишь при совпадении этих условий при включении СГ в сеть не будет толчков тока и опасных для обмоток уравнительных токов.

Синхронизация осуществляется посредством специальных устройств – синхроскопов, наиболее простыми из которых является ламповые, позволяющие по характеру свечения ламп синхроскопа определить с достаточной для практики точностью момент совпадения напряжения подключаемого генератора и сети по частоте, фазе и порядку чередования фаз.


 

 

Устройство и принцип работы генератора автомобиля. Схема генератора.

Устройство и принцип работы генератора автомобиля. Схема генератора.

У этого поста — 1 комментарий.

Содержание статьи:

Наша жизнь с бурным ритмом движения сделала привычным для слуха такое слово, как генератор. Вот только каждый воспринимает его по — своему. Кто-то считает, что это программа для компьютера, кто-то уверен, что это радиоэлектронное устройство. Заострим внимание на том, что генератор – это устройство, вырабатывающее электрическую энергию. В конкретном случае речь пойдем об автомобильном генераторе.

Принцип работы генератора.

Основной принцип работы генератора – это преобразование в электрическую энергию механическую. Одновременно устройство служит и для зарядки аккумулятора, когда двигатель работает. Другой немаловажной задачей генератора является обеспечение стабильной работой каждой электрической системы, не допуская разрядки АКБ. К сведению: разрядка обычно происходит, если напряжение становится низким. В противном случае батарея перезаряжается, а это приводит к тому, что она выходит из строя раньше положенного срока. Остановимся более подробно на том, как работает генератор. Принцип его работы относительно прост. Ременная передача двигателя вращает ротор. После начала движения напряжение поступает на обмотку возбуждения, где образуется магнитный поток. За силу тока отвечает реле-регулятор, который обеспечивается увеличением либо уменьшением напряжения на щетки. На выходе напряжение всегда будет колебаться в требуемых пределах, что обычно бывает достаточно для исправной работы аккумулятора.

Функция генератора может быть более объемна, нежели все привыкли считать. Как один из вариантов может быть использован в качестве источника частотозависимого сигнала. Он необходим для системы и служит защитой для двигателя от чересчур опасных высоких частот вращения. Кроме этого генератор поддерживает питание тахометра и других ему подобных систем, напрямую связанных с работой коленчатого вала. Когда поступает сигнал о том, что генератор получает повышенную нагрузку,( он может идти как напрямую в систему управления двигателем либо через бортовой компьютер) происходит следующее. В двигателе увеличивается частота вращения коленчатого вала,( во время работы на холостом ходу), что приводит к улучшению баланса заряда. И как закономерный вывод: отключенное напряжение генератора при разгоне дает возможность разгрузить двигатель, тем самым сокращая само время разгона.

Традиция или компактность — предназначение одно. Виды генераторов.

Конструктивное исполнение делит генераторы на две группы:
• конструкция традиционная;
• компактная конструкция.

Выделим каждой из групп немного внимания.

В первую группу входят устройства, имеющие один вентилятор. Вентилятор располагается непосредственно у приводного шкива. Ко второму относят устройства, оснащенные двумя вентиляторами. Их устанавливают во внутренней полости самого генератора. Стоит отметить, что вне зависимости от конструкции, значительных отличий в принципе работы генератора не существует.

Бережем генератор и не делаем то, что нельзя делать.

Во время работы автомобильного генератора запрещается выполнять следующее:
• Если неисправен выпрямитель, генератор нельзя оставлять подключенным к АКБ.
• Не стоит проверять исправность генератора, напрямую замыкая его на «массу».
• Отключения от батареи вол время работы двигателя категорически запрещено.
• Необходимо беречь генератор от попадания на него тосола, электролита и другой жидкости.

Типовая схема генератора на автомобиле.

Другие похожие статьи:

Принцип работы электрического генератора

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

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


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

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

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

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

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

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

Генератор переменного тока — Принцип, конструкция, работа, применение

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

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

Электрический генератор

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

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

Принцип действия электрического генератора

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

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

Фарадей установил два закона электромагнитной индукции. Вот их имена:

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

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

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

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

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

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

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

Генератор переменного тока

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

Принцип работы генератора переменного тока

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

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

Конструкция генератора переменного тока

Конструкция генератора переменного тока

Роли каждого из этих компонентов генератора переменного тока перечислены ниже.

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

Работа генератора переменного тока

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

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

Преимущества генераторов переменного тока по сравнению с генераторами постоянного тока

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

Пример вопроса

Вопрос 1: В чем преимущества переменного тока по сравнению с постоянным?

Ответ:

Переменный ток имеет следующие преимущества перед постоянным:

  • С помощью трансформатора можно получить переменный ток любого требуемого напряжения.
  • При использовании переменного тока во время передачи тратится меньше электроэнергии.
  • Машины переменного тока прочны и долговечны, требуют минимального обслуживания.

Вопрос 2: Каков принцип работы электрогенератора?

Ответ:

Принцип электромагнитной индукции управляет работой электрического генератора.

Вопрос 3: Что такое коммутатор?

Ответ:

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

Вопрос 4: Что такое электромагнитная индукция?

Ответ:

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

Вопрос 5: Что такое электрогенератор?

Ответ:

Генератор – это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.

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

Ответ:

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

Электрогенератор класса 10 — Принцип работы, схема

Последнее обновление: 1 мая 2020 г., Teachoo

Что такое электрический генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую.

Это выглядит как

Принцип электрического генератора

Электрический генератор работает по принципу

при движении прямого проводника в магнитном поле

то в проводнике индуцируется ток.

Типы генераторов

Генератор используется для выработки электрического тока.

Электрический ток может быть — переменным током или постоянным током.

Таким образом, электрические генераторы бывают двух типов.

Примечание : Всякий раз, когда упоминается электрический генератор, мы предполагаем, что это генератор переменного тока.

Строительство электрического генератора переменного тока

Электрический генератор переменного тока состоит из

  • Прямоугольная катушка провода ABCD
  • А сильный подковообразный магнит (или 2 разных магнита) — Если мы возьмем 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке…
  • катушка расположена перпендикулярно магниту как показано на рисунке
  • Концы катушки соединены с два кольца — Р 1 и р 2
  • Внешние проводящие края колец R 1 и р 2 соединены с двумя стационарные щетки — Б 1 & Б 2 соответственно
  • Внутренняя сторона колец изолированы и прикреплены к оси
    ось вращается механически вращать катушку
  • Эти щетки прикреплены к гальванометр показать протекание тока в цепи

Работа электрического генератора переменного тока

Давайте посмотрим на работу электрического генератора переменного тока.

  • Предположим, что ось вращается по часовой стрелке, поэтому катушка также вращается по часовой стрелке,
    Сторона AB катушки перемещается вверх, а сторона CD перемещается вниз
    Подача заявки Правило правой руки Флеминга на стороне АБ,
    сила направлена ​​вверх, магнитное поле направлено слева направо,
    Итак, текущие потоки в бумагу И.е. от от А до Б
  • И применяя Правило правой руки Флеминга на стороне КОМПАКТ ДИСК,
    сила направлена ​​вниз, магнитное поле направлено слева направо,
    Итак, текущие потоки из бумаги, т.е. из от С до Д
  • Следовательно, ток течет в щетку B 2 , движется по гальванометру и, наконец, входит в B 1
    Поэтому мы говорим, что ток течет из Б 2 до Б 1 во внешней цепи.
  • После пол оборота,
    Сторона CD подходит с левой стороны, а AB подходит с правой стороны
  • Теперь с левой стороны компакт-диск опускается,
    Подача заявки Правило правой руки Флеминга на стороне КОМПАКТ ДИСК,
    сила направлена ​​вниз, магнитное поле направлено слева направо,
    Итак, текущие потоки из бумаги, т.е. из от Д до С
  • И с правой стороны подходит АБ,
    Подача заявки Правило правой руки Флеминга на стороне АБ,
    сила направлена ​​вверх, магнитное поле направлено слева направо,
    Итак, текущие потоки в бумагу И.е. от от А до Б
  • Следовательно, наша схема теперь называется DCBA,
    и текущие ходы в противоположное направление
  • Поэтому мы говорим, что ток течет из Б 1 до Б 2 во внешней цепи.
  • Таким образом, после каждого полуоборота направление тока меняется.
    Следовательно, переменный ток производится

Теперь давайте посмотрим на генератор постоянного тока — где ток в одном направлении

Примечание. Чтобы преобразовать генератор переменного тока в генератор постоянного тока, мы используем коллектор с разрезными кольцами (Расколоть, а не поскользнуться).Так же, как мы делаем в электродвигателе

Строительство генератора постоянного тока

Электрический генератор постоянного тока состоит из

  • Прямоугольная катушка провода ABCD
  • А сильный подковообразный магнит (или 2 разных магнита) — Если мы возьмем 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке…
  • катушка расположена перпендикулярно магниту как показано на рисунке
  • Концы катушки подключены к коллектору с разъемным кольцом — Р и Q
  • Внешние проводящие ребра колец P и Q соединены с двумя стационарные щетки — X и Y соответственно
  • Внутренняя сторона колец изолированы и прикреплены к оси
    ось вращается механически вращать катушку
  • Эти щетки прикреплены к гальванометр показать протекание тока в цепи

Работа электрического генератора постоянного тока

Давайте посмотрим на работу электрического генератора постоянного тока.

  • Предположим, что ось вращается по часовой стрелке, поэтому катушка также вращается по часовой стрелке,
    Сторона AB катушки перемещается вверх, а сторона CD перемещается вниз
    Подача заявки Правило правой руки Флеминга на стороне АБ,
    сила направлена ​​вверх, магнитное поле направлено слева направо,
    Итак, текущие потоки в бумагу И.е. от от А до Б
  • И применяя Правило правой руки Флеминга на стороне КОМПАКТ ДИСК,
    сила направлена ​​вниз, магнитное поле направлено слева направо,
    Итак, текущие потоки из бумаги, т.е. из от С до Д
  • Следовательно, ток поступает в щетку Y , движется по гальванометру и, наконец, входит в X
    Поэтому мы говорим, что ток течет из Y к X во внешней цепи.
  • После пол оборота,
    Сторона CD подходит с левой стороны, а AB подходит с правой стороны
  • И Разрезное кольцо P соединено с катушкой CD и разрезное кольцо Q соединено с катушкой AB.
    Сохраняет направление тока в цепи неизменным.
  • Следовательно, ток течет от щетки Y , движется по гальванометру и, наконец, входит в X
    Поэтому мы говорим, что ток течет из Y к X во внешней цепи.
  • Таким образом, направление тока после каждого полуоборота, направление тока меняется.
    Следовательно, переменный ток производится

Как электростанции увеличивают производимый ток и напряжение?

Они увеличивают ток и напряжение, создаваемые

  • Использование электромагнита вместо постоянного магнита
  • Большое количество витков проводящего провода (чем больше витков в проводе, тем больше магнитное поле)
  • Сердечник из мягкого железа, на котором намотана катушка
  • Вращение катушки быстрее

Вопросы

NCERT Вопрос 4 — Существенное различие между генератором переменного тока и генератором постоянного тока заключается в том, что

  1. Генератор переменного тока имеет электромагнит, а генератор постоянного тока имеет постоянный магнит.
  2. Генератор постоянного тока будет генерировать более высокое напряжение.
  3. Генератор переменного тока будет генерировать более высокое напряжение.
  4. Генератор переменного тока имеет контактные кольца, а генератор постоянного тока имеет коммутатор.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 6 (b) Укажите, верны или нет следующие утверждения.

Электрический генератор работает по принципу электромагнитной индукции.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 16 — Существенное различие между генератором переменного тока и генератором постоянного тока заключается в том, что

Посмотреть ответ

Вопрос 1 Страница 237 — Сформулируйте принцип действия электрического генератора.

Посмотреть ответ

Вопрос 4 Страница 237 — Прямоугольная катушка из медной проволоки вращается в магнитном поле.Направление индуцированного тока меняется один раз в каждом

а) два оборота б) один оборот

в) половина оборота г) четверть оборота

Посмотреть ответ

Как работают генераторы | Компания по благоустройству долины Висконсина

Как работает электрический генератор

Электрогенератор — это устройство, используемое для преобразования механической энергии в электрическую.

Генератор основан на принципе «электромагнитной индукции», открытого в 1831 году Майклом Фарадеем, Британский ученый. Фарадей обнаружил, что если электрический проводник, например медную проволоку, перемещать через магнитное поле, в проводнике будет течь (индуцироваться) электрический ток. Таким образом, механическая энергия движущегося провода равна преобразуется в электрическую энергию тока, протекающего по проводу.

Интерактивный электрический генератор

Используйте наш интерактивный онлайн-генератор

Обратите внимание: наш интерактивный генератор лучше всего просматривать на компьютере, и его загрузка может занять некоторое время.


Интерактивная электрическая анимация

На анимации ниже показан простой электрический генератор. В анимации механическая энергия, необходимая для поворота генератор поступает от коричневой рукоятки в передней части генератора. На гидроэлектростанции, механическая энергия для вращения генератора поступает от водяной турбины, которая вращается за счет силы падающей воды.

Ручная рукоятка в анимации заставляет красный провод вращаться внутри магнитного поля (синие линии).Как Фарадей Известно, что перемещение провода через магнитное поле вызывает протекание электрического тока в проводе. Поворотный красный провод подключен к вольтметру, который показывает количество произведенного электрического тока. На гидроэлектростанции, генератор подключен к линиям электропередач, которые доставляют электричество в ваш дом или бизнес.

Элементы управления анимацией позволяют управлять скоростью и направлением генератора и поворачивать части анимация включения и выключения для большей ясности.Вы также можете использовать переключатели для отображения постоянного тока или генератора постоянного тока. (с коммутатором) или переменного тока, или генератор переменного тока (без коммутатора).

Вот две фотографии настоящих генераторов гидроэлектростанций.

Генератор постоянного тока – определение, составные части и принцип работы

Машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называются электрическими генераторами.Произведенная электрическая энергия далее передается и распределяется по линиям электропередач для бытового, коммерческого использования. Существует два типа генераторов:

Генератор постоянного тока — это тип электрического генератора, который преобразует механическую энергию в электричество постоянного тока. Однако генератор, который преобразует механическую энергию в электричество переменного тока, является генератором переменного тока.

Вы знаете, почему мы изучаем принцип работы генераторов? На этой странице мы ответим на все наши вопросы по деталям генератора постоянного тока, принципу работы и тому, как мы описываем его в математических терминах.

Что насчет генераторов постоянного тока?

В генераторах постоянного тока преобразование энергии основано на принципе динамического производства ЭДС. Эти генераторы больше всего подходят для автономных приложений. Генераторы постоянного тока обеспечивают постоянную мощность для электроаккумуляторов и электрических сетей (DC).

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Генератор постоянного тока состоит из следующих частей —

  1. Статор — Статор представляет собой набор из двух магнитов, расположенных таким образом, что противоположные полярности обращены друг к другу.Цель статора — создать магнитное поле в области вращения катушки.

  2. Ротор — Ротор представляет собой цилиндрический многослойный сердечник с прорезями.

  3. Сердечник якоря — Сердечник якоря имеет цилиндрическую форму и имеет канавки на внешней поверхности. В этих пазах размещается обмотка якоря.

  4. Обмотка якоря — Это изолированные проводники, помещенные в сердечник якоря. Благодаря им происходит фактическое преобразование мощности.

  5. Катушки возбуждения — для создания магнитного поля катушки возбуждения размещаются над полюсным сердечником. Катушки возбуждения всех полюсов соединены последовательно. Когда через них протекает ток, соседние полюса приобретают противоположную полярность.

  6. Хомут — внешняя полая цилиндрическая конструкция известна как Хомут. Он обеспечивает поддержку основных и межполюсных полюсов и обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока.

  7. Полюса — Основная функция полюсов — поддержка катушек возбуждения.Он увеличивает площадь поперечного сечения магнитопровода, что приводит к равномерному распространению магнитного потока.

  8. Полюсный башмак — Для защиты катушки возбуждения от падения и улучшения равномерного распространения магнитного потока используется полюсный башмак. Башмак для столба крепится к хомуту.

  9. Коллектор — Коллектор имеет цилиндрическую форму. Несколько клиновидных жесткотянутых медных сегментов образуют коммутатор. Функции коммутатора:

Принцип работы генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока работает по принципу электромагнитной индукции Фарадея.Согласно закону Фарадея, всякий раз, когда проводник помещается в флуктуирующее магнитное поле (или когда проводник перемещается в магнитном поле), в проводнике индуцируется ЭДС.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Если проводник проходит по замкнутому пути, ток будет индуцироваться. Направление индуцированного тока (определяемое правилом правой руки Флеминга) изменяется при изменении направления движения проводника.

Например, рассмотрим случай, когда якорь вращается по часовой стрелке, а проводник слева движется вверх.Когда якорь совершит полуоборот, направление движения проводника изменится на обратное вниз. Направление тока будет переменным. При перепутывании соединений проводников якоря происходит реверсирование тока. Таким образом, мы получаем однонаправленный ток на клеммах.

Уравнение ЭДС генератора постоянного тока

Уравнение ЭДС для генератора постоянного тока выражается следующим образом: полюсов в поле

N — Скорость вращения якоря (об/мин)

Z — Общее количество проводников якоря в поле.

Ø- Магнитный поток, создаваемый на полюс.

А — количество параллельных путей в якоре.

Потери в генераторах постоянного тока

При преобразовании механической энергии в электрическую имеют место потери энергии, т.е. не весь ввод преобразуется в выход. Эти потери классифицируются в основном по трем типам:

Потери в меди. Эти потери возникают при протекании тока по обмоткам и бывают трех типов: потери в меди в якоре, потери в обмотке возбуждения и потери из-за сопротивления щеток.

Потери в железе — Из-за индукции тока в якоре возникают потери на вихревые токи и потери на гистерезис. Эти потери также называются потерями в сердечнике или магнитными потерями.

Механические потери. Потери, возникающие из-за трения между частями генератора, называются механическими потерями.

Типы генераторов постоянного тока

Три типа генераторов постоянного тока с самовозбуждением:

Применение генераторов постоянного тока

Применение генераторов постоянного тока:

  1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания и освещения с помощью регуляторов поля.

  2. Генератор постоянного тока серии используется в дуговых лампах для генератора стабильного тока, освещения и усилителя.

  3. Уровневые составные генераторы постоянного тока применяются для электроснабжения общежитий, офисов, лоджей.

  4. Составные генераторы постоянного тока используются для питания сварочных аппаратов постоянного тока.

  5. Генератор постоянного тока используется для компенсации падения напряжения в фидерах.

Генератор, его принцип работы и его типы

Кредит изображения: https://www.examfear.com/notes-dir/00/00/07/00000703.html
  • Генератор — это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.
  • Состоит из катушки, движущейся в магнитном поле. При вращении катушки в катушке индуцируется ЭДС, которая генерирует ток (индуцированный ток) через катушку. Вся электроэнергия, подаваемая в наши дома, вырабатывается этим методом.
  • Работает по принципу электромагнитной индукции .
  • Существует два типа генераторов:
    • Генератор переменного тока
    • Генератор постоянного тока

Закон электромагнитной индукции Фарадея

  • Процесс индукции тока в замкнутой катушке из-за относительного движения между магнитом и катушкой называется электромагнитной индукцией .
  • Относительное движение между катушкой и магнитом изменяет магнитный поток , связанный с катушкой, и, следовательно, индуцирует ЭДС (или ток) в катушке, называемую ЭДС индукции или индуцированного тока .
  • ЭДС индукции в цепи численно равна скорости изменения магнитного потока через цепь. Это называется законом ЭДС Фарадея .

ЭДС индукции (E) = -d φ/dt

  • Магнитный поток (φ) измеряется в Вебер (Вб) или в ньютон-метрах на ампер.Следовательно, единица измерения dφ/dt равна
  • .

= (ньютон-метр)/(ампер-секунда)

= джоуль/кулон

=

вольт
  • Знак минус (-) указывает на то, что ЭДС, индуцируемая в катушке, препятствует любому изменению магнитного потока. Это связано с тем, что, согласно закону Ленца, ЭДС индукции генерирует ток, который создает магнитное поле, противодействующее изменению магнитного потока.

Направление индуцированного тока:

  • Направление индуцированного тока в катушке поперек магнитного поля определяется правилом правой руки Флеминга .
  • Он гласит, что если большой, указательный и средний пальцы правой руки вытянуть так, чтобы они были взаимно перпендикулярны друг другу, при этом большой палец указывает в направлении движения проводника, а указательный палец указывает в направлении магнитного поля (т. е. с севера на юг), то средний палец указывает направление индуцированного тока.

1. Генератор переменного тока:

    • Генератор переменного тока вырабатывает переменный ток или переменный ток.
    • Используется на гидроэлектростанциях или тепловых электростанциях для крупномасштабного производства переменного тока.

Строительство:

  • Прямоугольная катушка из медной проволоки с числом витков, называемая якорем , находится в однородном магнитном поле, создаваемом полюсными наконечниками N и S.
  • Сильное магнитное поле можно создать, пропуская вокруг него постоянный ток. Этот магнит называется полевым магнитом .
  • Для получения высокого напряжения катушка наматывается на железный сердечник, поэтому поток, связанный с катушкой, увеличивается.
  • Два конца катушки соединены с круглыми кольцами, известными как токосъемные кольца (или собирающие кольца). Токосъемные кольца используются для предотвращения скручивания и запутывания проводов в цепи при вращении якоря.
  • Две угольные (графитовые) щетки соприкасаются с этими кольцами, замыкая цепь с сопротивлением внешней нагрузки R.
  • В некоторых генераторах ЭДС можно индуцировать, вращая магнит возбуждения вместо катушки якоря.
Изображение предоставлено:
https://www.powerplus.com/industrial-power-blog/ac-vs-dc-backup-generators-whats-the-difference/

Рабочий:

  • При вращении катушки якоря (например, при использовании водяной турбины на гидроэлектростанции или при использовании пара высокого давления на теплоэлектростанции) магнитный поток через нее непрерывно изменяется, вызывая ток, протекающий через угольные щетки через внешнюю нагрузку Р.
  • Величина и направление этого тока непостоянны. Направление тока (согласно правилу правой руки Флеминга) изменяется синусоидально.
  • Ток в катушке течет в одном направлении в течение первой половины оборота и в противоположном направлении в течение следующей половины оборота катушки. Следовательно, этот ток называется переменным током (AC).
  • Один полный оборот катушки производит один полный цикл переменного тока. Число таких циклов, которые ток совершает за одну секунду, называется частотой переменного тока. Частота просто означает общее количество оборотов катушки якоря за одну секунду.
  • В большинстве стран мира частота сети переменного тока составляет 50 Гц.
  • ЭДС индукции в генераторе можно увеличить, увеличив:
    • Число витков катушки якоря
    • Зона обмотки якоря
    • Сила магнитного поля
    • Скорость вращения турбины

2. Генератор постоянного тока:

    • Генератор постоянного тока вырабатывает постоянный ток.
    • Поток постоянного тока через внешнее сопротивление нагрузки R всегда однонаправленный.
    • Динамо является примером генератора постоянного тока, который используется для производства тока в небольших масштабах.

Строительство:

  • Аналогичен генератору переменного тока, но концы обмотки якоря соединены с разрезными кольцами
  • Угольные щетки находятся в физическом контакте с разрезными кольцами, замыкающими цепь протекания индуцированного тока через внешнее нагрузочное сопротивление, R.
  • Разрезные кольца помогают в однонаправленном протекании тока через внешнюю цепь.Следовательно, разъемные кольца также называются коммутаторами .
Изображение предоставлено:
https://www.zigya.com/question/VTBORlRqRXdNRFUwTWpNNQ==

Рабочий:

  • Когда катушка якоря вращается между полюсными наконечниками N и S, в катушке индуцируется переменный ток.
  • Но, после каждого полупериода оборота катушки, контакт катушки с внешней цепью реверсируется слева направо и наоборот с помощью коммутаторов через угольные щетки.
  • Следовательно, в тот момент, когда ток в катушке меняется на противоположный, подключение к внешней цепи изменяет направление тока в том же направлении через нагрузку R.
  • Таким образом, в обмотке якоря индуцируется переменный ток, но ток через внешнюю нагрузку всегда имеет одно направление (однонаправленный ток).
  • Таким образом, генератор постоянного тока использует коммутаторы для фактического преобразования переменного тока, индуцируемого в обмотке якоря, в постоянный ток, протекающий через внешнюю нагрузку.

Генератор, его принцип работы и его типы

 

Принцип работы генератора

— генератор переменного и постоянного тока

Машины постоянного или постоянного тока используются для преобразования одного вида энергии в другой.Точно так же генератор постоянного тока используется для выработки энергии, которая работает по принципу преобразования механической энергии в электрическую. Основным законом или принципом, лежащим в основе генератора, является закон Фарадея электромагнитной индукции, который гласит, что всякий раз, когда проводник перемещается в магнитном поле таким образом, что он пересекает линии потока, создается динамически индуцированная электромагнитная сила ЭДС. Величина этой ЭДС индукции в проводнике определяется уравнением:

e = Blv sin θ Где

l = длина части проводника в пределах магнитного поля

v = скорость проводника

B = плотность магнитного потока

θ = угол между направлением движения проводника и направлением магнитного потока.

Следующая диаграмма поясняет принцип работы генератора постоянного тока.

Принцип работы генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока производит прямую энергию на основе фундаментального принципа законов электромагнитной индукции Фарадея . Согласно этим законам, когда проводник движется в магнитном поле, он отсекает силу магнитных линий, благодаря чему в проводнике индуцируется ЭДС. Величина этой индукционной ЭДС зависит от скорости изменения потока (силы магнитной линии) связи с проводником.Эта ЭДС электродвижущей силы вызовет протекание тока, если цепь проводника замкнута. Следовательно, двумя основными частями генератора являются магнитное поле и проводники, которые движутся внутри этого магнитного поля.

Давайте поймем основной принцип генератора постоянного тока из приведенного выше рисунка, который показывает одиночный контур проводника прямоугольной формы, помещенный между двумя противоположными полюсами магнита. Теперь рассмотрим прямоугольную петлю проводника ABCD, которая вращается внутри магнитного поля вокруг своей оси ab.Когда петля поворачивается из вертикального положения в горизонтальное, она пересекает силовые линии поля. Во время движения две стороны, то есть AB и CD петли, пересекают силовые линии, в обеих сторонах (AB и DC) петли будет индуцироваться ЭДС. Поскольку петля замкнута, по петле будет циркулировать ток. Направление тока можно определить по правилу правой руки Флеминга. Форма волны тока через цепь нагрузки показана на рисунке ниже.Этот ток однонаправленный.

waveform-of-the-current-from-dc-generator

Рассмотрим одновитковую прямоугольную медную катушку, вращающуюся в магнитном поле. Катушка занимает различные угловые положения при своем вращении. При повороте катушки на угол 90° ЭДС в катушке максимальна. Поверните катушку еще на угол 180°, и ЭДС , индуцированная в катушке, будет равна нулю. Поверните катушку еще на угол 270°, ЭДС в катушке максимальна в обратном направлении.Делаем вывод, что характер индуцируемой ЭДС действительно переменный.

Строительство генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока состоит из следующих частей:

  • Хомут
  • Ротор
  • Статор
  • Обмотка возбуждения
  • Полевые электромагниты
  • Сердечник для столба и башмак для столба
  • вал
  • Катушка
  • Якорь генератора постоянного тока
  • Коллектор генератора постоянного тока
  • Щетки генератора
  • Подшипник

Хомут генератора постоянного тока

Он удерживает сердечники магнитных полюсов генератора и действует как крышка генератора.Он несет поток магнитного поля. В малом генераторе ярмо изготовлено из чугуна, но для большой конструкции генератора постоянного тока , что касается веса машины, для изготовления ярма генератора постоянного тока предпочтительнее более легкая литая сталь или катаная сталь.

Полюсные сердечники и полюсные башмаки генератора постоянного тока

Доступны в основном два типа конструкции:

  1. Сплошной сердечник полюса, если он изготовлен из цельного цельного куска чугуна или литой стали.
  2. Многослойный сердечник опоры, где он изготовлен из множества тонких пластин из отожженной стали. Конструкция магнитных полюсов в основном состоит из двух частей, а именно: сердечника полюса и полюсного башмака, сложенных вместе, а затем прикрепленных к ярму.

Вышеупомянутые две конструкции предназначены для разных целей, полюсный сердечник имеет малую площадь поперечного сечения и его функция состоит в том, чтобы просто удерживать полюсный башмак над ярмом, тогда как полюсный башмак, имеющий относительно большую площадь поперечного сечения, распределяет поток производится над воздушным зазором. Полюсные сердечники и полюсные башмаки генератора постоянного тока.

Сердечник якоря генератора постоянного тока

Целью сердечника якоря является удержание обмотки якоря и обеспечение пути потока с низким сопротивлением. Хотя генератор постоянного тока обеспечивает постоянный ток, но индуцированный ток в якоре носит переменный характер. Поэтому сердечник якоря цилиндрической или барабанной формы изготавливается из круглого слоистого листа. В каждом круглом ламинировании пазы либо вырублены, либо пробиты на внешней периферии, а шпоночная канавка расположена на внутренней периферии.

Обмотка якоря генератора постоянного тока

Обмотка якоря, как правило, формованная. Различные проводники катушек изолированы друг от друга. Проводники размещаются в пазах арматуры, которые облицованы прочным изоляционным материалом.

Обмотки якоря можно разделить на две группы в зависимости от способа соединения проводов с коллектором, а именно:

  1. Круговая обмотка
  2. Волновые обмотки

В обмотках внахлестку два конца любой одной катушки сводятся к соседним сегментам.В волновых обмотках два конца каждой катушки загнуты в противоположные стороны и собраны в сегменты на некотором расстоянии друг от друга. Если генератор постоянного тока имеет p пар полюсов, количество параллельных путей с обмоткой внахлест = 2p и количество параллельных путей с волнистой обмоткой = 2,

Коллектор генератора постоянного тока

Коллектор играет жизненно важную роль в генераторе постоянного тока . Он собирает ток с якоря и подает его на нагрузку в виде постоянного тока. Он фактически берет переменный ток от якоря и преобразует его в постоянный ток, а затем отправляет его на внешнюю нагрузку.Он имеет цилиндрическую структуру и состоит из клиновидных сегментов из высокопроводящей меди, вытянутой или кованой методом штамповки. Каждый сегмент изолирован от вала.

Щетки генератора постоянного тока

Щетки изготовлены из углерода. Это блоки прямоугольной формы. Единственной функцией этих угольных щеток генератора постоянного тока является сбор тока с сегментов коммутатора. Щетки размещены в прямоугольном щеткодержателе коробчатой ​​формы.

Классификация генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока можно разделить в основном на два класса: i.е. раздельное возбуждение и самовозбуждение. Другие генераторы с самовозбуждением подразделяются на шунтовые генераторы, последовательные генераторы, составные генераторы, составные генераторы с длинным шунтом и составные генераторы с коротким шунтом.

В генераторах постоянного тока с независимым возбуждением обмотка возбуждения возбуждается отдельным источником постоянного тока . Ток возбуждения можно изменять с помощью последовательно включенного переменного сопротивления. В шунтирующем генераторе обмотка возбуждения подключена параллельно якорю. В последовательном генераторе обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем.В длинном шунтирующем генераторе присутствуют как последовательные, так и шунтирующие обмотки. В кратком Shunt Compound Generator шунтирующее поле подключается только через клеммы якоря.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.