ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Как работает генератор переменного тока


принцип работы, устройство, назначение генератора

Люди пользуются энергией электрического тока практически во всех сферах своей деятельности. Сейчас нелегко представить жизнь без электричества, которое с помощью специального оборудования преобразуется из механической энергии. Рассмотрим подробнее, как происходит этот процесс, и как устроены современные генераторы.

Превращение механической энергии в электрическую

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

Устройство и конструкция генератора переменного тока

Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:

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

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

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

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

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

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

Схема генератора переменного тока

Принцип работы электрогенератора: в тот момент, когда половина обмотки находится на одном из полюсов, а другая на противоположном, ток движется по цепи от минимального до максимального значения и обратно.

Классификация и виды агрегатов

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

По принципу работы

Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.

Асинхронный

У асинхронных электрогенераторов нет точной зависимости ЭДС от частоты вращения ротора, но здесь работает такой термин, как «скольжение S». Оно определяет эту разницу. Величина скольжения вычисляется, поэтому некоторое влияние элементов генератора в электромеханическом процессе асинхронного двигателя все же есть.

Синхронный

Такой генератор обладает физической зависимостью от вращательного движения ротора к генерируемой частоте электроэнергии. В таком устройстве ротор является электромагнитом, состоящим из сердечников, обмоток и полюсов. Статором являются катушки, которые соединены по принципу звезды, и имеющими общую точку – ноль. Именно в них вырабатывается электрический ток.
Ротор приводит в движение посторонняя сила подвижных элементов (турбин), которые двигаются синхронно. Возбуждение такого генератора переменного тока может быть, как контактным, так и бесконтактным.

По типу топлива двигателя

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

Газовый генератор

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

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

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

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

Такие аппараты довольно востребованы как бытовое оборудование. Несмотря на то, что бензин дороже газа и дизеля, такие генераторы имеют немало сильных сторон:

  • Малые габариты при высокой мощности;
  • Просты в эксплуатации: большинство моделей можно запустить вручную, а более мощные генераторы оснащены стартером. Регулируется напряжение под определенную нагрузку при помощи специального винта;
  • В случае перегрузки генератора автоматически срабатывает защита;
  • Просты в обслуживании и ремонте;
  • Во время работы не издают много шума;
  • Можно применять и в помещении, и на улице, но следует защищать от попадания влаги.

Основные сферы применения

В зависимости от того, где используется электрогенератор, определяются его технические характеристики. Главным образом, отношения генератора к определенной категории по области применения, определяет его мощность. Разделяют следующие разновидности оборудования по сферам эксплуатации:

  • Бытовые. Обладают мощностью от 0,7 до 25 кВт. Обычно к этой категории относятся бензиновые и дизельные генераторы. Применяются для электроснабжения бытовых электроприборов и оборудования малой мощности, очень часто на строительных площадках. Сгодятся в качестве портативного источника электроэнергии при выезде на природу;
  • Профессиональные. Могут применяться в качестве постоянного источника электроэнергии в муниципальных учреждениях и мелких производственных предприятиях. Его мощность не превышает 100 кВт;
  • Промышленные. Могут эксплуатироваться на крупных фабриках и заводах, где требуется высокомощное оборудование. Такие аппараты обладают мощностью более 100 кВт, имеют немалые габариты и сложны в техническом обслуживании для неподготовленного человека.
Как работают генераторы переменного тока | HowStuffWorks

Это 11:45 вечера. и вы только что закончили работать в две смены. Уже поздно, ты устал, а утром у тебя занятия. Когда вы возитесь с ключами от машины, вы не можете не дрожать. Это около снега.

Вы садитесь в свою Honda Civic и заводите ее. Двигатель неохотно переворачивается, но в конце концов загорается и горит. Прогрев двигатель, вы вынимаете и начинаете свое полчаса домой.Как только обогреватель начинает устранять морозные условия внутри автомобиля, радио начинает отключаться. Вскоре после этого приборная лампа начинает слегка тускнеть. Вы продолжаете движение, но накапливаются аномалии с вашим всегда надежным автомобилем.

В конце концов радио и обогреватель полностью отключаются, и комфортное тепло постепенно заменяется внешним охлаждением. Ваши фары - следующая вещь, чтобы начать идти. Теперь ты волнуешься. Всего 15 минут и ты дома.

Эти следующие 15 минут никогда не наступят. Фары тускнеют до опасного уровня, и случается немыслимое: двигатель начинает тормозить. Менее чем в пяти милях (8 километрах) от дома ваш двигатель заглохнет вместе со всем остальным в автомобиле. Вы останавливаетесь на обочине дороги и вытаскиваете свой мобильный телефон. Он мертв, поэтому вы подключаете его к прикуривателю и можете звать на помощь. Угадай, что? Нет питания. Уже полночь, и вы оказались на обочине дороги со снежинками для компании.

То, что вы только что испытали, является примером того, как генератор дышит последним дыханием. Ваша первая мысль, возможно, была, что батарея умирает. В некотором смысле, вы были бы правы, потому что батарея и генератор связаны, но батарея имеет тенденцию получать всю прессу. Цель этой статьи - объяснить механику генератора переменного тока, как вы можете диагностировать проблемы и что вы можете сделать, если у вас плохой генератор. Прочитайте следующий раздел, чтобы узнать некоторую справочную информацию об генераторах и войне течений.

,

Компоненты Генератора | HowStuffWorks

Генераторы по большей части относительно маленькие и легкие. Примерно размером с кокос, генераторы переменного тока, встречающиеся в большинстве легковых автомобилей и легких грузовиков, построены с использованием алюминиевого внешнего корпуса, так как легкий металл не намагничивается. Это важно, так как алюминий рассеивает огромное тепло, выделяемое при выработке электроэнергии, а узел ротора создает магнитное поле.

Если вы внимательно осмотрите генератор, вы обнаружите, что у него есть вентиляционные отверстия как на передней, так и на задней стороне. Опять же, это способствует рассеиванию тепла. Ведущий шкив прикреплен к валу ротора на передней части генератора. Когда двигатель работает, коленчатый вал поворачивает приводной ремень, который, в свою очередь, вращает шкив на валу ротора. По сути, генератор передает механическую энергию от двигателя в электрическую энергию для автомобильных аксессуаров.

На задней стороне генератора вы найдете несколько клемм (или точек подключения в электрической цепи).Давайте посмотрим на те:

  • S клемма - Напряжение батареи чувствительного элемента
  • IG клемма - Замок зажигания, который включает регулятор напряжения на
  • L клемма - Замыкает цепь на сигнальную лампу
  • B клемма - Выходная клемма основного генератора (подключен к аккумулятору)
  • F клемма - Обход полного поля для регулятора

Охлаждение имеет важное значение для эффективности генератора.Легко обнаружить старый блок по лопастям внешнего вентилятора, которые находятся на валу ротора за шкивом. Современные генераторы имеют охлаждающих вентилятора и внутри алюминиевого корпуса. Эти вентиляторы работают одинаково, используя механическую энергию от вала вращающегося ротора.

Когда мы начинаем разбирать генератор, мы находим диодный выпрямитель (или выпрямительный мост ) , стабилизатор напряжения , контактные кольца и щетки .Регулятор распределяет мощность, создаваемую генератором, и контролирует выходную мощность батареи. Выпрямительный мост преобразует энергию, как мы узнаем в следующем разделе, в то время как щетки и контактные кольца помогают проводить ток к обмотке возбуждения или проволочному полю. Теперь давайте раскроем кокос.

Открытие генератора открывает большой цилиндр с треугольными полюсами пальца по окружности. Это ротор. Базовый генератор переменного тока состоит из ряда чередующихся полюсных наконечников, размещенных вокруг катушечных проводов, называемых полевых обмоток , которые намотаны вокруг железного сердечника на валу ротора.Поскольку мы знаем, что шкив прикреплен к валу, теперь мы можем визуализировать, как вращается ротор внутри статора. Узел ротора устанавливается внутри статора с достаточным пространством или допуском между ними, поэтому ротор может вращаться с высокой скоростью, не ударяя стенку статора. На каждом конце вала сидит щетка и контактное кольцо.

Как мы кратко коснулись, генераторы генерируют энергию посредством магнетизма. Треугольные полюса пальцев, закрепленные по окружности ротора, расположены в шахматном порядке, поэтому северный и южный полюсы чередуются, когда они окружают обмотки возбуждения ротора.Этот чередующийся паттерн создает магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует напряжение в статоре. Думайте о статоре как о перчатке ловца, поскольку он использует всю мощность, создаваемую вращающимся ротором.

Все эти компоненты работают вместе, чтобы дать нам мощность, необходимую нам для работы наших автомобилей. Тесла улавливал эту электрическую энергию и использовал ее для освещения городов, но нам нужно только достаточно вольта для питания стереосистемы, освещения, окон и замков. Давайте посмотрим, как генератор генерирует эту мощность в следующем разделе.

,
Что такое автомобильный генератор и как он работает?

ПРЕДУПРЕЖДАЮЩАЯ ЛАМПА

Это возвращает нас на полный круг к исходной точке - сигнальной лампе генератора. Как видно из рисунка 5, схема для фактического генератора переменного тока, есть путь к земле от входа источника полевого тока [1] к регулятору. В результате, когда ключ включен, ток протекает через сигнальную лампу, через резисторы, транзисторы и полевую катушку, а затем на землю, вызывая загорание лампы.После того, как генератор работает на полную мощность, напряжение диодного трио, также приложенное к [1], равно напряжению батареи. В это время при напряжении 12 вольт с обеих сторон лампа выключена.

Если генератор выйдет из строя, напряжение от диодного трио упадет, и лампа снова загорится от напряжения батареи. Если выходной сигнал генератора немного низкий, лампа будет тускло освещена. Если генератор полностью выходит из строя, а выходное напряжение падает до нуля, лампа будет гореть с полной яркостью.И наоборот, если батарея выйдет из строя и напряжение батареи упадет, когда выходное напряжение генератора переменного тока с одной стороны и низкое напряжение батареи с другой, лампочка также загорится.

Как указывалось ранее, если при увеличении оборотов двигателя свет тускнеет, это происходит из-за того, что напряжение генератора переменного тока увеличивается с увеличением числа оборотов, создавая большее напряжение на стороне генератора лампы. Чем ближе выходное напряжение к напряжению батареи, тем ярче становится лампочка. Таким же образом, если свет становится ярче с увеличением оборотов в минуту, это происходит потому, что с увеличением напряжения генератора оно становится выше, чем напряжение аккумулятора.Чем выше напряжение по отношению к напряжению батареи, тем больше разность напряжений на лампе и тем ярче она становится.

СУММАЦИЯ

Итак, можно сказать, что ток поля через катушки ротора создает магнитное поле, которое связано с катушками статора, создавая переменное напряжение. Это переменное напряжение преобразуется выходными диодами в пульсирующее постоянное напряжение, которое заряжает аккумулятор.

Ток возбуждения подается от батареи, через сигнальную лампу или от диодного трио.Величина тока возбуждения, пропущенная через регулятор к ротору или полевой катушке, контролируется обратной связью по напряжению от батареи.

И вот он у вас - полная работа генератора переменного тока в двух словах. В следующий раз, когда вы увидите маленький красный свет, вы будете точно знать, что он пытается вам сказать.

,

Смотрите также