Для чего нужен генератор в строительной технике. Как устроен генератор и как он работает. Какие бывают неисправности генератора. Можно ли добраться до СТО с неисправным генератором.
Назначение генератора в строительной технике
Генератор — важнейший элемент электрической системы строительной техники. Его основные функции:
- Обеспечение электроэнергией всех потребителей при работающем двигателе
- Зарядка аккумуляторной батареи
- Поддержание стабильного напряжения в бортовой сети
Без исправного генератора невозможна нормальная работа электрооборудования техники. Как обеспечивает генератор выполнение этих функций?
Устройство генератора строительной техники
Конструктивно генератор состоит из следующих основных частей:
- Статор с обмоткой
- Ротор с обмоткой возбуждения
- Щеточный узел
- Выпрямительный блок
- Регулятор напряжения
- Подшипники
- Шкив привода
- Вентилятор охлаждения
- Корпус с крышками
Статор и ротор образуют электромагнитную систему генератора. Как они взаимодействуют для выработки электроэнергии?
Принцип работы генератора
Работа генератора основана на явлении электромагнитной индукции. Основные этапы:
- При вращении двигателя ротор генератора приводится во вращение через ременную передачу
- В обмотке ротора создается магнитное поле
- Вращающееся магнитное поле ротора пересекает обмотки статора
- В обмотках статора индуцируется переменный электрический ток
- Переменный ток выпрямляется диодным мостом
- Выпрямленный ток поступает в бортовую сеть
Регулятор напряжения поддерживает стабильное напряжение в сети при изменении оборотов двигателя и нагрузки. Как он это обеспечивает?
Регулирование напряжения генератора
Регулятор напряжения выполняет следующие функции:
- Контролирует напряжение, вырабатываемое генератором
- При повышении напряжения уменьшает ток возбуждения ротора
- При понижении напряжения увеличивает ток возбуждения
- Поддерживает напряжение на заданном уровне (обычно 14-14,5 В)
Современные генераторы оснащаются электронными регуляторами напряжения. Какие преимущества они дают?
Особенности современных генераторов строительной техники
Современные генераторы имеют ряд конструктивных особенностей:
- Компактная конструкция с двумя встроенными вентиляторами
- Повышенное передаточное отношение привода
- Применение поликлинового ремня
- Встроенный электронный регулятор напряжения
- Использование мощных диодов-стабилитронов
- Улучшенная система охлаждения
Это позволяет повысить мощность, КПД и надежность генераторов. Но какие неисправности все же могут возникать?
Возможные неисправности генератора
Основные причины выхода генератора из строя:
- Износ щеток и контактных колец
- Повреждение обмоток статора или ротора
- Выход из строя диодов выпрямителя
- Неисправность регулятора напряжения
- Повреждение подшипников
- Обрыв или проскальзывание приводного ремня
Как оператор строительной техники может определить неисправность генератора?
Признаки неисправности генератора
О проблемах с генератором могут свидетельствовать:
- Горящая контрольная лампа зарядки аккумулятора
- Показания вольтметра ниже 13,5 В или выше 14,5 В
- Повышенный шум при работе генератора
- Запах горелой изоляции
- Снижение яркости светового оборудования
- Затрудненный запуск двигателя
При появлении этих признаков необходимо провести диагностику. Что делать, если генератор вышел из строя во время работы?
Возможность движения с неисправным генератором
В большинстве случаев при выходе генератора из строя можно доехать до ремонтной зоны своим ходом, если:- Аккумуляторная батарея исправна и заряжена
- Расстояние не слишком большое
- Отключены все необязательные потребители электроэнергии
При этом нужно учитывать, что работа происходит только от энергии аккумулятора. Как долго можно так двигаться?
Продолжительность движения с неработающим генератором
Время движения с неисправным генератором зависит от:
- Емкости и степени заряженности аккумулятора
- Мощности подключенных потребителей
- Температуры окружающей среды
В среднем это составляет от 30 минут до 2-3 часов. Дальнейшее движение небезопасно из-за риска полного разряда аккумулятора.
Таким образом, генератор — критически важный узел электросистемы строительной техники. Своевременное обслуживание и диагностика позволяют избежать его внезапных отказов и связанных с этим простоев техники.
Все, что нужно знать о генераторе строительной техники
Все, что нужно знать о генераторе строительной техники
Из этой статьи вы узнаете:
- Устройство генератора и принципы его работы
- Причины и признаки выхода генератора из строя
- О возможности добраться до СТО при вышедшем из строя генераторе
Время прочтения: 6 мин.
Эксперт: Сергей Кузьмичев
Технический тренер HCMR
Генератор — устройство, преобразующее механическую энергию в виде крутящего момента, передаваемого от двигателя на ротор генератора, в электрическую энергию, впоследствии подаваемую в электросистему машины.
Основными функциями генератора на современной технике является формирование стабильных параметров зарядного напряжения аккумуляторной батареи, которая является основным источником тока в электросистеме, и подачи тока на иные потребители для обеспечения их функционирования.
Общая конструкция
Практически все генераторы, устанавливаемые на современной спец. технике, являются генераторами переменного тока. В корпусе генератора на опорных подшипниках устанавливается ротор, который располагается внутри статора. Для формирования электромагнитного поля с требуемыми параметрами, ротор (рис.2) генератора переменного тока имеет в своей конструкции катушку возбуждения 4, на которую во время работы генератора подается ток через контактные кольца 2.
В процессе вращения ротор формирует переменное магнитное поле, которое в свою очередь приводит к образованию переменного электрического тока в катушках статора.
В связи с тем, что электросистема и все потребители рассчитаны на работу от постоянного тока, в конструкции генератора предусмотрено устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. Данную функцию выполняет так называемый диодный мост. Диодный мост обеспечивает протекание тока только в одном направлении, формируя после себя протекание постоянного тока, подаваемого в электросистему.
Параметры напряжения, вырабатываемого генератором, зависят в основном от двух условий: силы магнитного поля ротора и его оборотов. Как мы уже выясняли, одна из основных задач генератора — формирование стабильного напряжения на выходе. Так как обороты ДВС могут периодически изменяться, а вместе с ними и обороты ротора генератора, причем в достаточно широких пределах, существует необходимость в устройстве, которое могло бы поддерживать напряжение на выходе в независимости от оборотов ротора. Для этого предназначен регулятор напряжения. Его функция заключается в том, чтобы, подавая ток на катушку возбуждения ротора через щетки и контактные кольца или прекращая подачу тока, изменять силу создаваемого ротором магнитного поля, которое, в свою очередь, будет влиять на выходное напряжение со статора. Таким образом, независимо от скорости вращения, регулятор напряжения обеспечивает его стабильное значение.
При каких условиях генератор дорожно-строительной техники может выйти из строя?
Генератор дорожно-строительной техники может прийти в негодность по нескольким причинам:
1. При несвоевременном или неправильном проведении технического обслуживания, а также установке на машину нештатного электрооборудования (магнитолы, системы слежения/автоматизации вождения, дополнительного освещения). Помимо этого, несоблюдение требований производителя по степени натяжения приводного ремня генератора может стать причиной преждевременного выхода из строя опорных подшипников ротора.
2. При накоплении пыли и грязи на корпусе генератора и их попадание внутрь между статором и ротором способно спровоцировать короткое замыкание или механический износ изоляции обмоток, однако это случается крайне редко.
3. Из-за использования пуско-зарядного устройства в режиме «пуск». Это связано с тем, что очень часто, особенно в зимний период эксплуатации, возникает необходимость применения внешних источников питания во время запуска ДВС в связи с разрядкой аккумуляторных батарей. Иногда этот процесс также связан со спешкой.
В результате, вместо установки заряженных аккумуляторов или проведения цикла заряда разряженных батарей, используют пуско-зарядные устройства в режиме «пуск», что крайне нежелательно, ибо во время стартерной прокрутки сила тока в цепи стартера может достигать нескольких сотен ампер. Так как аккумуляторные батареи разряжены, то основным источником тока служит в этот момент пуско-зарядное устройство.
После запуска ДВС начинается процесс зарядки АКБ. Так как их емкость заметно ниже нормального значения, то в начальный период работы двигателя после запуска им требуются максимально возможные значения зарядного тока по напряжению и силе для восполнения утраченного заряда. Пуско-зарядное устройство, оставаясь в режиме «пуск» на работающем ДВС, следуя «потребностям» аккумуляторных батарей, продолжает подавать в сеть машины повышенные значения напряжения и силы тока, что может быть причиной выхода из строя регулятора напряжения, диодного моста генератора, а так же электронных блоков управления, широко применяемых в электросистеме современных дорожно-строительных машин и оборудования.
Как оператор может точно определить, что причина неисправности в генераторе?
Оператор может контролировать показатели напряжения, вырабатываемого генератором, благодаря монитору в кабине. В случае отклонений от нормы как при низком зарядном напряжении, так и при высоком выдается соответствующий код ошибки. Причиной данной неисправности могут выступать и другие неполадки, не связанные с работой генератора. Поэтому компетенции на дальнейшую проверку у операторов, как правило, нет. Эксплуатирующая организация должна обратиться к лицензированному дилеру для проведения диагностики согласно коду ошибки и последующего ремонта.
Способна ли техника добраться до СТО при нерабочем генераторе?
В большинстве случаев при неисправностях, связанных с низким зарядным напряжением, машина может добраться до места стоянки своим ходом. Прекратить движение и заглушить двигатель необходимо при завышенном уровне напряжения или выходе из строя опорных подшипников ротора генератора. Продолжить движение можно будет только после устранения неисправности. Если необходимо добраться до стоянки в аварийном режиме, то перед запуском ДВС нужно демонтировать ремень привода генератора. Передвижение машины с вышедшим из строя генератором возможно лишь при исправном состоянии аккумуляторных батарей.
Если генератор нужно менять, то можно ли подобрать аналог заводского?
На современных строительных машинах рекомендуется использовать только оригинальные или рекомендованные производителем техники генераторы.
Материал был подготовлен для журнала Грейдер.
Остались вопросы? Задайте их нам или официальному дилеру.
0 Сравнить модели
Техническая информация о стартере и генераторе. О ремонте стартера и ремонте генератора.
Генератор предназначен для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумулятора при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумулятора. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне частот вращения и нагрузок. Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи, и ее ускоренному выходу из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализация, акустическое оборудование.
Генератор – достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы у всех автомобильных генераторов, независимо от того, где они выпускаются.
Принцип действия генератора
В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой – подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т.е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генератора, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение (обычно через контрольную лампу состояния генераторной установки). Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т.к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы — обычно 2…3 Вт.
При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный», и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения.
За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть «южных» и шесть «северных» полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т.к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора.
Обмотка статора генераторов зарубежных и отечественных фирм – трехфазная. Она состоит из трех 3 частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник». При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения действуют между концами обмоток фаз, а токи протекают в этих обмотках, линейные же напряжения действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи . Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные. При соединении в «треугольник» фазные токи меньше линейных, в то время как у «звезды» линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соединении в «треугольник», значительно меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в «треугольник», т.к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у «звезды» больше фазного, в то время как у «треугольника» они равны и для получения такого же выходного напряжения, при тех же частотах вращения «треугольник» требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со «звездой».
Более тонкий провод можно применять и при соединении типа «звезда». В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в «звезду», т.е. получается «двойная звезда». Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом «+» генератора, а другие три с выводом «—» («массой»). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное плечо запитывается от «нулевой» точки «звезды».
У многих генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. Следует обратить внимание на то, что под термином «выпрямительный диод», не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т.д. Иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, герметизированный на теплоотводе
Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т.е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генератор элементов ее защиты от скачков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении, он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения (напряжением стабилизации).
Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+» генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя» используется и в регуляторах напряжения.
Принцип действия регулятора напряжения (реле регулятора)
В настоящее время все генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки – тем меньше это напряжение.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения.
Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить – увеличивается.
Конструктивное исполнение генераторов
По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы – генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой «компактной» конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому, по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой (Mitsubishi, Hitachi), и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости (Bosch, Valeo). В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.
Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками –передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.
Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части – над лобовыми сторонами обмотки статора. «Компактную» конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку (Denso). Существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными, и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris-Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.
Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами – полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы — полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума. После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление, особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно-контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т.к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.
Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.
Щеточный узел – это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты.
В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов – меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя, и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.
Выпрямительные узлы применяются двух типов – либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы, либо в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластин-теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора, случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи, что может привести к возгоранию. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.
Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами (Delco Remy, Motorcraft). Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колеи — скользящая, со стороны привода — плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые проставки, гофрированные стальные пружины и т.п. Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами – диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле.
Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец.
У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.
Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.
Привод генераторов и крепление их на двигателе
Привод генераторов всех типов автомобилей осуществляется от коленчатого вала ременной или зубчатой передачей. При этом возможны два варианта — клиновым или поликлиновым ремнем. Приводной шкив генератора выполняется с одним или двумя ручьями для клинового ремня и с профилированной рабочей дорожкой для поликлинового. Вентилятор, выполненный, как правило, штамповкой из листовой стали, в традиционной конструкции генератора крепится на валу рядом со шкивом. Шкив может выполняться сборным из двух штампованных дисков, литым из чугуна или стали, а также полученным методом штамповки или точеным из стали.
Качество обеспечения питанием потребителей электроэнергии, в том числе зарядка аккумуляторной батареи, зависит от передаточного числа ременной передачи, равного отношению диаметров ручьев приводного шкива генератора к шкиву коленчатого вала. Для повышения качества питания электропотребителей это число должно быть как можно больше, т.к. при этом частота вращения генератора повышается, и он способен отдать потребителям больший ток. Однако при слишком больших передаточных числах происходит ускоренный износ приводного ремня, поэтому передаточные числа передачи двигатель-генератор для клиновых ремней лежат в пределах 1,8. ..2,5, для поликлиновых до 3. Более высокое передаточное число возможно потому, что поликлиновые ремни допускают применение на генераторах приводных шкивов малых диаметров и меньший угол охвата шкива ремнем. Наилучшей конструкцией для генератора является индивидуальный привод. При таком приводе подшипники генератора оказываются менее нагруженными, чем в «коллективном» приводе, при котором обычно генератор приводится во вращение одним ремнем с другими агрегатами, чаще всего водяным насосом, и где шкив генератора служит натяжным роликом. Поликлиновым ремнем обычно приводится во вращение сразу несколько агрегатов. Например, на автомобилях Mercedes один поликлиновой ремень приводит во вращение одновременно генератор, водяной насос, насос гидроусилителя руля, гидромуфту вентилятора и компрессор кондиционера. В этом случае натяжение ремня осуществляется и регулируется одним или несколькими натяжными роликами при фиксированном положении генератора. Крепление генераторов на двигателе выполнено на одной или двух крепежных лапах, сочленяемых с кронштейном двигателя. Натяжение ремня производится поворотом генератора на кронштейне, при этом натяжная планка, соединяющая двигатель с натяжным ухом, может быть выполнена в виде винта, по которому перемещается резьбовая муфта, сочленяемая с ухом.
Встречаются конструкции, у которых прорезь в натяжной планке имеет зубчатую нарезку, по которой перемещается натяжное устройство, соединенное с натяжным ухом. Такие конструкции позволяют обеспечивать натяжение ремня очень точно и надежно.
К сожалению, на данный момент не существует международных нормативных документов, определяющих габаритные и присоединительные размеры генераторов легковых автомобилей, поэтому генераторы различных фирм существенно отличаются друг от друга, разумеется, кроме изделий, специально предназначенных в качестве запчастей для замены генераторов других фирм.
Бесщеточные генераторы
Бесщеточные генераторы применяются там, где возникают требования повышенной надежности и долговечности, главным образом на магистральных тягачах, междугородных автобусах и т. п. Повышенная надежность этих генераторов обеспечивается тем, что у них отсутствует щеточно-контактный узел, подверженный износу и загрязнению, а обмотка возбуждения неподвижна. Недостатком генераторов этого типа являются увеличенные габариты и масса. Бесщеточные генераторы выполняются с максимальным использованием конструктивной преемственности со щеточными. На выпуске генераторов такого типа специализируется американская фирма Delco-Remy, являющаяся отделением General Motors. Отличие этой конструкции состоит в том, что одна клювообразная полюсная половина посажена на вал, как у обычного щеточного генератора, а другая в урезанном виде приваривается к ней по клювам немагнитным материалом.
14 Практическое повседневное использование генераторов
Если вы когда-нибудь задумывались — для чего используется генератор? — считайте, что вам повезло жить где-то с такой надежной электросетью (и, возможно, попытаться получить больше).
Благодаря своей надежной способности обеспечивать электроэнергию там, где в противном случае ее не было бы, генераторы десятилетиями были незаменимой вещью для бдительных владельцев бизнеса и домовладельцев. И в последние годы они стали только более популярными, отчасти благодаря их широкому спектру функций.
В Worldwide Power Products мы поставляем генераторы для нескольких отраслей промышленности, и мы изложили несколько наиболее распространенных применений генераторов, чтобы проиллюстрировать, насколько они могут быть удобны…
1. Аварийные ситуации
Генераторыявляются синонимом готовности к стихийным бедствиям, и использование их в чрезвычайных ситуациях является одной из их наиболее распространенных задач. Полезность генераторов во время стихийного бедствия, такого как ураган или наводнение, которое отключает электроэнергию на несколько дней подряд, варьируется от удобного до прямого спасения жизни. Жара и холод убивают американцев каждый год, а способность генератора питать что-то такое простое, как обогреватель во время снежной бури, может означать разницу между жизнью и смертью.
2. Регулярные перебои в подаче электроэнергии
Когда электричество отключается по причинам, не связанным с чрезвычайными ситуациями, резервный генератор большой мощности поможет вам заниматься своими повседневными делами, не теряя ни секунды. Но поскольку большинство американцев имеют дело с отключениями в среднем всего на несколько часов в год, многие потребители выбирают портативный генератор меньшего размера, который может поддерживать работу холодильника, нескольких вентиляторов и других мелких бытовых приборов до тех пор, пока не появится сок.
3. Резервное питание для предприятий
Когда дело доходит до надежности энергосистемы, коммерческие предприятия ставят на карту гораздо больше, чем средний домовладелец. Несколько часов простоя оборудования могут означать потерю заказов на миллионы долларов и потерю клиентов навсегда.
Резервный генератор (или два) — лучший способ для компаний обеспечить практически бесперебойное электроснабжение. В некоторых отраслях, таких как больницы, требуется бесперебойное питание буквально , что можно сделать с помощью системы бесперебойного питания (ИБП), чтобы питание не пропадало даже на несколько секунд.
4. Кемпинг
Будь то генератор для кемпинга на колесах или старая добрая разновидность генератора под открытым небом, эти генераторы привносят нотку цивилизации в суровые условия на открытом воздухе. Вы можете запитать электрическую сковороду, свет, вентилятор или электрический филейный нож для свежепойманной рыбы, поэтому вам не потребуется слишком много генерирующей мощности.
Инверторные генераторы — популярный выбор для кемпингов, поскольку они тихие, часто обязательные, так как многие кемпинги имеют строгие ограничения по шуму. Они также легкие и компактные, хотя часто стоят дороже, чем другие модели.
5. Строительство
Нетрудно догадаться, что строительные площадки часто отрезаны от легко доступных источников питания. Но это не значит, что все делается вручную. Огромные дизельные генераторы часто используются для поддержки оборудования, прицепов, вентиляции, водяных насосов, систем безопасности и многого другого, а портативные генераторы питают настольные пилы, шлифовальные машины, дрели и другие электроинструменты. Есть даже специальный класс генераторов для сварки, который сочетает в себе сварщик с генератором. Узнайте, как генераторы питают строительные площадки (и другие варианты выработки электроэнергии).
6. Горное дело
Подобно строительным площадкам, шахты часто представляют собой примитивную среду, работа которой зависит от генераторов. По оценкам, 70% электроэнергии, потребляемой в среднем при добыче полезных ископаемых, поступает от вырабатываемой электроэнергии, которая приводит в действие лопаты, буры и экскаваторы. Он также освещает туннели глубоко под землей, чтобы шахтеры могли работать.
7. Сельское хозяйство и животноводство
Генераторы часто используются в качестве резервного или даже основного источника питания для сельскохозяйственных работ, а также в качестве портативного источника питания для работы в труднодоступных местах. Обогреватели для амбаров, конюшен или курятников, воздушные насосы для рыбоводческих ферм и ирригационные системы — это лишь несколько устройств для сельского хозяйства и скотоводства, которые обычно питаются от генераторов.
8. Работа в ночное время
Бригады по ремонту дорог являются примером людей, которым необходимо иметь возможность работать в ночное время, чтобы свести к минимуму неудобства для водителей. Для таких работ используются установленные на прицепах осветительные мачты, часто непосредственно прикрепленные к генераторам, для временного устранения неполадок.
9. Ярмарки и карнавалы
Портативные генераторы позволяют превратить школьную парковку в пятницу в веселые карнавальные площадки в субботу. Они приводят в действие аттракционы, надувные домики, машины для колки льда и леденцов, музыку, свет и все другие забавные вещи, для работы которых требуется электричество.
10. Семейные встречи, свадьбы, пикники
Какова бы ни была причина вечеринки, генераторы почти всегда необходимы для вечеринок на свежем воздухе. Диджейская установка, освещение танцпола, подогреватели пищи, кофеварки, фотобудки и любые нагревательные или охлаждающие устройства — все они нуждаются в источнике питания. Иногда можно использовать внутреннюю электроэнергию, но вам следует избегать перегрузки удлинителей или попыток протянуть их слишком далеко.
11. Праздничные дисплеи
От вашего переднего двора до городской площади праздничные декорации могут отнимать много энергии. Чтобы привести в действие все рождественские огни, пасущихся оленей или гигантские надувные тыквы, вам может понадобиться запустить генератор.
12. Спортивные мероприятия
Многие школы и спортивные организации полагаются на генераторы для питания табло, освещения для вечерних игр, динамиков для дикторов и другой электроники. Иногда для этих целей достаточно портативных генераторов, но часто необходимы большие агрегаты на прицепе, чтобы обеспечить достаточную мощность для установки.
13. Прогулка на заднем сиденье
Спорт и прогулка на заднем сиденье идут рука об руку, как арахисовое масло и желе. Поездка на заднем сиденье похожа на кемпинг, за исключением того, что вы вряд ли увидите огромный телевизор с плоским экраном в походе. В зависимости от уровня серьезности, к которому вы относитесь, вам может понадобиться генератор для питания проектора, динамиков, мини-холодильника, электрического гриля, мобильного устройства, вентиляторов или даже игровой приставки.
14. Катание на лодках
Судовые генераторы представляют собой особый класс генераторов, разработанных специально для лодок, чтобы брать на себя функции по выработке энергии вместо работы двигателей. Созданные для максимального удовольствия от пребывания на воде, лучшие модели созданы для того, чтобы работать бесшумно и с низким уровнем вибрации, а также чтобы их было легко достать в труднодоступных местах, если они нуждаются в обслуживании.
Что такое генератор и как он работает?
История генераторов восходит к открытию электромагнитной индукции Майклом Фарадеем, динамо-машины Вернера фон Сименса и асинхронного двигателя Николы Теслы. Генератор обеспечивает электроэнергию, а электрические генераторы, размещенные на электростанциях, обеспечивают почти всю мощность для сегодняшних электрических сетей.
Подмножество генераторов представляет собой двигатель-генератор (иногда называемый генераторной установкой или генераторной установкой), который сочетает в себе двигатель и генератор. Генераторная установка (часто и в дальнейшем называемая просто генератором) обеспечивает электроэнергию независимо от сети. В результате они играют решающую роль в сегодняшней структуре власти.
Современная генераторная установка HIPOWER в звуконепроницаемом корпусе.
Функции и использование генератора
Электричество является жизненной силой современного общества. Практически каждому бизнесу и дому требуется стабильная подача электроэнергии для надежной работы. В конце концов, электричество — это то, что мы используем для питания освещения, компьютерного оборудования и электроники, а также наших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Тем не менее, электроэнергия является товаром, который часто воспринимается как нечто само собой разумеющееся, потому что массивные электрические сети делают электричество легко доступным.
Однако муниципальное электроснабжение может выйти из строя из-за нескольких факторов, в том числе:
- Ненастная погода
- Неисправности компьютера
- Человеческая ошибка
Также важно понимать, что некоторые предприятия, такие как предприятия по добыче полезных ископаемых или новые общественные разработки, должны работать за пределами энергосистемы. Такие проблемы выявляют основное функциональное преимущество генератора, заключающееся в обеспечении основного или резервного питания.
Преимущества генераторов
Генераторы играют важную роль во многих домах и на предприятиях, включая больницы, медицинские учреждения, компьютерные центры и центры обработки данных, а также строительные площадки. Вот несколько общих преимуществ:
- Обеспечение резервного питания в случае отключения электроэнергии в электросети
- Для предприятий генераторы являются надежным вложением и защищают компанию от перебоев в подаче электроэнергии и отключения электроэнергии, которые в противном случае повлекли бы за собой значительные финансовые потери, риски для безопасности и, в случае больниц и медицинских учреждений, гибель людей
- Обеспечение электропитанием инструментов и оборудования на удаленных объектах, где сетевая инфраструктура недоступна
- Повышение безопасности в домах и на предприятиях за счет поддержания работоспособности систем HVAC
- Может быть автономным или подключаться к зданиям в дополнение к городской электросети
- Производите сбережения, которые со временем превысят покупную цену, благодаря их исключительной долговечности
- Экономьте, переключаясь на питание от резервного генератора в периоды пикового спроса и цен на электроэнергию
Запчасти для генераторов
Генераторы состоят из нескольких основных частей, которые помогают превращать бензин, солнечную энергию или дизельное топливо в полезную электроэнергию для коммерческих, жилых, промышленных и муниципальных зданий. Хотя генераторы не требуют особого обслуживания, важно понимать основные компоненты на случай, если потребуются определенные запасные части или потребуется общее техническое обслуживание.
- Генератор переменного тока — компонент, преобразующий механическую энергию в электричество
- Зарядное устройство — аккумулятор и система зарядки, необходимые для запуска генератора .
- Панель управления — переключатели и кнопки, управляющие работой генератора
- Двигатель — основной компонент генератора. Обычно работает на дизельном топливе или природном газе
- Топливная система — резервуары для хранения и шланги, которые направляют газ или дизельное топливо к двигателю
- Регулятор напряжения — контролирует величину напряжения, вырабатываемого системой, и преобразует ток переменного/переменного тока в ток постоянного/постоянного тока
Промышленный дизельный двигатель Caterpillar 3406D.
Как работает генератор? Понимание механики
Для того, чтобы понять механику генератора энергии, нам нужно только взглянуть на свойства энергии, которые управляют окружающим миром. Все, что движется, светится или гудит, будь то органическое или искусственное, делает это путем преобразования одного типа энергии в другой. Организм человека преобразует пищу и питательные вещества в физическую энергию. Радио преобразует электрические токи в звуковую энергию. Даже огромное количество электроэнергии, доступной населению, вырабатывается из других источников; например, плотина Гувера преобразует гравитационное притяжение воды (гидроэнергия) в электроэнергию для всего Лас-Вегаса и его окрестностей. Бензиновые и дизельные генераторы работают по одному и тому же простому принципу. Они превращают механическую энергию в электрическую.
Генераторы работают почти так же, как автомобили
Генератор работает так же, как автомобиль, и механические компоненты работают почти так же. Как и в вашем обычном автомобиле, в генераторе используется мощная перезаряжаемая батарея, которая запускает и поддерживает базовый уровень энергии. Генератор также оснащен топливным баком, который снабжает его двигатель необходимыми ресурсами для производства механической энергии. Многие генераторы даже работают на том же топливе, что и автомобили, хотя есть и другие варианты. Меньшие бытовые генераторы часто работают на бензине, но более крупные промышленные генераторы обычно имеют дизельные двигатели или двигатели, работающие на природном газе. Независимо от типа топлива двигатель работает совместно с генератором. Этот генератор содержит электрические проводники, которые реагируют на механическую энергию двигателя и преобразуют ее в полезную электрическую энергию.
Общие сведения об электрической мощности газовых и дизельных генераторов
Выходная электрическая мощность генератора измеряется в киловаттах. Это еще один термин, который знаком, но с трудом передает какое-либо конкретное значение большинству людей. Так что же такое киловатт? Чтобы ясно понять эту концепцию, мы должны упростить измерение:
1 кВт = 1000 ватт 1 ватт = 1 джоуль в секунду
Сократив это еще больше:
1 джоуль = 1 ампер, проходящий через 1 ом за 1 секунду
Проще говоря, ампер — это единица измерения электрического заряда, а ом — величина сопротивления. Джоуль — это количество работы, которое требуется для прохождения заряда через определенный уровень сопротивления. Чтобы осмыслить это измерение энергии, может быть полезно представить крошечные болты, пытающиеся протолкнуться через магнитное поле. В генераторе механическая энергия, поступающая в генератор переменного тока, вызывает электромагнитную реакцию, в результате которой возникает переменный ток (AC), который высвобождается в виде электричества. Вот почему вилки бытовой электроники называются адаптерами переменного тока.
Как вы уже поняли, чем больше зарядов (ампер) может пройти через поле сопротивления (Ом) в секунду, тем мощнее будет генератор. Вот почему промышленные генераторы довольно велики — они позволяют вырабатывать большое количество киловатт, чтобы обеспечить необходимое количество энергии для больших зданий или тяжелой техники. Крайне важно, чтобы люди, покупающие генератор, предназначенный для использования в качестве резервного или основного источника энергии, были уверены, что они выбирают продукт, достаточно большой, чтобы удовлетворить их индивидуальные потребности в энергии.
Генераторные приложения
Некоторые распространенные и важные приложения для генераторов включают:
- Обеспечение дополнительной мощности в периоды повышенного спроса
- Подача электроэнергии в районы, где нет электрической сети
- Обеспечение постоянного питания в критических средах, таких как больницы, лаборатории и медицинские учреждения
- Обеспечение резервного и дополнительного питания для центров обработки данных и провайдеров интернет-хостинга
- Обеспечение необходимой электроэнергией строительных площадок, расположенных в метро и сельской местности
- Обеспечение необходимой энергией для морских операций
- Мобильное электроснабжение крупных рабочих площадок или сельских районов, которым требуется временное электроснабжение
- Подача дополнительного питания для телекоммуникационных систем
- Обеспечение критической электроэнергией в районах стихийных бедствий после штормов
Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с некоторыми отраслями, в которых мы обслуживаем производство электроэнергии, а также с некоторыми видами повседневного использования генераторов.
Типы электрогенераторов
Генераторы обычно классифицируются по типу топлива и портативности, хотя их можно классифицировать по многим другим параметрам. К трем основным типам генераторов относятся:
- Дизельные генераторы – работают на дизельном топливе, отличаются высокой эффективностью и надежностью работы и мощности. Обычно это генераторы среднего и большого размера, которые можно использовать для питания зданий и крупного оборудования .
- Генераторы природного газа – работают на природном газе. Отлично подходит для небольших операций, где требуется дополнительная мощность.
- Портативные и мобильные генераторы – Генераторы, которые размещаются на прицепах и/или имеют колеса и могут быть легко перемещены из одного места в другое. Обычно работают на бензине или природном газе, но могут работать и на дизельном топливе.
Техническое обслуживание генераторов
Несмотря на то, что генераторы являются относительно простыми устройствами, требующими минимального обслуживания, они все же нуждаются в определенных видах обслуживания. Мы рекомендуем владельцам генераторов внедрить план профилактического обслуживания и проводить проверки и ремонт по мере необходимости.
Профилактическое техническое обслуживание
Профилактическое техническое обслуживание включает проверку изношенных деталей и правильную работу до того, как в генераторе возникнут проблемы. Это может включать в себя такие пункты, как проверка топливных шлангов на отсутствие мусора, отсутствие перегибов и подача правильного количества топлива в двигатель генератора. Это может также включать смазку движущихся частей генератора и проверку герметичности всех электрических соединений, а также отсутствие коррозии или повреждений электрических компонентов.
Осмотр и ремонт генератора
Если генератор неисправен или не обеспечивает питание, пришло время проверить его и отремонтировать. Общие элементы, которые необходимо заменить и отремонтировать, включают топливные шланги, двигатель, панель управления, регулятор напряжения, аккумулятор и систему зарядки аккумулятора.