Основные детали генератора: Особенности генераторов переменного тока

Содержание

Основные части генератора


1.) Назвать основные части генератора постоянного тока и объяснить их назначение.

Генераторы и двигатели постоянного тока устроены одинаково.

Основные части машины: неподвижный статор, вращающийся якорь и щеточно-коллекторный узел. Статор (рис. 1, а) состоит из станины, главных и дополнительных полюсов с обмотками. Станина1представляет собой полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности которого укрепляются главные2и дополнительные полюса3. На главных полюсах2размещается обмотка возбуждения4, которая питается постоянным током и служит для создания основного магнитного поля, постоянного во времени и неподвижного в пространстве. Дополнительные полюса3со своей обмоткой5предназначены для уменьшения искрения на коллекторе.

Рис. 3.1. Устройство генератора постоянного тока

2.) Объяснить принцип работы генератора постоянного тока.

При работе генератора используются явления электромагнитной индукции и механического действия магнитного поля на проводник с током. Генератору необходимо сообщить механическую энергию, для чего якорь приводится во вращение первичным двигателем. Кроме того, необходимо создать магнитное поле. Для этого по обмотке возбуждения пропускают постоянный ток. При вращении якоря в магнитном поле в его обмотке наводится ЭДС, пропорциональная величине магнитного потока и частоте вращения якоря.

,

где – конструктивный коэффициент ЭДС.

Если к щеткам генератора подключить нагрузку, то под действием ЭДС в цепи якоря появится ток . Ток якоря взаимодействует с магнитным полем, возникают электромагнитные силы и момент, направленный противоположно вращению якоря. Поэтому он является тормозным и преодолевается первичным двигателем.Величина момента пропорциональна магнитному потоку и току якоря.

3.) Как происходит самовозбуждение генератора? в каких случаях самовозбуждение невозможно?

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на три группы: генераторы независимого возбуждения, генераторы с самовозбуждением, генераторы с постоянными магнитами.

У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет электрического соединения с обмоткой якоря и питается от постороннего источника постоянного тока (рис. 2).

У генератора с самовозбуждением обмотка возбуждения питается от якоря, и генератор не нуждается в постороннем источнике питания. По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

При параллельном возбуждении обмотка возбуждения соединяется параллельно с обмоткой якоря. Самовозбуждение обычно осуществляется при холостом ходе генератора.

4.) Что такое реакция якоря, как она влияет на работу генератора, как ее компенсировать?

Реакция якоря — воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря электрической машины, на её главные полюса.

Наиболее эффективным средством уменьшения влияния реакции якоря является компенсационная обмотка. Она укладывается в специальные пазы главных полюсов и включается последовательно в цепь якоря. Магнитное поле компенсационной обмотки направлено встречно и, как следует из ее названия, компенсирует магнитное поле якоря. Ток компенсационной обмотки равен току якоря, поэтому компенсация происходит при всех режимах от холостого хода до полной нагрузки

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности. Основные части генератора

ГлавнаяРазноеОсновные части генератора

В результате деятельности любого транспортного средства производится энергия, вот только по большей части, она относится к механическому виду, а для эффективной работы многих систем автомобиля (в частности и подзарядки аккумуляторной батареи) требуется электроэнергия. Получается, что вырабатываемый механический вид, нужно как-то трансформировать. Решение данной задачи положено на генератор – неотъемлемую часть электрооборудования любой машины. Именно он преобразовывает механическую энергию полученную от двигателя, в электрическую, что и обеспечивает выполнение указанных требований. Давайте рассмотрим устройство данного механизма более детально.

1. Основные составляющие части генератора

Для начала выясним, какие именно функции возлагаются на автомобильный генератор и каким требованиям он должен соответствовать. Во-первых, основной задачей любого автогенератора есть обеспечение бесперебойной подачи тока, при чем, его мощность должна быть такой, что бы вместе с подачей электроэнергии на рабочие потребители, энергии хватало и на зарядку аккумуляторной батареи. Во-вторых, устройство должно «уметь» предотвращать сильный разряд аккумуляторной батареи, при включении на малых оборотах всех штатных потребителей.

В третьих, генератор обязан контролировать напряжение бортовой сети и следить за тем, что бы оно находилось в заданных пределах, несмотря на диапазон электрических нагрузок и частоты вращения ротора. В этом случае, такая необходимость обусловлена чувствительностью аккумуляторной батареи к уровню стабильности напряжения. Если он слишком низкий – значит АКБ не сможет полностью зарядится и, возможно, возникнут проблемы с запуском двигателя. В случае высокого напряжения, батарея будет перезаряжаться, что вызовет ее ускоренный выход из строя.

И на конец, устройство генератора должно иметь достаточную прочность, большой рабочий ресурс, небольшую массу (с такими же габаритами), обладать низким уровнем шума и радиопомех. Согласитесь, довольно существенный список требований, но современные автомобильные генераторы, зачастую, с ним справляются, в чем им помогают следующие составляющие.

Шкив – своеобразное место входа (с использованием ремня) механической энергии во внутрь генератора.

Корпус устройства – представлен в виде двух крышек (передней и задней), к которым крепяться практически все остальные элементы указанной детали. Крышки изготавливаются из алюминиевых сплавов и оборудованные вентиляционными окнами, с помощью которых воздух проходит сквозь генератор. В традиционных (стандартных) конструкциях генераторов, такие окна имеются только в торцевой части корпуса, в то время как «компактные» устройства предусматривают их наличие еще и на цилиндрической части, расположенной над лобовыми сторонами обмотки статора.

Ротор – прикреплен к передней корпусной крышке. Особенностью автомобильных генераторов есть полюсная система ротора, содержащая две полюсных половины с имеющимися на них выступами клювообразной формы (по 6 на каждой). Если выступы отсутствуют, то при напрессовке на вал, между половинками ставится втулка с намотанной на каркас обмоткой возбуждения, при чем, намотка выполняется после монтажа втулки во внутреннею часть каркаса.

Валы роторов изготавливают из мягкой стали, но при использовании роликового подшипника, ролики которого работают по концу вала, со стороны контактных колец, вместо автоматной стали применяют легированную. На конце вала, с имеющейся резьбой, под шпонку для крепления шкива, прорезают паз. Правда, многие современные конструкции вообще не имеют шпонки, вместо того в торцевой части вала присутствует углубление (выступ), предназначенный для шестигранного ключа. Такая особенность, позволяет удерживать вал от поворота, в случае необходимости затяжки гайки крепления или при разборке генератора.

Статор – элемент, отвечающий за мощность генератора. В его конструкцию входит металлический сердечник с обмоткой и 36 пазами. Статор с обмоткой размещается между двумя крышками – со стороны привода (передняя крышка) и со стороны контактных колец (задняя крышка).

Выпрямительные узлы. Могут быть двух типов: либо в виде пластин-теплоотводов, с запрессованными диодами силового выпрямителя (или с распаянными и герметизированными кремниевыми переходами таких диодов), либо в виде ребристой конструкции, где диоды (в большинстве таблеточного типа) припаяны к теплоотводам. Корпус диодов дополнительного выпрямителя, как правило, изготавливают из пластмассы, предавая ему цилиндрическую форму, вид горошины или же отдельного герметизированного блока, включение в схему которого выполняется при помощи шинок. Выпрямительные узлы занимаются преобразованием напряжения, создающегося статором, в напряжение постоянного тока бортовой сети.

Щеточный узел – конструкция с размещенными внутри щетками (скользящими контактами).

Автомобильные генераторы могут использовать один из двух возможных видов данных элементов: меднографитные или электрографитные щетки. В последнем случае, по сравнению с предыдущим, в контакте с кольцом отмечается повышенное падение напряжения, что хоть и отрицательно сказывается на выходных характеристиках устройства генератора, однако сами контактные кольца подвергаются намного меньшему износу. К щеткам, кольца прижимаются благодаря усилию пружин.

Подшипниковые узлы. Как правило, представлены в виде радиальных шариковых подшипников, имеющих одноразовую закладку пластичной смазки, предназначенную для обслуживания деталей в течении всего срока службы и одно- или двухсторонние уплотнения, вмонтированные в подшипник. Роликовые подшипники устанавливаются только со стороны контактных колец, но и в этом случае встретить их можно не часто и в большинстве случаев только на изделиях американских фирм. Посадка шариковых подшипников на вал, с разных сторон выполняется по разному: со стороны контактных колец они плотно прилегают, а со стороны привода находятся в скользящем режиме. Установка в посадочное место крышки, происходит наоборот – со стороны колец она скользящая, а со стороны привода – плотная.

Учитывая способность обоймы подшипника (со стороны колец) поворачиваться в посадочном месте крышки, то обе детали (и подшипник, и крышка) довольно быстро могут выйти из строя, что приведет к задеванию ротора за статор. Что бы как-то предотвратить прокручивание подшипника, в его посадочное место помещаются различные дополнительные устройства представленные в виде резиновых колец, пластмассовых стаканчиков, гофрированных стальных пружин и т.д.

Так как, в ходе своей деятельности, генератор имеет свойство нагреваться, то вполне логично, что должна существовать система его охлаждения. В автомобильных генераторах, роль охладителей выполняют два вентилятора, закрепленных на его валу, при чем, у представителей стандартного (традиционного) типа, с аналогичной конструкцией, воздух всасывается в крышку со стороны контактных колец при помощи центробежного вентилятора. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель расположены вне внутренней полости и защищены специальным кожухом, сквозь прорези которого и происходит всасывание воздуха. Кроме того, именно они (прорези), направляют воздушные потоки в самые нагретые места – к регулятору напряжения и к выпрямителю.

Задачей регулятора напряжения есть отслеживание (регулирование) напряжения борт сети транспортного средства с целью его соответствия заданному пределу, не зависимо от нагрузки, работы ротора или температурных показателей окружающей среды. На всех современных автомобилях устанавливаются электронные регуляторы напряжения полупроводникового типа, обычно, вмонтированные во внутрь генератора. Конструктивное исполнение у таких деталей может отличаться, но рабочий принцип у всех регуляторов одинаковый.

Одним из основных свойств регуляторов напряжения, есть способность к термокомпенсации – изменению напряжения, поступающего к аккумулятору, в соответствии с температурой воздуха в подкапотном пространстве. С точки зрения обеспечения оптимального заряда аккумуляторной батареи — это весьма ценная особенность. Чем температура воздуха ниже, тем больше напряжения должно подаваться на батарею и наоборот. Величина термокомпенсации может доходить до 0,01 В на 1°С. Отдельные модели выносных регуляторов оборудованы «ручными» переключателями подаваемого напряжения («зима» или «лето»).

2. Принцип действия генератора

Работа автомобильного генератора базируется на эффекте электромагнитной индукции. Это значит, что если, к примеру, медную катушку будет пронизывать магнитный поток, то в результате его изменения, на выводах катушки появится электрическое напряжение, значение которого окажется пропорциональным скорости изменения потока, и наоборот: что бы образовался магнитный поток, достаточно провести электроток через катушку. Исходя из этого, для получения электрического тока переменного значения, необходимо иметь катушку (с нее будет сниматься соответствующее напряжение) и источник нужного магнитного поля.

Когда автомобильный мотор начинает свою работу, основным потребителем электроэнергии есть стартер, при чем, сила тока может достигать сотни ампер, что способствует существенному падению напряжения аккумуляторной батареи. В таком режиме, питание всех потребителей электроэнергии исходит только от аккумулятора, который активно принимает зарядку. Тоесть, начиная от запуска двигателя, генератор выполняет роль основного источника электроснабжения, попутно являясь и главным источником подзарядки АКБ в ходе работы силового агрегата. Если в деятельности данного устройства возникают сбои, то и аккумулятор очень быстро разряжается.

Если говорить кратко, то принцип действия генератора транспортного средства состоит в следующем: когда зажигание включается, происходит перемещение тока по контактным кольцам по направлению к щелочному узлу, а затем и к перемотке возбуждения, в результате чего, возникает магнитное поле. Вместе с коленвалом, в работу включается ротор, создающий волны, которые и проходят через обмотку статора. Переменный ток начинает возникать на выходе перемотки. Другими словами, рабочий принцип генератора основывается на изменении скорости вращения коленчатого вала, либо на изменении нагрузки, при которой активизируется деятельность регулятора напряжения (управляет временем при включении перемотки возбуждения).

В момент увеличения частоты вращения ротора или уменьшения внешних нагрузок, период включения обмотки существенно сокращается. Если ток увеличивается до такой степени, что генератор уже не может с ним справиться, то в игру вступает аккумуляторная батарея. Современные автомобили оборудованы световым индикатором (лампочкой), сообщая водителю о возможных неисправностях в работе генератора.

Когда генератор работает в режиме самовозбуждения, частота вращения возрастает до определенного значения, после чего в выпрямительном блоке напряжение начинает меняться с переменного на постоянное. В конечном счете, устройство обеспечивает потребителей нужным электричеством, а аккумуляторную батарею – током.

3. Неисправности генератора

Существует довольно приличное количество неисправностей в работе устройства генератора. Сейчас мы рассмотрим основные из них, а также выясним, что может послужить причиной их возникновения и как можно устранить поломку собственными силами. Если стрелка вольтметра пребывает в красной зоне начала шкалы, значит, причину стоит искать в следующем:

— проскальзывает ремень привода генератора.

Решение проблемы: регулировка ремня;

— произошел обрыв в цепи питания обмотки возбуждения.

Решение проблемы: восстановить соединение;

— был поврежден регулятор напряжения.

Решение проблемы: замена детали;

— щетки генератора износились или зависли, контактные кольца окислились.

Решение проблемы: замена щеткодержателя (вместе со щетками), очищение колец при помощи тряпки, смоченной в бензине;

— произошел обрыв или замыкание на массу обмотки возбуждения.

Решение проблемы: замена ротора;

— произошел обрыв в одном (нескольких) диодах выпрямительного блока.

Решение проблемы: замена блока;

— произошел обрыв или появилось межвитковое замыкание в обмотке статора.

Решение проблемы: замена генераторного статора.

Если стрелка вольтметра находится в красной зоне конца шкалы, то возможно, произошло повреждение регулятора напряжения. Решением проблемы, в данном случае, есть замена регулятора. Повышенный уровень шума от работающего генератора может объясняться ослаблением гайки шкива генератора, повреждением подшипников, межвитковым замыканием (вызывает вой генератора) или скрипом щеток. Для устранения проблемы следует подтянуть гайку, заменить подшипники, статор или протереть щетки и контактные кольца (обычно используют смоченную в бензине хлопчатобумажную салфетку).

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

Генераторы и двигатели постоянного тока устроены одинаково.

Основные части машины: неподвижный статор, вращающийся якорь и щеточно-коллекторный узел. Статор (рис. 1, а) состоит из станины, главных и дополнительных полюсов с обмотками. Станина1представляет собой полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности которого укрепляются главные2и дополнительные полюса3. На главных полюсах2размещается обмотка возбуждения4, которая питается постоянным током и служит для создания основного магнитного поля, постоянного во времени и неподвижного в пространстве. Дополнительные полюса3со своей обмоткой5предназначены для уменьшения искрения на коллекторе.

Рис. 3.1. Устройство генератора постоянного тока

2.) Объяснить принцип работы генератора постоянного тока.

При работе генератора используются явления электромагнитной индукции и механического действия магнитного поля на проводник с током. Генератору необходимо сообщить механическую энергию, для чего якорь приводится во вращение первичным двигателем. Кроме того, необходимо создать магнитное поле. Для этого по обмотке возбуждения пропускают постоянный ток. При вращении якоря в магнитном поле в его обмотке наводится ЭДС, пропорциональная величине магнитного потока и частоте вращения якоря.

,

где – конструктивный коэффициент ЭДС.

Если к щеткам генератора подключить нагрузку, то под действием ЭДС в цепи якоря появится ток . Ток якоря взаимодействует с магнитным полем, возникают электромагнитные силы и момент, направленный противоположно вращению якоря. Поэтому он является тормозным и преодолевается первичным двигателем.Величина момента пропорциональна магнитному потоку и току якоря.

3.) Как происходит самовозбуждение генератора? в каких случаях самовозбуждение невозможно?

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на три группы: генераторы независимого возбуждения, генераторы с самовозбуждением, генераторы с постоянными магнитами.

У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет электрического соединения с обмоткой якоря и питается от постороннего источника постоянного тока (рис. 2).

У генератора с самовозбуждением обмотка возбуждения питается от якоря, и генератор не нуждается в постороннем источнике питания. По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

При параллельном возбуждении обмотка возбуждения соединяется параллельно с обмоткой якоря. Самовозбуждение обычно осуществляется при холостом ходе генератора.

4.) Что такое реакция якоря, как она влияет на работу генератора, как ее компенсировать?

Реакция якоря — воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря электрической машины, на её главные полюса.

Наиболее эффективным средством уменьшения влияния реакции якоря является компенсационная обмотка. Она укладывается в специальные пазы главных полюсов и включается последовательно в цепь якоря. Магнитное поле компенсационной обмотки направлено встречно и, как следует из ее названия, компенсирует магнитное поле якоря. Ток компенсационной обмотки равен току якоря, поэтому компенсация происходит при всех режимах от холостого хода до полной нагрузки

studfiles.net

Категория:

   Крановщикам и стропальщикам

Операторы постоянного и переменного тока

Для чего предназначены электрические генераторы?

Электрические генераторы предназначены для преобразования механической энергии в электрическую. Причем генераторы постоянного тока предназначены для преобразования механической энергии в электрическую энергию постоянного тока, а генераторы переменного тока — для преобразования механической энергии в электрическую энергию переменного тока.

Из каких основных частей состоит генератор постоянного тока?

Генератор постоянного тока состоит из неподвижного статора, к которому привернуты на болтах главг ные и дополнительные полюсы с обмотками, и вращающегося якоря. Корпус неподвижного статора обычно изготовляется из чугуна или стали, а главные полюсы современных машин — из стальных листов, благодаря чему уменьшаются потери мощности от вихревых токов.

Дополнительные полюсы изготовляют массивными.

Якорь генератора состоит нз вала, вращающегося на подшипниках, сердечника, закрепленного на валу, и коллектора, представляющего собой цилиндр из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала.

Сердечник якоря — это цилиндр, собранный из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. В пазах на поверхности сердечника уложена обмотка из медных изолированных проводов, состоящая из отдельных секций, каждая из которых располагается в двух пазах, а выводы от них прнс диняются к двум коллекторным пластинам коллек ра. Обмотка возбуждения делается также из медн изолированных проводов, питается она постоянны током и служит для создания основного магнитног поля.

Для чего служит коллектор генератора постоянног тока?

Коллектор со щетками служит для получения во внешней цепи тока постоянного направления, так как вследствие вращения якоря генератора между полю« сами статора в нем индуктируется электрический ток переменного направления. Кроме того, с помощью: коллектора и щеток вращающаяся обмотка якоря сое диняется с внешней электрической цепью.

Из каких частей состоит генератор переменного тока?

Генератор переменного тока состоит из двух основных частей: из неподвижного статора и вращающегося ротора. Станина неподвижного статора изготовляется из чугуна или стали, а полый цилиндр его для уменьшения вредного влияния вихревых токов собирается из отдельных листов специальной стали. В пазы во внутренней полости полого цилиндра укладывается обмотка из изолированных медных проводов, где индуктируется электрический ток. Причем если генератор трехфазный, то в пазы укладываются три обмотки, сдвинутых одна относительно другой на 120°, при этом ротор генератора при вращении проходит Мимо каждой обмотки через 1/3 оборота.

Ротор генератора состоит из вала, и магнитных полюсов, изготовленных также из листовой электротехнической стали. На магнитные надевают обмотки из изолированных медных проводов, по которым через щетки и кольца пропускают постоянный ток от постороннего источника. Кольца, через которые пропускают ток, сидят на валу, они изолированы как друг от друга, так и от вала.

Как соединяют статорную обмотку трехфазного генератора переменного тока?Статорную обмотку трехфазного генератора переменного тока соединяют звездой и треугольником.

При соединении звездой к началам обмоток генератора ABC присоединяют три линейных провода, идущих к приемнику. Концы обмоток X, V, Z объединяют в узел, называемый нейтралью генератора, или его нейтральной точкой. В четырехпроводной системе к нейтрали генератора присоединяют нейтральный (нулевой) провод. В трехпроводной системе такой провод отсутствует. Напряжение между линейными проводами называется линейным, а между линейным и нейтральным (нулевым) проводом — фазным.

Как показывают измерения, при соединении обмотки статора «в звезду» линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза. Если между линейным и нейтральным (нулевым) проводом напряжение будет 220 В, то между линейными проводами оно составит не 220 В, а 380 В. В промышленности и в строительстве наибольшее распространение получила трехфазная четырех- проводная система с напряжением 380/220 В. Три линейных провода с напряжением между ними 380 В используются для питания электродвигателей, а напряжение между любым линейным проводом и нейтральным (нулевым) проводом, равное 220 В,— для освещения.

Как соединяется обмотка статора трехфазного генератора переменного тока «в треугольник»?

Рис. 1. Схема соединения обмотки генераторав звезду: ЛП — линейный провод; НП — нейтральный провод

Рис. 2. Схема соединения обмотки генератора в треугольник провод

«В треугольник» обмотка статора трехфазного генератора переменного тока соединяется следующим образом: конец первой обмотки X соединяется с началом второй обмотки В, конец второй обмотки V — с началом третьей С и конец третьей обмотки Z — с началом первой А.

Рис. 3. Схема трансформатора

Линейные провода, идущие к приемнику, присоединяются к началам обмоток статора ABC и в то же время к концам соответствующих соседних обмоток Z, X и V (рис. 2).

Вследствие этого фазное напряжение на обмотках генератора одновременно является и линейным напряжением.

Читать далее: Трансформаторы

Категория: — Крановщикам и стропальщикам

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Наиболее важным звеном в электрической системе любого автомобиля является генератор.

Данный агрегат предназначен для выработки электричества, без которого невозможна работа двигателя и всего оборудования.

К слову сказать, без генератора мотор работать сможет, но не долго – до разрядки аккумуляторной батареи. Независимо от марки и модели автомобиля, будь то ВАЗ-2110, ВАЗ-2107 или Шевроле Камаро, устройство генератора практически одно и то же.На современные автомобили производители устанавливают трехфазные генераторы переменного тока. Основными частями данного агрегата являются:

  1. корпус, изготовленный из легкосплавного материала;
  2. статор – неподвижная внешняя обмотка, закрепленная внутри корпуса;
  3. ротор – подвижная обмотка, вращающаяся внутри статора;
  4. реле-регулятор напряжения;
  5. выпрямитель напряжения.
«Анатомия» генератора
Корпус

Корпус автомобильного генератора изготавливается из сплавов легких металлов (как правило, применяется дюралюминий) для уменьшения веса устройства. Для обеспечения эффективного теплоотвода в корпусе имеется большое количество вентиляционных отверстий. Устройство системы охлаждения у разных моделей генераторов различно и зависит от величины рабочих оборотов генератора и от того, насколько тяжелы температурные условия в подкапотном пространстве автомобиля.

Например, у ВАЗ-2106 имеется одна крыльчатка, выгоняющая горячий воздух из корпуса, тогда как у ВАЗ-2109, а также у моделей 2110 и 2112 два вентилятора гонят воздушные потоки навстречу друг другу. В передней и задней стенках размещены подшипники, на которых вращается ротор.

Обмотка

Обмотка статора выполняется из медного провода, уложенного в пазы сердечника. Сам сердечник изготавливается из трансформаторного железа, обладающего улучшенными магнитными свойствами. Поскольку генератор трехфазный, у статора имеются три обмотки, соединенные друг с другом треугольником.

Из-за того, что устройство во время работы подвержено сильному нагреву, провод обмоток покрыт двумя слоями теплоизоляционного материала. Обычно для этого используется специальный лак.

Ротор

Ротор – это электромагнит с одной обмоткой, расположенной на валу. Поверх обмотки закреплен ферро-магнитный сердечник диаметром немного меньше внутреннего диаметра статора (на 1,5 – 2 мм). На валу ротора также размещаются медные кольца, соединяющиеся с его обмоткой посредством графитовых щеток. Кольца предназначены для подачи управляющего напряжения с реле-регулятора на обмотку ротора.

Реле-регулятор

Реле-регулятор – это электронная схема, которая контролирует и регулирует напряжение на выходе генератора. Данное реле служит для защиты агрегата от перегрузок и поддерживает напряжение в бортовой сети автомобиля порядка 13,5 В.

Более совершенные реле-регуляторы имеют датчик температуры для того, чтобы в зимнее время устройство выдавало более высокое напряжение (до 14,7 В). Устанавливается либо внутри генератора в одном корпусе с графитовыми щетками, либо (чаще всего) вне корпуса, в этом случае щетки крепятся на специальном щеткодержателе.

Выпрямитель

Выпрямитель, или диодный мост, состоит из шести диодов, расположенных на печатной плате и соединенных между собой попарно по схеме Ларионова. Задача выпрямителя – преобразование трехфазного переменного тока в постоянный. Автомастера нередко называют его «подковой» за внешний вид.

Работа автомобильного генератора

Основополагающий принцип работы автомобильного генератора – возникновение переменного электрического тока в обмотках статора под действием постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника ротора. После запуска двигателя ротор приводится в действие приводным ремнем.

На моделях ВАЗ-2106 и ВАЗ-2107 он зубчатый, на автомобилях ВАЗ-2109, ВАЗ-2110, ВАЗ-2112 – ручейчатый, или поликлиновый. Применение поликлинового ремня позволяет обеспечить большее передаточное отношение, а следовательно более высокие рабочие обороты агрегата и большую эффективность.

Обычный клиновый ремень невозможно применять для высокооборотистых генераторов, подобных 94.3701, устанавливаемых на автомобили ВАЗ-2110 и ВАЗ-2112, поскольку он будет усиленно изнашиваться из-за слишком маленького шкива.

На обмотку ротора подается напряжение, и возникает магнитный поток. Во время вращения ротора в обмотках статора возникает ЭДС. Реле-регулятор изменяет силу тока в зависимости от нагрузки, снимаемой с положительной клеммы генератора таким образом, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора или поддержание уровня его заряда, а также обеспечить электричеством каждое устройство, подключенное к бортовой сети автомобиля.

Как продлить жизнь генератору

Первое, за чем нужно тщательно следить, натяжение приводного ремня. При недостаточном натяжении ремень будет постоянно пробуксовывать, в результате чего быстро износится, а генератор не сможет выдать требуемое напряжение. Сильно натянутый ремень излишне перегружает подшипники агрегата, что ведет к быстрому их износу и замене.

О неполадках в работе автомобильного генератора сигнализирует контрольная лампа на панели приборов. Если она загорается, значит, устройство не справляется со своей задачей, а именно выдает недостаточное напряжение. Признаками неполадок являются:

  • периодический недозаряд или перезаряд аккумулятора;
  • более тусклый свет фар автомобиля при работе мотора на холостых оборотах;
  • изменение интенсивности светового потока в зависимости от частоты вращения коленчатого вала;
  • посторонние звуки (писк, стуки), исходящие от генератора.

Если своевременно выявить неисправность, цена ремонта будет невысокой. В противном случае невнимательность или простая халатность приведет к замене всего устройства.

Замена генератора на более мощный

Многие владельцы ВАЗ-2106 и ВАЗ-2107 недовольны работой штатного генератора, который способен выдать силу тока всего 42 Ампера. В качестве альтернативы идеально подходит агрегат от автомобиля ВАЗ-2109 мощностью 55 Ампер. Его крепления в точности совпадают с «родными».

Разница лишь в том, что у автомобиля ВАЗ-2109 в генератор втыкается один провод вместо двух у «шестерочного», поэтому лишний провод, идущий от реле напряжения нужно изолировать от остальных. Также потребуется заменить зарядное реле РС-702, установленное штатно на генератор ВАЗ-2106 (2107), на более современное РС-527 или его аналог. Если этого не сделать, то на панели приборов автомобиля постоянно будет гореть лампочка разряда, гаснуть же она будет, наоборот, когда аккумулятор разряжается.

znanieavto.ru

Преобразование механической энергии в электрическую происходит при помощи генератора тока. В основном, практикуется использование вращающихся электромашинных генераторов. При вращении, в проводнике возникает электродвижущая сила под действием изменяющегося магнитного поля. Часть генератора, создающая магнитное поле, называется индуктором, а та часть, где образуется электродвижущая сила, носит название якоря.

Принцип действия

Вращающаяся часть генератора называется ротором, а его неподвижная часть является статором. Генератор переменного тока имеет статор и ротор, которые по своей конструкции могут быть одновременно якорем и индуктором.

Практически, всю электроэнергию на мировых электростанциях производят электрогенераторы переменного тока. При вращении индуктора, создается магнитное поле, которое вращается и наводит в обмотке статора переменную электродвижущую силу. Ее частота полностью совпадает с частотой вращения ротора.

Элементы генератора

В состав магнитной системы статора входят тонкие стальные листы, спрессованные в пакет. В пазах этого пакета размещается обмотка статора. Она включает в себя три фазы, сдвинутые относительно друг друга на одну третью часть периметра статора. Электродвижущие силы, индуцированные в обмотках фаз, так же сдвинуты между собой на 1200. Каждая фаза имеет обмотку, состоящую из катушек с множеством витков, соединяемых между собой параллельно или последовательно. Части катушек, выступающие из пазов, носят название лобовых соединений статора.

В индукторе и статоре, количество полюсов может быть и более двух. Количество полюсов полностью зависит от частоты вращения ротора. При замедлении вращения ротора может иметь возрастающее число полюсов.

Массивный стальной сердечник ротора содержит в себе обмотку возбуждения генератора. Данная конструкция применяется для электрогенераторов переменного тока, работающих с высокой частотой вращения. Это вызвано тем, что при высоких скоростях вращения, обмотка ротора подвержена действию больших центробежных сил. Большое количество полюсов предполагает наличие отдельной обмотки возбуждения у каждого полюса, что характерно для электрогенераторов, работающих на малых скоростях.

В гидротурбинах генераторы переменного тока могут иметь конструкцию с вертикальным расположением вала. При работе в зависимости от мощности, может применяться воздушное, водородное, водяное или масляное охлаждение.

electric-220.ru

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 — 14,2 вольта.

Устройство автомобильного генератора
Основные части генератораГенератор в разрезеСтатор и ротор

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор — вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения — на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряженияКонструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор («таблетка») и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, — они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях — «классическом», с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как «компактные» генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости («помпой»). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

  • энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
  • передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
  • габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена «иномарочного» генератора отечественным потребует замены кронштейна;
  • электрические схемы генераторных установок аналогичны.
Неисправности автомобильного генератора
ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА ПРИЧИНА СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания Разряжен либо неисправен аккумулятор Зарядить или заменить аккумулятор
Перегорела лампа на приборной панели Заменить
Нет контакта провода массы с задней частью генератора Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью Проверить и, если требуется, заменить разъемы
Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам («зависли» либо износились) Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
Дефект регулятора напряжения Заменить регулятор напряжения
Сильный износ роторных колец Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
Обрыв обмоток ротора генератора Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Обрыв диодов диодного моста Проверить и заменить диодный мост
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Неисправность диодного моста или обмотки статора Проверить и заменить диодный мост или обмотку
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании Короткое замыкание диода Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает Неисправность реле регулятора напряжения Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост
Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько «вредных» советов, как быстро и без проблем «сжечь» генератор:

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

avtonov.info

В основе работы генератора тока лежит преобразование механической энергии в электрическую. Для энергетических систем используются вращающиеся устройства, где в проводниках возникает электродвижущая сила под действием переменного магнитного поля. Общее устройство генератора достаточно простое. Магнитное поле создается в индукторе, а электродвижущая сила индуцируется в якоре.

Детали генератора

Та часть прибора, которая вращается носит название ротора. Неподвижная часть называется статором. В генераторах переменного тока роль индуктора, как правило, играет ротор. В устройствах постоянного тока эту функцию выполняет статор.

И в том и другом случае, индуктор является электромагнитной системой с двумя и более полюсами. В ней имеется обмотка возбуждения, питание которой осуществляется от постоянного тока. Некоторые виды индукторов представляют собой систему с несколькими постоянными магнитами. Если генераторы переменного тока имеют асинхронный принцип действия, то конструкции индуктора и якоря не имеют четких различий между собой. То есть, ротор и статор могут попеременно выполнять ту или иную функцию.

Принцип работы генератора

Работа любого генератора основана на электромагнитной индукции. Если взять катушку, состоящую из медных проводов, и пропустить через нее переменное магнитное поле, то на выводах образуется электрическое напряжение с переменными характеристиками. Обратный эффект получается после пропуска через катушку электрического тока. В этом случае, образуется магнитный поток.

Чтобы получить переменный электрический ток, необходима катушка с протекающим внутри нее постоянным электрическим током. Подобное устройство генератора позволяет образовывать магнитный поток. Таким образом, обмотка возбуждения вместе с системой полюсов подводят полученный магнитный поток к обмотке статора, где и возникает переменное напряжение.

Катушки статора помещаются в стальные пазы всей конструкции. В результате, обмотка и магнитопровод становятся неподвижной частью генератора. Полюсная система вместе с обмоткой возбуждения и прочими деталями становятся ротором, то есть, важнейшей вращающейся частью генератора.

Обмотка возбуждения может получать питание непосредственно от генератора. В этом случае конструкция работает по принципу самовозбуждения. В зависимости от конструкции различается и мощность всех генерирующих устройств. Это позволяет использовать их в самых различных технических областях.

electric-220.ru

Операторы постоянного и переменного тока

Категория:

   Крановщикам и стропальщикам

Операторы постоянного и переменного тока

Для чего предназначены электрические генераторы?

Электрические генераторы предназначены для преобразования механической энергии в электрическую. Причем генераторы постоянного тока предназначены для преобразования механической энергии в электрическую энергию постоянного тока, а генераторы переменного тока — для преобразования механической энергии в электрическую энергию переменного тока.

Из каких основных частей состоит генератор постоянного тока?

Генератор постоянного тока состоит из неподвижного статора, к которому привернуты на болтах главг ные и дополнительные полюсы с обмотками, и вращающегося якоря. Корпус неподвижного статора обычно изготовляется из чугуна или стали, а главные полюсы современных машин — из стальных листов, благодаря чему уменьшаются потери мощности от вихревых токов.

Дополнительные полюсы изготовляют массивными.

Якорь генератора состоит нз вала, вращающегося на подшипниках, сердечника, закрепленного на валу, и коллектора, представляющего собой цилиндр из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала.

Сердечник якоря — это цилиндр, собранный из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. В пазах на поверхности сердечника уложена обмотка из медных изолированных проводов, состоящая из отдельных секций, каждая из которых располагается в двух пазах, а выводы от них прнс диняются к двум коллекторным пластинам коллек ра. Обмотка возбуждения делается также из медн изолированных проводов, питается она постоянны током и служит для создания основного магнитног поля.

Для чего служит коллектор генератора постоянног тока?

Коллектор со щетками служит для получения во внешней цепи тока постоянного направления, так как вследствие вращения якоря генератора между полю« сами статора в нем индуктируется электрический ток переменного направления. Кроме того, с помощью: коллектора и щеток вращающаяся обмотка якоря сое диняется с внешней электрической цепью.

Из каких частей состоит генератор переменного тока?

Генератор переменного тока состоит из двух основных частей: из неподвижного статора и вращающегося ротора. Станина неподвижного статора изготовляется из чугуна или стали, а полый цилиндр его для уменьшения вредного влияния вихревых токов собирается из отдельных листов специальной стали. В пазы во внутренней полости полого цилиндра укладывается обмотка из изолированных медных проводов, где индуктируется электрический ток. Причем если генератор трехфазный, то в пазы укладываются три обмотки, сдвинутых одна относительно другой на 120°, при этом ротор генератора при вращении проходит Мимо каждой обмотки через 1/3 оборота.

Ротор генератора состоит из вала, и магнитных полюсов, изготовленных также из листовой электротехнической стали. На магнитные надевают обмотки из изолированных медных проводов, по которым через щетки и кольца пропускают постоянный ток от постороннего источника. Кольца, через которые пропускают ток, сидят на валу, они изолированы как друг от друга, так и от вала.

Как соединяют статорную обмотку трехфазного генератора переменного тока? Статорную обмотку трехфазного генератора переменного тока соединяют звездой и треугольником.

При соединении звездой к началам обмоток генератора ABC присоединяют три линейных провода, идущих к приемнику. Концы обмоток X, V, Z объединяют в узел, называемый нейтралью генератора, или его нейтральной точкой. В четырехпроводной системе к нейтрали генератора присоединяют нейтральный (нулевой) провод. В трехпроводной системе такой провод отсутствует. Напряжение между линейными проводами называется линейным, а между линейным и нейтральным (нулевым) проводом — фазным.

Как показывают измерения, при соединении обмотки статора «в звезду» линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза. Если между линейным и нейтральным (нулевым) проводом напряжение будет 220 В, то между линейными проводами оно составит не 220 В, а 380 В. В промышленности и в строительстве наибольшее распространение получила трехфазная четырех- проводная система с напряжением 380/220 В. Три линейных провода с напряжением между ними 380 В используются для питания электродвигателей, а напряжение между любым линейным проводом и нейтральным (нулевым) проводом, равное 220 В,— для освещения.

Как соединяется обмотка статора трехфазного генератора переменного тока «в треугольник»?

Рис. 1. Схема соединения обмотки генератора в звезду: ЛП — линейный провод; НП — нейтральный провод

Рис. 2. Схема соединения обмотки генератора в треугольник провод

«В треугольник» обмотка статора трехфазного генератора переменного тока соединяется следующим образом: конец первой обмотки X соединяется с началом второй обмотки В, конец второй обмотки V — с началом третьей С и конец третьей обмотки Z — с началом первой А.

Рис. 3. Схема трансформатора

Линейные провода, идущие к приемнику, присоединяются к началам обмоток статора ABC и в то же время к концам соответствующих соседних обмоток Z, X и V (рис. 2).

Вследствие этого фазное напряжение на обмотках генератора одновременно является и линейным напряжением.

Реклама:
Читать далее: Трансформаторы

Категория: — Крановщикам и стропальщикам

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 – 14,2 вольта.

Устройство автомобильного генератора

Основные части генератора Генератор в разрезе Статор и ротор

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор – вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения – на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряжения Конструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор (“таблетка”) и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, – они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях – “классическом”, с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как “компактные” генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости (“помпой”). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

  • энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
  • передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
  • габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена “иномарочного” генератора отечественным потребует замены кронштейна;
  • электрические схемы генераторных установок аналогичны.

Неисправности автомобильного генератора

ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА ПРИЧИНА СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания Разряжен либо неисправен аккумулятор Зарядить или заменить аккумулятор
Перегорела лампа на приборной панели Заменить
Нет контакта провода массы с задней частью генератора Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью Проверить и, если требуется, заменить разъемы
Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам (“зависли” либо износились) Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
Дефект регулятора напряжения Заменить регулятор напряжения
Сильный износ роторных колец Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
Обрыв обмоток ротора генератора Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Обрыв диодов диодного моста Проверить и заменить диодный мост
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Неисправность диодного моста или обмотки статора Проверить и заменить диодный мост или обмотку
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании Короткое замыкание диода Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает Неисправность реле регулятора напряжения Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

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

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

Генератор — основные неисправности | Часто задаваемые технические вопросы

ВНИМАНИЕ! в Санкт-Петербурге новый адрес! Дальневосточный проспект 73В (коричневое здание с 5ю воротами напротив).

Генератор — самый активно нагруженный компонент электрики

Во время движения автомобиля частота оборотов вала генератора достигает 10-14 тысяч оборотов в минуту. Это самая большая скорость вращения среди всех узлов автомобиля, в 2-3 раза превышающая частоту оборотов двигателя.

Срок службы у генератора примерно в два раза меньше, чем у двигателя: примерно 160 тыс.километров пробега.

Генераторы бывают двух видов:

  • генератор переменного тока (используется на большинстве легковых автомобилей)
  • генератор постоянного тока (используется на большинстве автомобилей, работающих в автохозяйствах)

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока состоит из двух основных частей: статора с неподвижной обмоткой, в которой индуцируется переменный ток, и ротора, создающего подвижное магнитное поле, а также крышек, приводного шкива с вентилятором и встроенного выпрямительного блока.

Переменный ток генератора выпрямляется двухполупериодным трехфазным выпрямителем с полупроводниковыми диодами.

Генераторы переменного тока имеют ряд преимуществ по сравнению с генераторами постоянного тока. Ротор генератора переменного тока может вращаться с большей частотой, чем якорь генератора постоянного тока.

При большой частоте вращения якоря генератора постоянного тока ухудшается контакт между щетками и ламелями коллектора вследствие колебаний щеток при скольжении их по коллектору. Кроме того, под действием центробежных сил возможен выход обмоток из пазов якоря.

Для того чтобы напряжение при увеличении частоты вращения якоря не изменялось, необходимо пропорционально уменьшать магнитный поток возбуждения. При применении в генераторе электромагнитов это можно обеспечить, уменьшая силу тока в обмотках возбуждения. На этом принципе основано регулирование напряжения автомобильных генераторов. Оно осуществляется с помощью электромагнитных вибрационных реле, называемых реле-регулятором.

Диагностика реле-регулятора генератора осуществляется с помощью диагностических стендов, где определяют напряжение включения генератора и зарядный ток. Напряжение, регулируемое реле-регулятором должно быть в пределах 13,9 — 14,5 В.

Следует проверять натяжение ремня привода генератора. При проскальзывании ремня генератор не развивает полной мощности, что приводит к разряду аккумуляторной батареи.

В генераторах также проверяют износ щеток, усилие пружин щеткодержателей и состояние контактных колец и подшипников ротора.

Высоту щеток измеряют при снятом щеткодержателе. Если щетки износились до высоты 8 — 10мм, их заменяют.

Усилие пружин щеткодержателей должно соответствовать нормам марки Вашего автомобиля, например, для ВАЗ — 4,2± 0,2 Н (420±20гс).

Контактные кольца должны быть чистыми, без следов масла.

Состояние подшипников можно проверить, вращая вал ротора от руки при снятых щетках. Вал должен вращаться легко, без заеданий, шумов и стуков.

Основные неисправности генератора и способы их устранения

Генератор не дает зарядного тока (амперметр показывает разрядный ток при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя)
Пробуксовка приводного ремня Натянуть ремень, убедившись в исправности подшипников
Зависание щеток Очистить щеткодержатель, щетки от грязи, проверить усилие щеточных пружин
Подгорание контактных колец Зачистить и при необходимости проточить контактные кольца
Обрыв цепи возбуждения Устранить обрыв цепи
Задевание ротора за полюса статора Проверить подшипники, места посадки. Поврежденные детали заменить
Неисправность регулятора напряжения Заменить регулятор напряжения
Обрыв в цепи \»генератор-аккумулятор\» Устранить обрыв
Генератор дает зарядный ток, но не обеспечивает хорошего заряда аккумуляторной батареи
Плохой контакт \»массы\» генератора с \»массой\» регулятора напряжения Проверить целостность провода, идущего на \»массу\», и надежность контакта
Срабатывание реле защиты регулятора напряжения из-за замыкания в цепи возбуждения генератора на \»массу\» Найти место замыкания и устранить неисправность
Износ щеток Заменить щетки новыми
Зависание щеток Очистить щеткодержатель, щетки от грязи
Загрязнение и замасливание контактных колец Протереть кольца тканью, смоченной бензином
Неисправность регулятора напряжения Проверить и при необходимости заменить регулятор напряжения
Витковое замыкание или обрыв цепи одной из фаз статорной обмоткиНеисправность (пробой) диодов выпрямительного блока Разобрать генератор, проверить состояние статорной обмотки (отсутствие обрыва и замыкания). Статор с неисправной обмоткой заменить
Слабое натяжение ремня Отрегулировать натяжение ремня
Повышенная шумность генератора
Износ или разрушение подшипников Заменить подшипники
Ослабление гайки шкива генератора Подтянуть гайку
Износ посадочного места подшипника Заменить крышку генератора
Межвитковое замыкание обмотки статора (\»вой\» генератора) Заменить статор

устройство и принцип работы. Технические характеристики и виды приборов

Что такое генератор переменного тока, и кто его изобрел

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

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

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

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

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

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

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

Превращение механической энергии в электрическую

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

Базовые принципы

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

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

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

Переменный ток


В его честь была названа частота тока

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

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

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

Устройство и конструкция генератора переменного тока

Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:

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

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

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

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

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

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

Основные рабочие части и их подключение

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

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

Устройство и принцип действия генератора переменного тока

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


Трехфазные генераторы переменного тока и устройство их

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

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

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

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

Синхронный генератор электрического тока и принцип действия этого устройства

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

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

Принцип работы электрогенератора

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

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

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

Технические характеристики генератора постоянного тока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Реакция якоря

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

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

ЭДС

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

Мощность

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

КПД

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

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

Описание схем

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

“Звезда”

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

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

Линейное напряжение больше фазного в 1,73 раза.

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

Особенностью схемы является также равенство линейных и фазных токов.

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

“Треугольник”

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

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

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

Назначение генератора переменного тока

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

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

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

Классификация и виды агрегатов

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

По принципу работы

Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.

Асинхронные генераторы

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

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

Синхронные электрогенераторы

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

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

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

  • обмотка возбуждения;
  • регулировочный реостат.

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

Инверторные генераторы

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

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

Автономность

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

Стационарные

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

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

Мобильные

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

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

Режимы работы

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

Основные

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

Резервные

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

Схемы подключения

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

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

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

Включение однофазного генератора в трёхфазную сеть

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

Трехфазный генератор

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

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

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

По типу топлива двигателя

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

Газовый генератор

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

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

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

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

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

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

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

Способы возбуждения обмотки

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

Тут можно выделить 4 типа:

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

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

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

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

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

Генераторы с параллельным возбуждением: схема, устройство, принцип работы

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

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

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

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

Генераторы с последовательным возбуждением: схема, устройство, принцип работы

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

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

Со смешанным возбуждением

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

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

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

Опции и возможности бытовых электрогенераторов

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

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

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

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

Особенности установки

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

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

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

Применение генераторов переменного тока на практике

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

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

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

Автомобильные генераторы


На фото — электрический генератор для автомобиля

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


Принципиальная схема автомобильного генератора

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

Функции генератора

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

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

Устройство генератора

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

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

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

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

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

Основные параметры и характеристики

Для любого электрогенератора важны такие характеристики как:

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

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

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

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

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

Принцип работы генератора

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

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

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

Режимы работы

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

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

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

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

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

  • механические;
  • электрические.

К механическим относится:

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

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

Чаще случаются электрические неисправности:

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

Для определения неисправностей необходимо знать характерные признаки:

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

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

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

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

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

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

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

Генератор на жидком топливе

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

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

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

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

Вывод

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

Источники

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

[свернуть]

Составные части генератора переменного тока. Применение коллекторных генераторов

Автомобильный генератор, непременно входящий в состав оборудования любого транспортного средства, можно сравнить с ролью электростанции в снабжении энергией потребностей народного хозяйства.

Он является основным (при работающем двигателе) источником электроэнергии в машине и предназначен через электрические провода, опутывающие весь автомобиль изнутри, поддерживать заданное и стабилизированное напряжение электросети автомашины. Принцип работы автомобильного генератора основан на теоретическом представлении работы классического электрического генератора, трансформирующего неэлектрические виды энергии в электрическую.

В конкретном случае автомобильного генератора выработка электрической энергии происходит посредством трансформации механического вращательного движения коленчатого вала моторного агрегата.

Общий принцип работы

Теоретические предпосылки, лежащие в основе схемы функционирования электрогенераторов, базируются на широко известном случае электромагнитной индукции, трансформирующей один вид энергии (механический) в другой (электрический). Действие этого эффекта проявляется при помещении медных проводов, уложенных в виде катушки, и помещённых в магнитное поле переменной величины.

Это способствует появлению в проводах электродвижущей силы, которая приводит в движение электроны. Это движение электрических частиц порождает в , а на оконечных контактах проводов возникает электрическое напряжение, по уровню напрямую зависящее от того, с какой скоростью изменяется магнитное поле. Выработанное таким образом переменное напряжение необходимо подавать во внешнюю сеть.

В автомобильном генераторе для создания магнитного явления используются обмотки статора, в котором под воздействием поля вращается якорь ротора. На валу якоря размещены токопроводящие обмотки, подключенные к специальным контактам в виде колец. Эти кольцевые контакты также закреплены на валу и вращаются вместе с ним. С колец с помощью токопроводящих щёток и происходит съём электрического напряжения и подача выработанной энергии электропотребителям транспортного средства.

Запуск генератора осуществляется посредством приводного ремня от фрикционного колеса коленчатого вала моторного агрегата, который для начала работы запускается от аккумуляторного источника. Для обеспечения эффективной трансформации производимой энергии диаметр шкива генератора должен заметно уступать в диаметре фрикционному колесу коленвала. Это обеспечивает более высокие обороты вала генераторного агрегата. В этих условиях он функционирует с повышением своего КПД и обеспечивает повышенные токовые характеристики.

Требования

Чтобы обеспечить безопасную работу в заданном диапазоне характеристик всего комплекса электроустройств работа автомобильного генератора должна удовлетворять высоким техническим параметрам и гарантировать выработку стабильного во времени уровня напряжения.

Основным требованием к автомобильным генераторам является стабильная выработка тока с требуемыми мощностными характеристиками. Эти параметры призваны обеспечивать:

  • подзарядку ;
  • одновременное функционирование всего задействованного электрооборудования;
  • стабильное напряжение электросети в широком диапазоне изменения частот вращения вала ротора и динамически подключаемых нагрузок;

Кроме вышеперечисленных параметров, генератор конструируется с учётом его работы в условиях критических нагрузок и должен обладать прочным корпусом, иметь при этом малую массу и приемлемые габаритные размеры, обладать невысокими и приемлемым уровнем производимых промышленных радиопомех.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Крепление

Генератор автомобиля можно легко обнаружить в моторном отсеке, подняв крышку капота. Там он закреплён болтами и специальными уголками к фронтальной части двигателя. На корпусе генератора размещены крепёжные лапы и натяжная проушина устройства.

Корпус

В корпусной коробке генератора установлены почти все блоки агрегата. Он производится с применением металлов лёгких сплавов на основе алюминия, который превосходно подходит для выполнения задачи по отводу тепла. Конструкция корпуса представляет собой соединение двух основных частей:

  • фронтальной крышки со стороны контактных колец;
  • торцевой заглушки со стороны привода;

На фронтальной крышке закреплены щётки, регулятор напряжения и выпрямительный мост. Объединение крышек в единую конструкцию корпуса происходит посредством специальных болтов.

Внутренние поверхности крышек фиксируют внешнюю поверхность статора, закрепляя его положение. Также важными конструктивными узлами корпусной конструкции являются фронтальный и тыловой подшипники, которые обеспечивают должные условия функционирования ротора и закрепляют его на крышке.

Ротор

Конструкция роторного узла состоит из схемы электромагнита с обмоткой возбуждения, смонтированной на несущем валу. Сам вал изготавливается из легированной стали дополненной свинцовыми присадками.

На вал ротора также закреплены медные контактные кольца и специальные подпружиненные щёточные контакты. Контактные кольца отвечают за подачу тока на ротор.

Статор

Статорный узел — это конструкция, состоящая из сердечника с многочисленными пазами (в большинстве используемых случаев их количество равно 36), в которые уложены витки трёх обмоток, имеющих между собой электрический контакт или по схеме «звезда», или по схеме «треугольник». Сердечник, именуемый также магнитопроводом, изготовлен в виде полой сферической окружности из металлических пластин, стянутых между собой заклёпками или заваренных в единый монолитный блок.

Для повышения на статорных обмотках уровня напряжённости магнитного поля в процессе производства этих пластин используется трансформаторное железо с усиленными магнитными параметрами.

Регулятор напряжения

Этот электронный узел разработан для компенсации нестабильности вращения роторного вала, который соединён с коленвалом силового агрегата автомобиля, функционирующего в широком интервале изменения числа оборотов. Регулятор напряжения подключен к графитовым токосъёмникам и способствует стабилизации заданного постоянного выходного напряжения, поступающего в электросеть машины. Этим он гарантирует бесперебойную эксплуатацию электрооборудования.

По своему конструкторскому решению регуляторы подразделяются на две группы:

  • дискретные;
  • интегральные;

К первому типу относятся электронные блоки, на конструктивной плате которых смонтированы радиоэлементы, разработанные с применением дискретной (корпусной) технологии, отличающейся неоптимальной плотностью компоновки элементов.

Ко второму типу относится большинство современных электронных блоков регулировки напряжения, разработанных с учётом интегрального способа компоновки радиоэлементов, изготовленных на основе тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Выпрямитель

Ввиду того что для правильного функционирования бортовых приборов требуется постоянное напряжение, выход генератора запитывает сеть автомашины через электронный узел, собранный на мощных выпрямительных диодах.

Этот 3-фазный выпрямитель, состоящий из шести полупроводниковых диодов, три из которых подключены на минусовый вывод («массу»), а три других подсоединены к плюсовому контакту генератора, предназначен для трансформации переменного напряжения в постоянное. Физически блок выпрямителя состоит из подковообразного металлического теплоотвода с размещёнными на нём выпрямительными диодами.

Щёточный узел

Этот узел имеет вид пластмассовой конструкции и сконструирован для передачи напряжения на контактные кольца. Содержит внутри корпуса несколько элементов, главные из которых — подпружиненные щёточные скользящие контакты. Они бывают двух модификаций:

  • электрографитные;
  • меднографитные (более износостойкие).

Конструктивно щёточный узел зачастую изготавливается в одном блоке с регулятором напряжения.

Система охлаждения

Отвод избыточного тепла, которое образуется внутри корпуса генератора, обеспечивают вентиляторы, закреплённые на его валу ротора. Генераторы, у которых щётки, регулятор напряжения и выпрямительный блок вынесены наружу, за пределы его корпуса и защищённые специальным кожухом, забирают свежий воздух через специальные охлаждающие щели в нём.


Крыльчатка внешнего охлаждения генератора

Устройство классической конструкции, с размещением вышеупомянутых узлов внутри генераторного корпуса, обеспечивают поступление свежего воздушного потока со стороны контактных колец.

Режимы работы

Для уяснения принципа работы автомобильного генератора необходимо представлять и режимы его эксплуатации.

  • начальный период запуска двигателя;
  • рабочий режим двигателя.

В первоначальный момент запуска двигателя основным и единственным потребителем, расходующим электрическую энергию, является стартёр. Генератор ещё не участвует в процессе выработки энергии, и поступление электроэнергии в этот момент предоставляет только аккумулятор. Ввиду того что сила потребляемого тока при этой схеме очень велика и может достигать сотен ампер, интенсивно расходовать запасённую ранее электрическую энергию.

После окончания процесса запуска двигатель выходит на рабочий режим, а генератор при этом становится полноправным поставщиком электропитания. Он вырабатывает ток, необходимый для функционирования различного электрооборудования, подключающегося в работу. Вместе с этой функцией генератор производит заряд аккумулятора при работающем двигателе.

После набора аккумулятором необходимого , необходимость в процессе подзарядки уменьшается, потребление тока заметно падает, а генератор продолжает поддерживать работу только электрооборудования. По мере подключения в работу других ресурсоёмких потребителей электроэнергии, мощности генератора в отдельные моменты времени может не хватать для обеспечения суммарной нагрузки и тогда в общую работу включается аккумулятор, работа которого в этом режиме характеризуется при этом быстрой потерей заряда.

Заключение

Автомобильный генератор сконструирован и рассчитан на электропитание штатных электроприборов и трансформацией механической энергии коленвала силового агрегата в электрическую.

Генератор располагается под капотом на фронтальной части двигателя. Конструкция генератора содержит в себе основные узлы — корпус, статор, ротор, подшипники, регулятор напряжения, выпрямительный мост, щёточный узел и вентиляторы.

Человечество уже больше века использует электричество во всех сферах деятельности. Без него просто невозможно представить себе нормальной жизни. С помощью специальных машин механическая энергия преобразуется в переменный или постоянный ток. Чтобы лучше понять, как это происходит, необходимо разобраться, из чего состоит генератор и как он работает.

Превращение механической энергии в электрическую

В основе работы любого генератора лежит принцип магнитной индукции . Первые электрические машины появились во второй половине XIX века. Их изобретателями стали Майкл Фарадей и Ипполит Пикси. В 1886 году прошла публичная демонстрация альтернатора — устройства, способного вырабатывать ток из механического движения.

Первый трехфазный генератор переменного тока разработал россиянин Доливо-Добровольский. Он же в 1903 году сооружает самую первую на Земле электростанцию промышленного значения, ставшую источником питания для элеватора.

Простейшая схема генератора переменного тока представляет собой проволочную катушку, совершающую вращение в магнитном поле. Альтернативный вариант — когда катушка остаётся недвижима, а её пересекает магнитное поле. В обоих случаях будет вырабатываться электрическая энергия. Пока продолжается движение, в проводнике вырабатывается переменный ток. Генераторы применяются для выработки тока во всем мире. Они являются частью глобальной системы электроснабжения Земного шара.

То как устроен генератор, зависит от его назначения, и возможны различные модификации. Однако существуют две основные составляющие:

  1. Ротор — подвижный элемент, изготовленный из цельного железа.
  2. Статор — неподвижный, он собирается из изолированных железных листов. Внутри на нём есть пазы, в которых проходит проволочная обмотка.

Чтобы получить наибольшую магнитную индукцию, расстояние между этими частями агрегата должно быть как можно меньшим. Обмотка возбуждения, находящаяся на роторе, питается через систему щёток.


Выделяются два типа конструкции:

  • с вращающимся якорем и неподвижным магнитным полем;
  • магнитное поле вращается, а якорь остаётся на месте.

Наибольшее применение получили машины с подвижными магнитными полюсами. Гораздо удобнее снимать электричество со статора, нежели с ротора. В целом генератор построен так же, как электродвигатель.

Классификация и виды агрегатов

Агрегаты для преобразования механической энергии в электрическую имеют сходную конструкцию. Они могут различаться принципом действия генератора и обмотки возбуждения:

По конструкции:

  • явно выраженные полюса;
  • не выраженные.

По способу соединения обмоток:

В зависимости от количества фаз:

  • однофазные;
  • двухфазные;
  • трехфазные.

Агрегаты постоянного тока устроены таким образом, что механизм для съёма энергии состоит из двух изолированных полуколец, на каждое из которых поступает заряд определённого потенциала. На выходе получается пульсирующий ток одной направленности.

Синхронные генераторы имеют якорь с обмоткой, на которую подаётся постоянный ток. Регулируя его величину, можно изменять силу магнитного поля и контролировать напряжение на выходе. В асинхронных нет обмотки, вместо этого используется эффект намагничивания.

Основные сферы применения

Стоит помнить о том, что обычное электричество в розетках появляется благодаря работе огромных генераторов переменного тока на тепловых электростанциях. Сфера использования этих электрических машин включает в себя все виды деятельности человека:

  • используются в качестве резервного источника энергии на объектах, где нельзя допускать перебоев электроснабжения;
  • незаменимы в местах, где отсутствуют линии электропередачи;
  • бо́льшая часть транспортных средств снабжена генератором, он вырабатывает электричество для бортовой сети;
  • питание установок для гидролиза;
  • промышленность;
  • на атомных и гидроэлектростанциях.

В последнее время всё большую популярность набирают бытовые агрегаты для выработки электроэнергии. Они отличаются компактными размерами и малым потреблением топлива. Могут работать на бензине и на дизеле. Применяются в походных условиях, на даче или как аварийный источник питания.

Изобретение способа получения электричества из механического движения имело эпохальное значение для развития современной цивилизации. Окружающий мир полон загадок, ответы на которые неизвестны, но, возможно, людей ждут и другие важные открытия, способные изменить жизнь.

Генератор тока преобразует механическую (кинетическую) энергию в электроэнергию. В энергетике пользуются только вращающимися электромашинными генераторами, основанными на возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, на который каким-либо образом действует изменяющееся магнитное поле. Ту часть генератора, которая предназначена для создания магнитного поля, называют индуктором, а часть, в которой индуцируется ЭДС – якорем.

Вращающуюся часть машины называют ротором , а неподвижную часть – статором . В синхронных машинах переменного тока индуктором обычно является ротор, а в машинах постоянного тока – статор. В обоих случаях индуктор представляет собой обычно двух- или многополюсную электромагнитную систему, снабженную обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током (током возбуждения), но встречаются и индукторы, состоящие из системы постоянных магнитов. В индукционных (асинхронных) генераторах переменного тока индуктор и якорь не могут четко (конструктивно) различаться друг от друга (можно сказать, что статор и ротор одновременно являются и индуктором и якорем).

Более 95 % электроэнергии на электростанциях мира производится при помощи синхронных генераторов переменного тока . При помощи вращающегося индуктора в этих генераторах создается вращающееся магнитное поле, наводящее в статорной (обычно трехфазной) обмотке переменную ЭДС, частота которой точно соответствует частоте вращения ротора (находится в синхронизме с частотой вращения индуктора). Если индуктор, например, имеет два полюса и вращается с частотой 3000 r/min (50 r/s), то в каждой фазе статорной обмотки индуцируется переменная ЭДС частотой 50 Hz. Конструктивное исполнение такого генератора упрощенно изображено на рис. 1.

Рис. 1. Принцип устройства двухполюсного синхронного генератора. 1 статор (якорь), 2 ротор (индуктор), 3 вал, 4 корпус. U-X, V-Y, W-Z – размещенные в пазах статора части обмоток трех фаз

Магнитная система статора представляет собой спрессованный пакет тонких стальных листов, в пазах которого располагается статорная обмотка. Обмотка состоит из трех фаз, сдвинутых в случае двухполюсной машины друг относительно друга на 1/3 периметра статора; в фазных обмотках индуцируются, следовательно, ЭДС, сдвинутые друг относительно друга на 120o. Обмотка каждой фазы, в свою очередь, состоит из многовитковых катушек, соединенных между собой последовательно или параллельно. Один из наиболее простых вариантов конструктивного исполнения такой трехфазной обмотки двухполюсного генератора упрощенно представлен на рис. 2 (обычно число катушек в каждой фазе больше, чем показано на этом рисунке). Те части катушек, которые находятся вне пазов, на лобовой поверхности статора, называются лобовыми соединениями.

Рис. 2. Простейший принцип устройства статорной обмотки трехфазного двухполюсного синхронного генератора в случае двух катушек в каждой фазе. 1 развертка поверхности магнитной системы статора, 2 катушки обмотки, U, V, W начала фазных обмоток, X, Y, Z концы фазных обмоток

Полюсов индуктора и, в соответствии с этим, полюсных делений статора, может быть и больше двух. Чем медленнее вращается ротор, тем больше должно быть при заданной частоте тока число полюсов. Если, например, ротор вращается с частотой 300 r/min, то число полюсов генератора, для получения частоты переменного тока 50 Hz, должно быть 20. Например, на одной из крупнейших гидроэлектростанций мира, ГЭС Итайпу (Itaipu, см. рис. 4) генераторы, работающие на частоте 50 Hz, исполнены 66-полюсными, а генераторы, работающие на частоте 60 Hz – 78-полюсными.

Обмотка возбуждения двух- или четырехполюсного генератора размещается, как показано на рис. 1, в пазах массивного стального сердечника ротора. Такая конструкция ротора необходима в случае быстроходных генераторов, работающих при частоте вращения в 3000 или 1500 r/min (особенно для турбогенераторов, предназначенных для соединения с паровыми турбинами), так как при такой скорости на обмотку ротора действуют большие центробежные силы. При большем числе полюсов каждый полюс имеет отдельную обмотку возбуждения (рис. 3.12.3). Такой явнополюсный принцип устройства применяется, в частности, в случае тихоходных генераторов, предназначенных для соединения с гидротурбинами (гидрогенераторов), работающих обычно при частоте вращения от 60 r/min до 600 r/min.

Очень часто такие генераторы, в соответствии с конструктивным исполнением мощных гидротурбин, выполняются с вертикальным валом.

Рис. 3. Принцип устройства ротора тихоходного синхронного генератора. 1 полюс, 2 обмотка возбуждения, 3 колесо крепления, 4 вал

Обмотку возбуждения синхронного генератора обычно питают постоянным током от внешнего источника через контактные кольца на валу ротора. Раньше для этого предусматривался специальный генератор постоянного тока (возбудитель), жестко связанный с валом генератора, а в настоящее время используются более простые и дешевые полупроводниковые выпрямители. Встречаются и системы возбуждения, встроенные в ротор, в которых ЭДС индуцируется статорной обмоткой. Если для создания магнитного поля вместо электромагнитной системы использовать постоянные магниты, то источник тока возбуждения отпадает и генератор становится значительно проще и надежнее, но в то же время и дороже. Поэтому постоянные магниты применяются обычно в относительно маломощных генераторах (мощностью до нескольких сотен киловатт).

Конструкция турбогенераторов, благодаря цилиндрическому ротору относительно малого диаметра, очень компактна. Их удельная масса составляет обычно 0,5…1 kg/kW, и их номинальная мощность можеь достигать 1600 MW. Устройство гидрогенераторов несколько сложнее, диаметр ротора велик и удельная масса их поэтому обычно 3,5…6 kg/kW. До настоящего времени они изготовлялись номинальной мощностью до 800 MW.

При работе генератора в нем возникают потери энергии, вызванные активным сопротивлением обмоток (потери в меди), вихревыми токами и гистерезисом в активных частях магнитной системы (потери в стали) и трением в подшипниках вращающихся частей (потери на трение). Несмотря на то, что суммарные потери обычно не превышают 1…2 % мощности генератора, отвод тепла, освобождающегося в результате потерь, может оказаться затруднительным. Если упрощенно считать, что масса генератора пропорциональна его мощности, то его линейные размеры пропорциональны кубическому корню мощности, а поверхностные размеры – мощности в степени 2/3. С увеличением мощности, следовательно, поверхность теплоотвода растет медленнее, чем номинальная мощность генератора. Если при мощностях порядка нескольких сотен киловатт достаточно применять естественное охлаждение, то при бoльших мощностях необходимо перейти на принудительную вентиляцию и, начиная приблизительно со 100 MW, использовать вместо воздуха водород. При еще больших мощностях (например, более 500 MW) необходимо дополнить водородное охлаждение водным. У крупных генераторах надо специально охлаждать и подшипники, обычно используя для этого циркуляцию масла.

Тепловыделение генератора можно значительно уменьшить путем применения сверхпроводящих обмоток возбуждения. Первый такой генератор (мощностью 4 MVA), предназначенный для применения на судах, изготовила в 2005 году немецкая электротехническая фирма Сименс (Siemens AG) . Номинальное напряжение синхронных генераторов, в зависимости от мощности, находится обычно в пределах от 400 V до 24 kV. Использовались и более высокие номинальные напряжения (до 150 kV), но чрезвычайно редко. Кроме синхронных генераторов сетевой частоты (50 Hz или 60 Hz) выпускаются и высокочастотные генераторы (до 30 kHz) и генераторы пониженной частоты (16,67 Hz или 25 Hz), используемые на электрифицированных железных дорогах некоторых европейских стран. К синхронным генераторам относится, в принципе, и синхронный компенсатор, представляющий собой синхронный двигатель, работающий на холостом ходу и отдающий в высоковольтную распределительную сеть реактивную мощность. При помощи такой машины можно покрыть потребление реактивной мощности местных промышленных электропотребителей и освободить основную сеть энергосистемы от передачи реактивной мощности.

Кроме синхронных генераторов относительно редко и при относительно малых мощностях (до нескольких мегаватт) могут использоваться и асинхронные генераторы . В обмотке ротора такого генератора ток индуцируется магнитным полем статора, если ротор вращается быстрее, чем статорное вращающееся магнитное поле сетевой частоты. Необходимость в таких генераторах возникает обычно тогда, когда невозможно обеспечить неизменную скорость вращения первичного двигателя (например, ветряной турбины, некоторых малых гидротурбин и т. п.).

У генератора постоянного тока магнитные полюсы вместе с обмоткой возбуждения располагаются обычно в статоре, а обмотка якоря – в роторе. Так как в обмотке ротора при его вращении индуцируется переменная ЭДС, то якорь необходимо снабжать коллектором (коммутатором), при помощи которого на выходе генератора (на щетках коллектора) получают постоянную ЭДС. В настоящее время генераторы постоянного тока применяются редко, так как постоянный ток проще получать при помощи полупроводниковых выпрямителей.

К электромашинным генераторам относятся и электростатические генераторы , на вращающейся части которых путем трения (трибоэлектрически) создается электрический заряд высокого напряжения. Первый такой генератор (вращаемый вручную серный шар, который электризовался при трении об руку человека) изготовил в 1663 году мэр города Магдебурга (Magdeburg, Германия) Отто фон Гюрике (Otto von Guericke, 1602–1686). В ходе своего развития такие генераторы позволяли открывать многие электрические явления и закономерности. Они и сейчас не потеряли своего значения как средств проведения экспериментальных исследований по физике.

Первый изготовил 4 ноября 1831 года профессор Лондонского Королевского института (Royal Institution) Майкл Фарадей (Michael Faraday, 1791–1867). Генератор состоял из подковообразного постоянного магнита и медного диска, вращающегося между магнитными полюсами (рис. 3.12.4). При вращении диска между его осью и краем индуцировалась постоянная ЭДС. По такому же принципу устроены более совершенные униполярные генераторы, находящие применение (хотя относительно редко) и в настоящее время.

Рис. 4. Принцип устройства униполярного генератора Майкла Фарадея. 1 магнит, 2 вращающийся медный диск, 3 щетки. Рукоятка диска не показана

Майкл Фарадей родился в бедной семье и после начальной школы, в возрасте 13 лет, поступил учеником переплетчика книг. По книгам он самостоятельно продолжал свое образование, а по Британской энциклопедии ознакомился с электричеством, изготовил электростатический генератор и лейденскую банку. Для расширения своих знаний он начал посещать публичные лекции по химии директора Королевского института Гемфри Дэви (Humphrey Davy, 1778–1829), а в 1813 году получил должность его ассистента. В 1821 году он стал главным инспектором этого института, в 1824 году – членом Королевского общества (Royal Society) и в 1827 году – профессором химии Королевского института. В 1821 году он начал свои знаменитые опыты по электричеству, в ходе которых предложил принцип действия электродвигателя, открыл явление электромагнитной индукции, принцип устройства магнитоэлектрического генератора, закономерности электролиза и много других основополагающих физических явлений. Спустя год после вышеописанного опыта Фарадея, 3 сентября 1832 года, парижский механик Ипполит Пикси (Hippolyte Pixii, 1808–1835) изготовил по заказу и под руководством основоположника электродинамики Андре Мари Ампера (Andre Marie Ampere, 1775–1836) генератор с вращаемым вручную, как у Фарадея, магнитом (рис. 5). В якорной обмотке генератора Пикси индуцируется переменная ЭДС. Для выпрямления получаемого тока к генератору вначале пристроили открытый ртутный коммутатор, переключающий полярность ЭДС при каждом полуобороте ротора, но вскоре он был заменен более простым и безопасным цилиндрическим щеточным коллектором, изображенным на рис. 5.

Рис. 5. Принцип устройства магнитоэлектрического генератора Ипполита Пикси (a), график индуцируемой ЭДС (b) и график получаемой при помощи коллектора пульсирующей постоянной ЭДС (c). Рукоятка и конусная зубчатая передача не показаны

Генератор, построенный по принципу Пикси, впервые применил в 1842 году на своем заводе в Бирмингеме (Birmingham) для электропитания гальванических ванн английский промышленник Джон Стивен Вульрич (John Stephen Woolrich, 1790–1843), использовав в качестве приводного двигателя паровую машину мощностью 1 л. с. Напряжение его генератора составляло 3 V, номинальный ток – 25 A и кпд – около 10 %. Такие же, но более мощные генераторы быстро начали внедряться и на других гальванических предприятиях Европы. В 1851 году немецкий военный врач Вильгельм Йозеф Зинштеден (Wilhelm Josef Sinsteden, 1803–1891) предложил использовать в индукторе вместо постоянных магнитов электромагниты и питать их током от меньшего вспомогательного генератора; он же обнаружил, что кпд генератора увеличится, если стальной сердечник электромагнита изготовить не массивным, а из параллельных проволок. Однако идеи Зинштедена стал реально использовать только в 1863 году английский электротехник-самоучка Генри Уайльд (Henry Wilde, 1833–1919), который предложил, среди прочих нововведении, насадить машину-возбудитель (англ. exitatrice) на вал генератора. В 1865 году он изготовил генератор невиданной доселе мощности в 1 kW, при помощи которого он мог демонстрировать даже плавку и сварку металлов.

Важнейшим усовершенствованием генераторов постоянного тока стало их самовозбуждение , принцип которого запатентовал в 1854 году главный инженер государственных железных дорог Дании Сёрен Хьёрт (Soren Hjorth, 1801–1870), но не нашедшее в то время практического применения. В 1866 году этот принцип снова открыли независимо друг от друга несколько электротехников, в том числе уже упомянутый Г. Уайльд, но широко известным он стал в декабре 1866 года, когда немецкий промышленник Эрнст Вернер фон Сименс (Ernst Werner von Siemens, 1816–1892) применил его в своем компактном и высокоэффективном генераторе. 17 января 1867 года в Берлинской академии наук был прочитан его знаменитый доклад о динамоэлектрическом принципе (о самовозбуждении). Самовозбуждение позволило отказатьса от вспомогательных генераторов возбуждения (от возбудителей), что обусловило возможность выработки намного более дешевой электроэнергии в больших количествах. По этой причине год 1866 часто считают годом зарождения электротехники сильного тока. В первых самовозбуждающихся генераторах обмотку возбуждения включали, как у Сименса, последовательно (сериесно) с якорной обмоткой, но в феврале 1867 года английский электротехник Чарлз Уитстон (Charles Wheatstone, 1802–1875) предложил параллельное возбуждение, позволяющее лучше регулировать ЭДС генератора, к которому он пришел еще до сообщений о последовательном возбуждении, открытом Сименсом (рис. 6).

Рис. 6. Развитие систем возбуждения генераторов постоянного тока. a возбуждение при помощи постоянных магнитов (1831), b внешнее возбуждение (1851), c последовательное самовозбуждение (1866), d параллельное самовозбуждение (1867). 1 якорь, 2 обмотка возбуждения. Регулировочные реостаты тока возбуждения не показаны

Необходимость в генераторах переменного тока возникла в 1876 году, когда работающий в Париже русский электротехник Павел Яблочков (1847–1894) стал освещать городские улицы при помощи изготовляемых им дуговых ламп переменного тока (свечей Яблочкова). Первые необходимые для этого генераторы создал парижский изобретатель и промышленник Зеноб Теофиль Грамм (Zenobe Theophile Gramme, 1826–1901). С началом массового производства ламп накаливания в 1879 году переменный ток на некоторое время потерял свое значение, но снова обрел актуальность в связи с ростом дальности передачи электроэнергии в середине 1880-х годов. В 1888–1890 годах владелец собственной научно-исследовательской лаборатории Тесла-Электрик (Tesla-Electric Co., Нью-Йорк, США) эмигрировавший в США сербский электротехник Никола Тесла (Nikola Tesla, 1856–1943) и главный инженер фирмы АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) эмигрировавший в Германию русский электротехник Михаил Доливо-Добровольский (1862–1919) разработали трехфазную систему переменного тока. В результате началось производство все более мощных синхронных генераторов для сооружаемых тепло- и гидроэлектростанций.

Важным этапом в развитии турбогенераторов может считаться разработка в 1898 году цилиндрического ротора совладельцем швейцарского электротехнического завода Браун, Бовери и компания (Brown, Boveri & Cie., BBC) Чарлзом Эженом Ланселотом Брауном (Charles Eugen Lancelot Brown, 1863–1924). Первый генератор с водородным охлаждением (мощностью 25 MW) выпустила в 1937 году американская фирма Дженерал Электрик (General Electric), а с внутрипроводным водяным охлаждением – в 1956 году английская фирма Метрополитен Виккерс (Metropolitan Vickers).

Переменный ток – движущая сила многих производств и транспорта, в частности, автомобилей. Существуют как небольшие модели величиной с кулак, так и гигантские устройства несколько метров в высоту.

Генератор – та самая техническая система, которая преобразует механическую (кинетическую) энергию в электрическую. Как же действует генератор?

Как бы не был устроен генератор, в основе его действия лежит процесс электромагнитной индукции – появление в замкнутом контуре электрического тока под воздействием измененного магнитного потока.

Генератор условно делят на 2 части: индуктор и якорь.

Индуктором называют ту часть устройства, где создается магнитное поле, а якорем – ту половину, где образуется электродвижущая сила или ток.

Постоянным остается его техническое строение: проволочная обмотка и магнит.

В обмотке возникает электродвижущая сила под воздействием магнитного поля. Это основа для генератора. Но мощный переменный ток нельзя получить из такой примитивной конструкции. Для преобразования нужен сильный магнитный поток.

Для этого в проволочную намотку добавляют 2 стальных сердечника, которые и определяют назначение и устройство генератора переменного тока. Это статор и ротор. Обмотка, которая создает магнитное поле, помещается в паз одного сердечника – это статор, или индуктор. Он остается неподвижен в отличие от ротора. Статор питается постоянным током. Бывают двухполюсным или многополюсным.

Ротор, или также — якорь, активно вращается с помощью подшипников и продуцирует электродвижущую силу или переменный ток. Представляет собой внутренний сердечник с медной проволочной намоткой.

Генератор имеет прочный металлический корпус с несколькими выходами, что зависит от целевого назначения устройства. Переменчиво количество катушек с проволочной намоткой.

Разбираемся в особенностях функционирования агрегата

Теперь выясним, на каком принципе основана работа генераторов переменного тока. Схема функционирования достаточно проста и понятна. При условии постоянной скорости ротора электрический ток будет производиться единым потоком.

Вращение ротора провоцирует изменение магнитного потока. В свою очередь электрическое поле порождает появление электрического тока. Через контакты с кольцами на конце ток от ротора проходит в электрическую цепь устройства. Кольца имеют хорошее скользящее свойство. Они прочно контактируют со щеточками, которые являются постоянными неподвижными проводниками между электрической цепью и медной проволочной обмоткой ротора.

В медной обмотке вокруг магнита присутствует ток, но он очень слаб в сравнении с силой электрического тока, который выходит из ротора по цепи в устройство.

По этой причине для вращения ротора используют только слабый ток, подведенный по контактам со скольжением.

При сборке генератора переменного тока очень важно выдерживать пропорции деталей, размер, величины зазоров, толщину проволочных жил.
Собрать генератор переменного тока можно, если в вашем доме найдутся все необходимые детали и достаточное количество медной проволоки. Смастерить небольшой агрегат вполне реально. Или же для использования существует подробная инструкция.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока на видео

Индукционный генератор переменного тока. В индукционных генераторах переменного тока механическая энергия превращается в электрическую. Индукционный генератор состоит из двух частей: подвижной, которая называется ротором, и неподвижной, которая называется статором. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции. Индукционные генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется много типов индукционных генераторов, но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, состоящая из последовательно соединенных витков, в которых индуцируется переменная электродвижущая сила. Так как электродвижущие силы, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда электродвижущей силы индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней.

Рис. 6.9

Число силовых линий, пронизывающих каждый виток, непрерывно меняется от максимального значения, когда он расположен поперек поля, до нуля, когда силовые линии скользят вдоль витка. В результате при вращении витка между полюсами магнита через каждые пол-оборота направление тока меняется на противоположное, и в витке появляется переменный ток. Во внешнюю цепь ток отводится при помощи скользящих контактов. Для этого на оси обмотки укреплены контактные кольца, присоединенные к концам обмотки. Неподвижные пластины – щетки – прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки с внешней цепью (рис. 6.9).

Пусть виток провода вpащается в одноpодном магнитном поле с постоянной угловой скоpостью . Магнитный поток, пронизывающий виток, меняется по закону , здесь S – площадь витка. Согласно закону Фаpадея в обмотке наводится электродвижущая сила индукции, которая опpеделяется следующим обpазом:

где N – число витков в обмотке. Таким образом, электродвижущая сила индукции в обмотке изменяется по синусоидальному закону и пpопоpциональна числу витков в обмотке и частоте вpащения.

В опыте с вращающейся обмоткой статором является магнит и контакты, между которыми помещена обмотка. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится электродвижущая сила, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины. Турбины, в свою очередь, приводятся во вращение струями водяного пара, полученного в огромных паровых котлах за счет сжигания угля или газа (теплоэлектростанции) или распада вещества (атомные электростанции). На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются водяные турбины, которые вращаются водой, падающей с большой высоты.

Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии – и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т.п.

Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу, канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?».

«Какой толк? – якобы удивился Фарадей. – Да вы знаете, сэр, сколько налогов эта штука со временем будет приносить в казну?!»

Трансформатор.

Трансформатор. Электродвижущая сила мощных генераторов электростанций велика, между тем практическое использование электроэнергии требует чаще всего не очень высоких напряжений, а передача энергии, наоборот, очень высоких.

Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, для сохранения мощности увеличить напряжение. Напряжение, вырабатываемое генераторами (обычно около 20 кВ), повышают до напряжения 75 кВ, 500 кВ и даже до напряжения 1,15 МВ, в зависимости от длины линии электропередачи. Повышая напряжение с 20 до 500 кВ, то есть в 25 раз, уменьшают потери в линии в 625 раз.

Преобразование переменного тока определенной частоты, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется электромагнитным устройством, не имеющим подвижных частей – электрическим трансформатором. Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем крошечные, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в сотни тонн и более.

Рис. 6.10

Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из ферромагнитного материала (рис. 6.10). На магнитопроводе располагаются две обмотки – первичная и вторичная. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Ферромагнетик увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз и локализует поток магнитной индукции внутри себя, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же остаются индуктивно связанными.

Действие трансформатора основано на явлениях взаимной индукции и самоиндукции. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует электродвижущую силу в первичной, точно так же, как первичная обмотка индуцирует электродвижущую силу во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает электродвижущая сила самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции наблюдается также и во вторичной обмотке.

Пусть первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с электродвижущей силой , поэтому в ней возникает переменный ток , создающий в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток ? , который сосредотачивается внутри магнитного сердечника и пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.

При отсутствии внешней нагpузки выделяемая в тpансфоpматоpе мощность близка к нулю, то есть близка к нулю сила тока. Применим к первичной цепи закон Ома: сумма электродвижущей силы индукции и напряжения в цепи равна произведению силы тока на сопротивление. Полагая , можно записать: , следовательно, , где Ф – поток пронизывающий каждый виток первичной катушки. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же электродвижущую силу в каждом витке, то суммарная электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Следовательно, .

Коэффициент трансформации напряжения равен отношению напpяжения во вторичной цепи к напряжению в первичной цепи. Для амплитудных значений напряжений на обмотках можно записать:

Таким образом, коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Если коэффициент , трансформатор будет повышающим, а если – понижающим.

Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике.

Токи Фуко.

Токи Фуко. Индукционные токи могут возникать также в сплошных массивных проводниках. При этом замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника при его движении в магнитном поле или под влиянием переменного магнитного поля. Эти токи названы по имени французского физика Ж.Б.Л. Фуко, который в 1855 г. обнаружил нагревание ферромагнитных сердечников электрических машин и других металлических тел в переменном магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукционных токов. Эти токи в настоящее время называются вихревыми токами или токами Фуко.

Если железный сердечник находится в переменном магнитном поле, то в нем под действием индукционного электрического поля наводятся внутренние вихревые токи – токи Фуко, ведущие к его нагреванию. Так как электродвижущая сила индукции всегда пропорциональна частоте колебаний магнитного поля, а сопротивление массивных проводников мало, то при высокой частоте в проводниках будет выделяться, согласно закону Джоуля–Ленца, большое количество тепла.

Во многих случаях токи Фуко бывают нежелательными, поэтому приходится принимать специальные меры для их уменьшения. В частности, эти токи вызывают нагревание ферромагнитных сердечников трансформаторов и металлических частей электрических машин. Для снижения потерь электрической энергии из-за возникновения вихревых токов сердечники трансформаторов изготавливают не из сплошного куска ферромагнетика, а из отдельных металлических пластин, изолированных друг от друга диэлектрической прослойкой.

Рис. 6.11

Вихревые токи широко используются для плавки металлов в так называемых индукционных печах (рис. 6.11), для нагревания и плавления металлических заготовок, получения особо чистых сплавов и соединений металлов. Для этого металлическую заготовку помещают в индукционную печь (соленоид, по которому пропускают переменный ток). Тогда, согласно закону электромагнитной индукции, внутри металла возникают индукционные токи, которые разогревают металл и могут его расплавить. Создавая в печи вакуум и применяя левитационный нагрев (в этом случае силы электромагнитного поля не только разогревают металл, но и удерживают его в подвешенном состоянии вне контакта с поверхностью камеры), получают особо чистые металлы и сплавы.

Автомобильные генераторы переменного тока.


Генераторы переменного тока




Развитие автомобилестроения сопровождалось ростом требований к безотказности и увеличению срока службы автомобилей, комфорту их эксплуатации, снижению эксплуатационных затрат на техническое обслуживание и ремонт, а также соответствие все возрастающим требованиям безопасности движения.
В связи с этим появилась необходимость существенного увеличения мощности и срока службы автомобильных генераторов, как основных источников электрического тока, улучшения их эксплуатационных характеристик и снижения эксплуатационных затрат. Появилась необходимость уменьшения габаритных размеров и массы генераторов, как, впрочем, и многих других агрегатов и устройств, что позволяло гибко проектировать компоновку и внешний дизайн автомобилей, а также получать экономию дорогостоящих металлов.

Удовлетворение перечисленных требований путем совершенствования конструкции и технологии производства генераторов постоянного тока, учитывая низкую надежность и малый срок службы щеточно-коллекторного узла, а также габаритные размеры и массу генераторов постоянного тока, стало неосуществимо. Поэтому было выбрано новое направление в развитии автомобильных генераторов – создание генераторов переменного тока.

Название «генератор переменного тока» несколько условно, и касается в основном особенностей конструкции генератора, поскольку они оснащены встроенными полупроводниковыми выпрямителями и питают потребители постоянным (выпрямленным) током.
В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллекторный узел, осуществляющий выпрямление переменного тока, полученного в обмотках якоря.
Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный и надежный выпрямитель на полупроводниковых диодах, в котором отсутствовали механические детали и узлы, подверженные износу и отказам.

***

Преимущества и недостатки генераторов переменного тока

К основным преимуществам генераторов переменного тока по сравнению с генераторами постоянного тока можно отнести следующие свойства:

  • при одинаковой мощности их масса в 1,8…2,5 раза меньше, причем примерно в три раза меньше расходуется ценного цветного металла – меди;
  • при одинаковых габаритах генераторы переменного тока выдают большую мощность;
  • ток начинает вырабатываться при меньшей частоте вращения ротора;
  • проще схема и конструкция регулирующего устройства вследствие отсутствия элемента ограничения силы тока и реле обратного тока;
  • проще и надежнее конструкция токосъемного устройства, особенно, в бесконтактных генераторах переменного тока;
  • меньше эксплуатационные затраты из-за высокой надежности работы и увеличения срока службы.

С практической точки зрения преимущества генератора переменного тока проявляются в том, что вырабатываемый им ток снимается с неподвижных обмоток, закрепленных на корпусе-статоре. Обмотка возбуждения, выполненная на вращающемся роторе, существенно легче неподвижных обмоток статора, поэтому ротор можно вращать с большей скоростью, не опасаясь явлений дисбаланса вращающихся масс. Да и ток возбуждения в этом случае подвести проще, поскольку он небольшой. В результате щетки и контактные кольца служат дольше.

Кроме того, генератор постоянного тока, в отличие от генератора переменного тока, начинает вырабатывать ток при относительно большой частоте вращение якоря. По этой причине для его полноценного функционирования, например, на холостых оборотах двигателя, необходимо значительное передаточное число привода, что в дальнейшем (на рабочей частоте коленчатого вала) может привести к дисбалансу (из-за значительной массы якоря), износу подшипников и элементов привода генератора.

Определенное преимущество генераторов переменного тока проявляется, также, в том, что при необходимости получения высокого напряжения (например, для питания высоковольтных потребителей), достаточно использовать небольшой трансформатор. Увеличить напряжение постоянного тока таким способом не удастся. Несмотря на то, что в автомобильных бортовых сетях необходимость получения высокого напряжения возникает крайне редко, такую возможность нельзя сбрасывать со счетов.

Основные недостатки генератора переменного тока — необходимость выпрямления вырабатываемого им тока, а также некоторое рассеивание мощности в окружающих ротор и статор металлических деталях из-за возникновения вихревых и реактивных токов в переменном электромагнитном поле. Тем не менее, достоинства генераторов переменного тока с лихвой окупают отмеченные недостатки.

Первые автомобильные генераторы переменного тока были спроектированы для работы с отдельными селеновыми выпрямителями и вибрационными регуляторами напряжения. Селеновые выпрямители имели значительные размеры, и их приходилось размещать отдельно от генератора, в местах, где обеспечивалось хорошее охлаждение. Для присоединения такого выпрямителя к генератору требовалась дополнительная проводка.
Кроме того, селеновые выпрямители были недостаточно теплостойки, и допускали максимальную рабочую температуру не выше +80 ˚С.
По этим причинам в дальнейшем от селеновых выпрямителей отказались, и стали применять кремниевые диоды, которые были менее габаритны, обладали хорошей теплостойкостью, что позволяло размещать их непосредственно в генераторе.

На смену вибрационным регуляторам напряжения пришли сначала контактно-транзисторные, а затем бесконтактные на дискретных элементах и бесконтактные интегральные регуляторы.
Габаритные размеры интегральных регуляторов позволяют встраивать их в генератор, который совместно со встроенными регулятором и выпрямительным блоком называется генераторной установкой.

***

Принципиальное устройство генератора переменного тока

На рис. 1 представлена упрощенная схема генератора переменного тока, который состоит из двух основных частей: статора с неподвижной обмоткой, в которой индуцируется переменный ток, и ротора, создающего магнитное поле.

Полюсы ротора поочередно проходят мимо неподвижных катушек статора, размещенных на пазах с внутренней стороны корпуса генератора. При этом изменяется направление магнитного потока, а, следовательно, и направление индуцируемой в катушке ЭДС.

Обычно число полюсов магнита на роторе и число катушек в корпусе позволяет получить трехфазный ток. У трехфазных генераторов обмотки имеют одну общую точку, где соединяются их концы, поэтому такая схема соединения называется «звездой», а общая точка обмотки – нулевой точкой.

Вторые концы обмоток присоединяют к двухполупериодному выпрямителю. Магнитное поле ротора может создаваться постоянным магнитом или электромагнитом. В последнем случае к обмотке возбуждения электромагнита подводится постоянное напряжение.

Применение в роторе электромагнитов усложняет конструкцию генератора, так как необходимо подводить напряжение к вращающейся детали – ротору, но в этом случае возможно регулирование напряжения изменением частоты вращения ротора. Кроме того, магнитные свойства постоянных магнитов существенно зависят от их температуры.

Более подробно устройство и работа автомобильного генератора переменного тока приведены на следующей странице.

***



Бесконтактные генераторы с электромагнитным возбуждением

Для автомобильных генераторов надежность и срок службы определяются тремя факторами:

  • качеством электрической изоляции;
  • качеством подшипниковых узлов;
  • надежностью токосъемных (щеточно-контактных) устройств.

Первые два фактора зависят от уровня развития смежных производств. Третий фактор может быть исключен путем использования бесконтактных генераторов, имеющих более высокую надежность и ресурс, чем контактные генераторы, использующие щеточно-контактные токосъемные устройства. Это стимулировало создание автомобильных бесконтактных генераторов переменного тока с электромагнитным возбуждением – индукторных генераторов и генераторов с укороченными полюсами.

К бесконтактным генераторам с электромагнитным возбуждением относятся индукторные генераторы и генераторы с укороченными клювами. Работает генератор следующим образом. Обмотка возбуждения, по которой протекает постоянный ток, создает в магнитной системе поток, который при вращении ротора изменяется по величине без изменения знака. Этот поток замыкается, проходя через воздушные зазоры между валом и элементами ротора, зубцы которого выполнены в виде звездочки, воздушный зазор между ротором и статором, магнитопровод статора и крышку генератора.

Изменение магнитного потока в якоре при вращении ротора происходит за счет изменения магнитного сопротивления воздушного зазора между зубцами статора и ротора.
Магнитный поток Ф у индукторных генераторов пульсирующий. Магнитный поток в воздушном зазоре периодически изменяется от Фmах, когда оси зубцов ротора и статора совпадают, до Фmin, когда оси зубцов ротора и статора смещены на угол 180˚ электрических градусов. Таким образом, магнитный поток имеет среднюю постоянную и переменную составляющую с амплитудой

Фпер = 0,5 (Фmах — Фmin)

3убец и впадина ротора (индуктора) генератора образуют пару полюсов, поэтому частота тока якоря в индукторе генератора может быть определена по формуле:

f = zn/60,

где z- число зубцов ротора.

В генераторах с укороченными полюсами бесконтактность достигается за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения с помощью немагнитной обоймы. Полюсы клювообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части ротора. В процессе вращения ротора магнитный поток возбуждения пересекает витки обмотки статора, индуцируя в них ЭДС.

Генераторы с укороченными полюсами просты по конструкции, технологичны. Роторы таких генераторов имеют малое рассеяние.
К недостаткам можно отнести несколько большую, чем у контактных генераторов, массу при той же мощности. Также следует отметить трудность крепления обмотки возбуждения и обеспечения жесткости и механической прочности ее крепления.

Применение на автомобилях существующих конструкций индукторных генераторов долго сдерживалось следующими трудностями:

  • невысокие удельные показатели;
  • повышенный уровень пульсации выпрямленного напряжения;
  • повышенный уровень шума.

Дальнейшее совершенствование конструкции и устранение вышеперечисленных недостатков позволило использовать индукторные генераторы переменного тока на автомобилях.

Впервые бесщеточные генераторы с укороченными полюсами 45.3701 и 49.3701 были использованы на автомобилях марки «УАЗ».

***

Небольшой видеоролик позволит наглядно понять основные принципы работы и устройство автомобильного генератора переменного тока.

***

Устройство и работа генератора автомобиля ВАЗ


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

1.) Назвать основные части генератора постоянного тока и объяснить их назначение.

Генераторы и двигатели постоянного тока устроены одинаково.

Основные части машины: неподвижный статор, вращающийся якорь и щеточно-коллекторный узел. Статор (рис. 1, а) состоит из станины, главных и дополнительных полюсов с обмотками. Станина1представляет собой полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности которого укрепляются главные2и дополнительные полюса3. На главных полюсах2размещается обмотка возбуждения4, которая питается постоянным током и служит для создания основного магнитного поля, постоянного во времени и неподвижного в пространстве. Дополнительные полюса3со своей обмоткой5предназначены для уменьшения искрения на коллекторе.

Рис. 3.1. Устройство генератора постоянного тока

2.) Объяснить принцип работы генератора постоянного тока.

При работе генератора используются явления электромагнитной индукции и механического действия магнитного поля на проводник с током. Генератору необходимо сообщить механическую энергию, для чего якорь приводится во вращение первичным двигателем. Кроме того, необходимо создать магнитное поле. Для этого по обмотке возбуждения пропускают постоянный ток. При вращении якоря в магнитном поле в его обмотке наводится ЭДС, пропорциональная величине магнитного потока и частоте вращения якоря.

,

где – конструктивный коэффициент ЭДС.

Если к щеткам генератора подключить нагрузку, то под действием ЭДС в цепи якоря появится ток . Ток якоря взаимодействует с магнитным полем, возникают электромагнитные силы и момент, направленный противоположно вращению якоря. Поэтому он является тормозным и преодолевается первичным двигателем.Величина момента пропорциональна магнитному потоку и току якоря.

3.) Как происходит самовозбуждение генератора? в каких случаях самовозбуждение невозможно?

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на три группы: генераторы независимого возбуждения, генераторы с самовозбуждением, генераторы с постоянными магнитами.

У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет электрического соединения с обмоткой якоря и питается от постороннего источника постоянного тока (рис. 2).

У генератора с самовозбуждением обмотка возбуждения питается от якоря, и генератор не нуждается в постороннем источнике питания. По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

При параллельном возбуждении обмотка возбуждения соединяется параллельно с обмоткой якоря. Самовозбуждение обычно осуществляется при холостом ходе генератора.

4.) Что такое реакция якоря, как она влияет на работу генератора, как ее компенсировать?

Реакция якоря — воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря электрической машины, на её главные полюса.

Наиболее эффективным средством уменьшения влияния реакции якоря является компенсационная обмотка. Она укладывается в специальные пазы главных полюсов и включается последовательно в цепь якоря. Магнитное поле компенсационной обмотки направлено встречно и, как следует из ее названия, компенсирует магнитное поле якоря. Ток компенсационной обмотки равен току якоря, поэтому компенсация происходит при всех режимах от холостого хода до полной нагрузки

Тяговый генератор постоянного тока

На большинстве отечественных тепловозов установлены тяговые генераторы постоянного тока. Хотя они имеют различные технические характеристики, основные конструктивные элементы аналогичны друг другу. Генератор ГП-311Б (рис. 2) установлен на тепловозах типа ТЭ10, наиболее распространенных на сети дорог, поэтому технология его

Рис. 2. Тяговый генератор ГП-311Б:

1 — подшипниковый щит; 2 — крышки подшипника; 3 — роликовый подшипник; 4 ~ лабиринтные кольца; 5 — съемная ступица; 6 — щеткодержатели; 7 — поворотная траверса; 8 — станина; 9 — главный полюс; Ю — якорь; Л — добавочный полюс; 12 — коллектор ремонта рассмотрена подробно, а по другим генераторам приведены только особенности их ремонта и содержания.

Основным несущим элементом тягового генератора является станина 8, к которой крепятся главные 9 и добавочные 11 полюсы, подшипниковый щит 1, соединительные провода и шины. Генератор установлен на поддизельной раме с помощью двух лап, приваренных к станине. В каждой лапе имеются отверстия для болтов крепления генератора и резьбовые отверстия для отжимных болтов, применяемых при отсоединении генератора от дизеля.

Якорь 10 генератора вращается в роликовом подшипнике 3, установленном в подшипниковом щите 1 и закрытом с двух сторон лабиринтными кольцами 4 с крышками 2. На подшипниковый щит крепится поворотная траверса 7 с зубчиками, к которой через изоляторы прикреплены бракеты с щеткодержателями 6 и щетками. Якорь с коленчатым валом дизеля соединен полужесткой муфтой (дизели типа Д100, Д40 и др.) или жесткой (дизели типа ПД). Противоположная от дизеля часть вала имеет конус, на который насаживают муфту для соединения с распределительным редуктором.

В процессе эксплуатации тепловозов имеют место отказы тяговых генераторов. Одна из основных причин отказов — несоблюдение технологии содержания генераторов в депо. В табл. 3 приведены основные причины появления неисправностей тяговых генераторов. Как видно из таблицы, многих неисправностей можно было бы избежать, если бы локомотивные бригады и слесари депо своевременно и в полном объеме выполняли требования технологии обслуживания и ремонта.

Порядок снятия тягового генератора с тепловоза. При крупноагрегатном методе ремонта на текущем ремонте ТР-3 тяговый генератор отсоединяют от дизеля после снятия дизель-генераторной установки с тепловоза. В ряде депо из-за отсутствия мостовых кранов грузоподъемностью 30 т тяговый генератор снимают с тепловоза отдельно от дизеля. Эту операцию вынуждены выполнять и при обнаружении неисправностей генератора, устранение которых возможно только после его снятия с тепловоза.

В таких случаях на тепловозах типа ТЭ10 демонтируют вентилятор охлаждения генератора с приводным редуктором и нагнетатель второй ступени с охладителем наддувочного воздуха, рассоединяют полу-жесткие муфты между валом якоря, коленчатым валом дизеля и промежуточного вала. Во избежание касания якоря о полюса, что может повредить изоляцию, между якорем и сердечниками полюсов прокладывают картон.

Работу ведут в такой последовательности: отсоединяют токоведущие кабели, вынимают конические штифты, отвертывают болты крепления к поддизельной раме, отжимными болтами приподнимают станину и мостовым краном снимают генератор через верхний люк кузова.

Разборка тягового генератора. На участке ремонта электрических машин генератор перед разборкой в специальной камере продувают

Неисправность

| Основная причина

Пониженное сопротивление изоляции

Попадание грязи, масла, влаги

Пробой изоляции на корпус

Пониженное сопротивление или механические повреждения изоляции, а также выгорание изоляции от образовавшейся внутри машины дуги (перекрытия, перебросы)

Перекрытие по коллектору (может быть различной интенсивности вплоть до кругового огня и может сопровождаться перебросами дуги на корпус)

Загрязнение и замасливание коллектора, скопление угольной пыли и осколков щеток между коллекторными пластинами при механических повреждениях или неравномерной выработке коллектора

Нарушение коммутации

Электрические причины: сдвиг щеток с нейтрали, нарушение в цепи добавочных полюсов, работа при неисправных (сколотых или сильно изношенных) щетках; механические причины: нарушение правильной формы коллектора, попадание посторонних предметов

Межвитковые замыкания в обмотках

Нарушение целостности изоляции при механических повреждениях

Распайка петушков

Чрезмерный перегрев из-за нарушения режима работы вентиляции

Выход из строя роликовых подшипников

Несвоевременное смазывание, разрушение сепаратора или смятие роликов от попадания посторонних предметов, проворачивание внутреннего кольца из-за некачественного монтажа

сухим сжатым воздухом, устанавливают на специальную подставку и очищают наружную поверхность от пыли и грязи обтирочными концами, смоченными в керосине, а затем вытирают насухо. Снимают крышки коллекторной камеры и осматривают генератор внутри, оценивая состояние рабочей поверхности коллектора, щеткодержателей, катушек полюсов, соединительных шин и др.

Чтобы определить объем ремонта, помимо осмотра, замеряют сопротивления изоляции генератора до разборки. Сначала оценивают сопротивление изоляции общей цепи, состоящей из цепей якоря и добавочных полюсов. Если сопротивление такой цепи нормальное, то дальнейшие замеры не производят. В случае значения меньше нормы — проверяют сопротивление каждой из цепей для выяснения имеющихся повреждений.

Рис. 3. Скоба и подставка для выемки якоря генератора:

I — деревянная прокладка; 2 — рым; 3 —скоба; 4 —лапы; 5 — подссавка

Проверив сопротивления изоляции, тяговый генератор подготавливают к разборке — отсоединяют токопроводящие провода и выводы добавочных полюсов, извлекают щетки из щеткодержателей, подсоединяют Г-образную скобу (рис. 3) к фланцу якоря. Разборка тягового генератора сводится к выемке якоря из станины и выпрессовке подшипникового щита. Для этого ослабляют болты, стягивающие наружную и внутреннюю крышки подшипника, отвертывают болты, крепящие съемную ступицу подшипника, выпрессовывают ее из подшипникового щита и снимают. Якорь вынимают из станины с применением Г-образной скобы. При выемке обязательно между станиной генератора и скобой кладут деревянную прокладку.

Якорь вынимают краном в горизонтальном положении, осторожно, не касаясь катушек полюсов, укладывают на специальную подставку с мягкой подложкой и отсоединяют скобу. Отвертывают болты, крепящие подшипниковый щит, и отжимными болтами выпрессовывают щит из станины. Перед выпрессовкой щита необходимо убедиться в наличии контрольных меток на станине и щите. Если меток нет, то следует отметить взаимное расположение щита и станины, что при сборке даст возможность монтировать щит в станину в прежнем положении. Выпрессовку производить с равномерным усилием, без перекосов, не прибегая к ударам.

В процессе разборки генератора следует выполнять меры предосторожности во избежание повреждения изоляции обмотки якоря, катушки полюсов и выводных кабелей. Снятые узлы и детали, которые не содержат изоляционных материалов, очищают в моечной машине.

Перед разборкой на основных узлах и деталях генератора (якорь, подшипниковый щит, ступица и крышка подшипника, щеткодержатели и основные крепежные детали) выбивают номер для последующей сборки с той же станиной. Допускается замена отдельных узлов и деталей при выходе их из строя, когда невозможно восстановить их в объеме данного вида ремонта.

После разборки замеряют посадочные места: горловины станины; наружный диаметр подшипникового щита; отверстие под съемную ступицу в подшипниковый щит; наружный и внутренний диаметры съемной ступицы.

По полученным размерам определяют зазор посадки подшипникового щита в горловину станины и натяг или зазор посадки ступицы и крышки в подшипниковый щит. Кроме того, проверяют состояние резьбовых отверстий в станине, подшипниковом щите, ступице и крышке подшипникового щита, диаметры нерезьбовых (проходных) отверстий в опорных лапах, подшипниковом щите и ступице, толщины ступицы и подшипникового щита (по оси отверстий). Проведение контрольных замеров позволяет принять решение о целесообразности ремонта этих сборочных единиц.

Станина, главные и добавочные полюсы. После разборки станину краном устанавливают на тележку продувочной камеры и обдувают сухим сжатым воздухом. Затем возвращают на рабочую позицию, где производят очистку, осмотр и освидетельствование механической и электрической части станины. Очистку выполняют обтирочными концами, смоченными в керосине, а затем вытирают насухо. Катушки главных и добавочных полюсов, соединительные и выводные провода, шину пусковой обмотки обтирают салфетками, смоченными в бензине. Осмотр станины на выявление трещин выполняют при помощи лупы семикратного увеличения и обстукивания молотком, обращая особое внимание на горловину под подшипниковый щит, сварные швы у опорных лап и ушки для подъема генератора. При обнаружении трещины заваривают.

Проверяют резьбовые отверстия (М24, М36, М8) и, если резьба забита или сорвана, ее восстанавливают метчиком. При невозможности восстановить резьбу отверстия заваривают, размечают и сверлят новые, в них нарезают резьбу.

В процессе эксплуатации пыль от изнашивания щеток со взвешенными мельчайшими частицами масла и топлива в охлаждающем воздухе скапливается на катушках полюсов, удалить которую обычно обдувкой не всегда удается. В таких случаях очищают магнитную систему с применением волосяных щеток с последующей обдувкой сжатым воздухом. У очищенных катушек полюсов мегаомметром проверяют сопротивление изоляции. Сопротивление ИЗОЛЯЦИИ должно быть не менее 3 МОм. Один из выводов мегаомметра соединяют с выводом катушки главного или добавочного полюса, а другой — со станиной. Если сопротивление изоляции менее 3 МОм, станину подвергают сушке в сушильной печи. Если после сушки сопротивление изоляции будет также менее 3 МОм, проверяют обмотку на влажность. При влажной изоляции станину продолжают сушить, а при влажности в допустимых пределах выявляют катушку, которую следует заменить. Если сопротивление изоляции близко к нулю, то, проверяя последовательно (метод исключения), определяют катушку с низшим сопротивлением.

Добавочные полюсы соединены между собой в две параллельные группы. Чтобы определить, в какой из групп имеет место неисправная катушка, проверяют раздельно каждую группу, т. е. рассоединяют катушки внутри группы на две части, а далее по одной в группе, исключая каждый раз из проверки исправные. Проверяют катушки на отсутствие межвитковых замыканий. При повышенном значении сопротивления выявляют место неплотного контакта в межкатушечных соединениях или внутри катушек путем замера сопротивления каждой катушки.

Катушку, имеющую низкое сопротивление изоляции или витковое замыкание, снимают. Для этого станину устанавливают вертикально привалочной поверхностью к дизелю вверх, разъединяют межполюсные соединения, отвертывают болты и, захватив специальным ремнем, катушку краном вынимают из станины. Далее полюсы разбирают и катушки очищают от загрязнений салфеткой, смоченной в бензине. Катушка добавочного полюса имеет только два крайних изолированных витка, а остальные выполнены из голой меди. Поэтому загрязнение, особенно между витками, между сердечником и катушкой может вызвать низкое сопротивление и межвитковые замыкания. Ремонт добавочных полюсов в депо сводится в основном к очистке, сушке и покрытию изоляционной эмалью. Повреждения катушек главных полюсов чаще всего происходят из-за загрязнения в углах между отбортовкой металлического каркаса, на который намотана обмотка независимого возбуждения, в местах прилегания его к станине. Для очистки этих мест от загрязнения борты стального каркаса отгибают, места эти промывают бензином и сушат в печи, в горячем состоянии (температура 70-80 °С) напрессовывают на сердечник и бурты вновь отгибают на катушку.

Якорь. После выемки якорь обдувают сухим сжатым воздухом в продувочной камере и переставляют на стеллаж для очистки и проверки состояния его деталей. Электрические части якоря протирают салфетками, смоченными в бензине, коллектор — сухими салфетками, а механические части (вал, внутреннее кольцо подшипника, крышку подшипника, заднюю нажимную шайбу и др.) — концами, смоченными в керосине, и затем сухими. Выступающую часть вала подвергают магнитному дефектоскопированию. При обнаружении трещин якорь отправляют на ремонтный завод.

Подшипник допускают к дальнейшей эксплуатации, если за время работы, предшествующей разборке, не было замечаний по его работе и при осмотре подшипник легко проворачивается, без заедания и стопорения, а также если в его деталях не обнаружено таких дефек-

Рис. 4. Механический съемник для снятия заднего уплотнительного кольца: 1 — винт; 2 — ребро; 3 — пята; 4 — бо лг; 5 — кольцо тов, как раковины, следы коррозии по беговой дорожке, трещины, сколы, задиры, цвета побежалости и лыски, а на рабочих поверхностях — следы шелушений или рифлености, вмятины, выкрашивания и глубокие риски, требующие зачистки. При каких-либо отклонениях от нормы роликовый подшипник снимают с вала со съемом или без съема внутреннего кольца. Все детали подшипника ремонтируют в депо в отделении по ремонту роликовых подшипников.

Разборку подшипника производят, как правило, без съема внутреннего кольца, а со съемом — только в случае необходимости проверки шейки вала либо дефектов, имеющихся на внутреннем кольце.

При демонтаже внутреннего кольца роликового подшипника снимают переднее уплотнительное кольцо. Уплотнительное и внутреннее кольца подшипника снимают при помощи индукционных нагревателей (для каждого кольца свой тип нагревателя). Нагрев производят за 30-60 с до температуры 100-120 °С. Во время нагрева следят, чтобы внутреннее кольцо подшипника снималось с вала якоря немедленно при появлении его ослабления, чтобы недопустить перегрев кольца. Заднее уплотнительное кольцо снимают (при трещинах и ослаблении крепления на валу) механическим резьбовым съемником (рис. 4).

Конус вала якоря проверяют калибром по краске. Внутреннюю поверхность конусного калибра покрывают тонким слоем краски и одевают его плотно на конус. После снятия калибра по отпечаткам краски на конусе вала определяют площадь прилегания калибра к конусу, которая должна быть не менее 75 % притирочной поверхности. Если площадь прилегания меньше, притирают выявленные на конусе выпуклости стеклянным порошков и повторно проверяют.

Разрешается оставлять на конусной части вала отдельные вмятины или риски общей площадью не более 20 % посадочной поверхности конуса и глубиной не более 1,5 мм. После проверки по краске насаживают муфту на конус вала и замеряют расстояние от торца вала до выступа муфты под гайку, чтобы убедиться, что после горячей посадки муфты останется место для натяга гайки. В случае предельного износа конуса или наличия вмятин и рисок более допустимых, производят вибродуговую наплавку поверхности конуса под слоем флюса с последующей механической обработкой.

При снятии переднего уплотнительного и внутреннего колец подшипника замеряют шейки вала для подборки деталей при последующей их сборке по натягу. Восстановление натягов при необходимости для посадки уплотнительного и внутреннего колец подшипника производят одним из следующих способов:

полимерными пленками из эластомера ГЭН-150В, который наносят на шейку вала. В этом случае толщина наносимого слоя должна быть не более 0,2 мм на сторону;

цинкованием (наносят на внутреннюю поверхность кольца), при отложении цинка до 0,1 мм на диаметр кольца дополнительная обработка на требуется, при слое цинка более 0,1 мм поверхность следует слегка зачистить шлифовальной шкуркой;

вибродуговой наплавкой шеек вала под слоем флюса. О проведении наплавочных работ на валу тягового генератора делают отметку в паспорте генератора с указанием фамилии сварщика и даты наплавки. После вибродуговой наплавки вал дефектоскопируют. При обнаружении поперечных трещин любого размера и числа вал заменяют;

напрессовкой переходной ремонтной втулки. Для этой цели обтачивают шейку (рис. 5). Втулку изготавливают из поковки либо из стальной цельнотянутой трубы марки 20ХНЗА с натягом по валу 0,06-0,08 мм. Для обеспечения плотной посадки втулки по галтели вала обязательно выполняют закругления внутреннего диаметра втулки по ее концам под радиус 3 мм. Втулку нагревают до температуры 160-180 °С и насаживают на вал якоря. После остывания на воздухе вал протачивают- на станке до соответствующего диаметра

Рис. 5. Восстановление натяга с помощью переходной втулки: а — шейка вала; б — втулка; в — втулка на шейке шейки под посадку внутреннего кольца роликового подшипника. Затем протачивают торец втулки для обеспечения размера от торца вала до конца шейки под уплотнительное кольцо;

электронаплавкой посадочной поверхности уплотнительных колец. О проведении наплавки, так же как и в случае восстановления вала вибродуговой наплавкой, делают запись в паспорте генератора.

Резьбу на торце вала якоря восстанавливают двумя способами: срезают старую резьбу и нарезают ремонтную; срезают старую резьбу на глубину 2 мм на сторону, электродуговым способом заплавляют стороны, растачивают и нарезают резьбу. Об этой операции делают соответствующую запись в паспорте генератора.

Перед посадкой на вал внутреннего кольца роликоподшипника, заднего и переднего уплотнительных колец замеряют диаметры посадочных поверхностей под посадку подшипника (шейки вала и внутреннего диаметра внутреннего кольца) по трем направлениям под углом 120° и для определения натяга берут средний из трех размеров.

Для наиболее удовлетворительных условий работы подшипникового узла необходимо производить посадку подшипника I группы на вал I группы (например, для тяговых генераторов ГС-311 диаметр вала 130,040 — 130,025 мм, а подшипника — 130,00 — 129,985 мм) и на вал II группы подшипники И группы (вал 130,025 — 130,013 мм, подшипник 129,988 — 129,970 мм).

Замер колец, восстановленных эластомером ГЭН-150В, производят не ранее, чем через 2 ч после нанесения пленки.

Для посадки заднее и переднее уплотнительные кольца нагревают до температуры 140-160 °С и горячее кольцо одевают на вал до упора, используя монтажный стакан с двумя ручками. Роликовый подшипник нагревают в ванне с минеральным маслом до температуры 100-120 °С и одевают на вал до упора в уплотнительное кольцо. Остывшие кольца осматривают на отсутствие трещин.

При сборке роликового подшипника на валу якоря вставляют пять роликов подряд в сепаратор, который устанавливают на внутреннее кольцо. Затем вставляют еще один ролик (шестой) в среднее гнездо сепаратора, расположенное диаметрально противоположно установленным ранее пяти роликам, одевают наружное кольцо и вставляют в гнезда недостающие ролики. При установке наружное кольцо поворачивают (так же как и при снятии) на наибольший угол по отношению к внутреннему кольцу, чтобы наружное кольцо могло пройти через пустые гнезда сепаратора. После сборки проверяют радиальный зазор щупом, помещая его между роликом и внутренним кольцом в его верхней части (рис. 6).

Коллектор якоря осматривают, замеряют его диаметр, выработку под щетками и глубину продорожки между коллекторными пластинами. Забоины, задиры, местные выжиги глубиной до 0,5 мм и износ устраняют проточкой коллектора на токарном станке. Перед проточкой проверяют биение вала, которое должно быть не более 0,4 мм со стороны коллектора и не.более 0,5 мм — с противоположной стороны.

Рис. 6. Места измерения I радиального зазора в роликовых подшипниках

Рабочую поверхность коллектора протачивают с минимальным снятием металла.

Следует иметь в виду, что при любых видах механической обработки коллектора с него снимается поверхностная (оксидная) пленка, называемая „политура”. Цвет и рисунок политуры характеризуют общее состояние электрической машины. Нормально отполированная поверхность имеет равномерный темно-коричневый цвет с фиолетовокрасноватым или каштановым оттенком. Удаление политуры приводит к ухудшению коммутации. Поэтому рабочую поверхность коллектора протачивают и полируют в случае необходимости, т.е. если не удается снять загрязнение или подгар чистой салфеткой, смоченной в бензине.

При продорожке коллектора на станке-полуавтомате для надежного попадания фрезы в межламельную канавку производят разделку коллекторных пластин с торца коллектора трехгранным напильником под углом 15-20°. Продорожку изоляции ведут на глубину 1,0 мм, не допуская подрезки стенок пластин. После снятия фаски 0,3×45° по всей длине рабочей части коллектора, удаляют остатки миканита, снимают заусенцы, коллектор шлифуют шлифовальной шкуркой или абразивными брусками типа Р-17.

Обмотку якоря проверяют на межвитковое замыкание, обрыв витков и качество пайки петушков-методом падения напряжения, сравнивая падение напряжения между каждой парой соседних коллекторных пластин. Восстановление пайки обмотки в петушках выполняют так, чтобы исключалось попадание капель или протекание припоя за петушки во избежание закорачивания коллекторных пластин. После пайки зачищают запаянные места напильником.

При осмотре якоря обращают внимание на состояние бандажа. Технология осмотра и ремонта бандажа подробно описана в главе III. Динамическую балансировку якоря установкой или снятием балансировочного груза производят во всех случаях ремонта тягового генератора с разборкой.

Щеткодержатели. Для замера сопротивления изоляции токособирающих шин и подсоединенных к ним бракетов с изоляторами относительно траверсы подшипниковый щит устанавливают бракетами вверх на специальной подставке. Сопротивление изоляции, замеряемое мегаомметром на 1000 В, должно быть не менее 5 МОм. При заниженном или нулевом сопротивлении отсоединяют бракеты от токосборной шины и замеряют сопротивление изоляции у каждого бракета с изоляторами в отдельности. Сопротивление изоляции должно быть не менее 50 МОм (замер производят мегаомметром на 2,5 кВ). При сопротивлении изоляции менее нормируемого значения бракеты с изоляторами и щеткодержателями подлежат снятию с траверсы для сушки. Сушку производят в шкафу при температуре 110-130 °С с последующей проверкой электрической прочности изоляции, которую проверяют напряжением 3500 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин.

При обнаружении в корпусе бракета трещины, захватывающей более 30 % сечения, бракет демонтируют с подшипникового щита (предварительно снимают щеткодержатели). Заварку трещины выполняют газосваркой, разделав трещину и засверлив ее концы сверлом диаметром 5- 6 мм.

Изоляторы с трещинами и отколотыми краями заменяют. Следы перебросов огня на изоляторе зачищают шлифовальной шкуркой с последующей протиркой салфеткой, смоченной в бензине. Поврежденную изоляцию шин восстанавливают наложением ленты из стеклола-коткани, пропитанной в лаке. Изолированную шину покрывают тремя слоями эмали.

Корпуса щеткодержателей проверяют на наличие оплавлений, трещин, износа окна под щетку и отверстий под ось. Небольшие оплавления корпуса опиливают, не снимая щеткодержатель с бракета. При трещинах, большом износе окна или отверстия щеткодержатель снимают с бракета и ремонтируют. один из роликов приподнимают латунной стамеской с торца внутреннего подшипника, а другой стамеской ролик выталкивают из гнезда сепаратора,, предварительно повернув наружное кольцо подшипника на возможно больший угол относительно внутреннего. Таким порядком все ролики извлекают и наружное кольцо снимают. Ролики с каждой дорожки (подшипник сферический двухрядный) укладывают раздельно, чтобы при сборке подшипника ролики были установлены на свою дорожку.

Осмотр и ремонт подшипников производят в отделении по ремонту роликовых подшипников. Подшипники очищают, тщательно осматривают, каждый ролик при этом поворачивают и осматривают по всей поверхности. Проверяют состояние сепараторов и их заклепок, осматривают кольца и их беговые дорожки, замеряют зазоры. При разборке ролики и кольца подвергают магнитному контролю, после чего все детали размагничивают. Подшипники, имеющие предельные износы рабочих поверхностей, трещины и деформации сепаратора, раковины, шелушение, трещины и отколы роликов и колец, заменяют. Сепараторы, имеющие ослабшие или оборванные заклепки, ремонтируют.

Сборка тягового генератора. Собирают тяговый генератор в порядке, обратном разборке. Генератор устанавливают на универсальную подставку. К фланцу якоря крепят скобу для ввода его в остов. Заводят якорь краном, установив предварительно между станиной и скобой, полюсами и якорем прокладки. Эту операцию выполняют крайне осторожно во избежание повреждения магнитной системы станины и якоря. Далее запрессовывают подшипниковый щит на подшипник и в станину, обеспечив совмещение рисок на щите и станине, нанесенных на них перед разборкой. Крепление щита к станине производят равномерно с разных сторон во избежание перекоса щита. После установки щита монтируют вентиляционный патрубок.

При сборке тяговых генераторов разрешается замена якоря с петлевой ступенчатой обмоткой якорем с „лягушачьей” обмоткой, при этом необходимо уменьшить зазор между якорем и каждым добавочным полюсом на 2 мм путем постановки четырех прокладок толщиной по 0,5 мм со стороны станины с последующей настройкой коммутации. Отличительным признаком генератора с петлевой обмоткой является пайка выводов обмотки якоря со стороны привода.

Проверка и испытание тягового генератора после ремонта. После ремонта тяговые генераторы проверяют и испытывают на испытательной станции депо с записью параметров в журнал испытаний. Во время испытания фиксируют:

сопротивление изоляции обмоток в холодном состоянии, которое должно быть не менее 20 МОм для всех типов тяговых генераторов постоянного тока;

сопротивление обмоток при температуре наружной среды +20 °С (±10 °С), значение которого для основных типов генераторов должно быть для обмотки якоря 0,00205, 0,00114 и 0,00112 Ом для МПТ 99/47А, ГП-311Б и ГП-312 соответственно. Для этих же типов генераторов сопротивление обмотки возбуждения должно соответствовать 0,985,

0,857 и 0,890 Ом, добавочных полюсов — 0,00147, 0,000865 и 0,000855, пусковой обмотки — 0,0037, 0,00473 и 0,004 Ом;

электрическую прочность витковой изоляции в течение 5 мин напряжением, подаваемым на коллектор, для указанных выше типов генераторов не менее 850, 750 и 630 В соответственно;

сопротивление изоляции обмоток в горячем состоянии для генераторов МПТ 99/47А, ГП-311Б и ГП-312 должно быть не менее 1 МОм;

вибрационное смещение (вибрация) в режиме холостого хода при максимальной частоте вращения якоря для всех типов тягоеых генераторов — не менее 0,07 мм.

Коммутацию проверяют при реостатных испытаниях тепловоза. Монтаж тягового генератора. При крупно-агрегатном методе ремонта тяговый генератор на тепловоз подают в сборе с дизелем, а сборку дизеля с генератором производят в основном пролете цеха текущего ремонта ТР-3. В депо, не имеющих кранов грузоподъемностью 30 т, или в случаях выемки на неплановом ремонте одного тягового генератора, генератор краном подают к верхнему люку тепловоза, опускают на поддизельную раму и придвигают к муфте дизеля, чтобы болты вошли в замаркированные отверстия муфты. Опускать генератор следует осторожно, чтобы не повредить улитку вентилятора, входящую в раму тепловоза.

Для правильного монтажа генератора необходимо в первую очередь отрегулировать положение якоря относительно станины. Для этого снимают крышку подшипника и на съемную ступицу устанавливают глубиномер 9, замеряют расстояние от торца ступицы до наружного кольца подшипника А, которое должно быть 9±1 мм (рис. 7). Взаимное положение якоря и станины регулируют передвижением станины с помощью приспособления, в котором установленные на раме дизеля два упора 1, 2 прикреплены шпильками 3 и 4 с гайками. С другой стороны генератора к раме дизеля при помощи клиньев 6 закрепляют упоры 7 и 8. Перемещение генератора в продольном и поперечном направлениях производят винтами 5.

Определяют зазор между якорем и полюсами. Зазор измеряют со стороны коллектора щупом длиной 500 мм и шириной не более 8 мм. Зазор для главного полюса в пределах 4,2-5,5 мм и для добавочного — 15,5 мм. Разница между наибольшим и наименьшим значениями зазоров в одном генераторе не должна превышать 0,8 мм. Регулировку зазора между якорем и полюсами осуществляют перемещением станины в вертикальном направлении при помощи отжимных болтов, ввернутых в лапы генератора, и установки прокладок.

Проверяют соосность вала якоря с коленчатым валом дизеля приспособлением для контроля биения муфты. Замеры производят в четырех положениях муфты при повороте ее на 360°. При биении более 0,15 мм выполняют дополнительную центровку генератора путем перемещения его по посадочным поверхностям.

Гайки соединительной муфты затягивают последовательно через три болта на четвертый, каждый раз не более одной грани. Далее

Рис. 7. Приспособление для регулировки положения тягового генератора на раме дизеля устанавливают болты в лапы генератора и прикрепляют его к раме дизеля. После крепления лапы генератора штифтуют. Выступание штифтов над поверхностью лап генератора допускается на 1-5 мм.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие характерные неисправности тяговых генераторов постоянного тока и основные причины их появления?

2. В каких случаях тяговый генератор снимают с тепловоза?

3. Как разбирают тяговый генератор?

4. При каких повреждениях и каким образом снимают катушки полюсов?

5. В каких случаях вынуждены снимать внутреннее кольцо роликового подшипника с вала якоря?

6. Каким образом можно восстановить натяг на посадочных поверхностях вала якоря, подшипникового щита?

7. Какой порядок разборки сборки роликового подшипника?

8. Какие параметры тягового генератора постоянного тока проверяют на испытательной станции депо?

9. Каким образом регулируют положение тягового генератора?

⇐Организация ремонта | Ремонт электрооборудования тепловозов | Тяговый генератор переменного тока⇒

NEWS :: Siam Generator

Основные компоненты генератора можно в целом классифицировать следующим образом:

— двигатель

— генератор переменного тока

— топливная система

— система охлаждения и выхлопа

— Система смазки

— Зарядное устройство аккумулятора

— Панель управления

— Основная / рама в сборе

Двигатель

Двигатель является источником механической энергии, подаваемой на генератор.Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности генератора.

Существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при оценке двигателя генератора. Следует проконсультироваться с производителем двигателя для получения полных спецификаций, графиков работы двигателя и технического обслуживания.

Тип используемого топлива — Генераторные двигатели работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан. (в жидкой или газообразной форме) или природный газ Небольшие двигатели обычно работают на бензине, а более крупные двигатели работают на дизельном топливе, сжиженном пропане, пропановом газе или природном газе.Некоторые двигатели также могут работать на двух видах топлива, как дизельном, так и газовом, в двухтопливном режиме.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока, также известный как «генератор», является частью генератора, который вырабатывает энергию от механического входа, обеспечиваемого двигателем. Он состоит из сборки движущихся и движущихся частей, заключенных в корпус машины. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, генерирует электрический ток.

Топливная система

Как правило, топливный бак имеет достаточную емкость, чтобы поддерживать работу генератора в среднем от 6 до 8 часов. В случае небольшого генератора топливный бак является частью основания генератора или установлены. На верхней части рамы генератора Для коммерческого применения может потребоваться построить и установить внешний топливный бак.

Ниже приведены типичные характеристики топливной системы:

— Соединение трубопроводов от топливного бака к двигателю Подающий трубопровод подает топливо из бака к двигателю, а обратный трубопровод подает топливо от двигателя к двигателю. бак.

— Выхлопная труба для масляного бака Топливный бак имеет вентиляционный шланг для предотвращения образования давления или вакуума во время заполнения и слива из бака. При заправке топливом убедитесь, что между форсункой и топливным баком имеется металлический контакт, чтобы избежать искрения.

— переливной штуцер от топливного бака к сливному шлангу Это необходимо для того, чтобы перелив при заполнении бака не пролил жидкость на генераторную установку.

— Топливный насос Перекачка топлива из основной накопительной цистерны в расходную цистерну.Топливный насос обычно электрический.

— Топливный водоотделитель/топливный фильтр Отделяет воду и посторонние частицы от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

— Топливная форсунка Распыляет жидкое топливо и впрыскивает необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Регулятор напряжения

Этот компонент регулирует выходное напряжение генератора. Это процесс регулирования напряжения цикла.Пока генератор не начнет вырабатывать выходное напряжение, эквивалентное возможности работы на полную мощность. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения производит меньше постоянного тока. Когда генератор полностью заработает, регулятор напряжения перейдет в равновесное состояние и будет производить постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полную мощность.

Системы охлаждения и выхлопа

— Система охлаждения Непрерывная работа генератора нагревает компоненты.Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, выделяющегося в процессе. Иногда в качестве охлаждающей жидкости для генератора используется сырая/пресная вода. Но они в основном ограничены такими ситуациями, как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью 2250 кВт и более. Иногда водород используется в качестве охлаждающей жидкости для обмоток статора крупных генераторов. Поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты, водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения с деминерализованной водой в качестве смазки.холод Вот почему рядом с крупными генераторами и небольшими электростанциями часто стоят большие градирни. Для других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартные радиаторы и вентиляторы устанавливаются на генераторную установку и функционируют как первичная система охлаждения.

** Необходимо регулярно и ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости генератора. Систему охлаждения и насос сырой воды следует промывать каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать каждые 2400 часов работы генератора.Генератор следует размещать в открытом, хорошо проветриваемом помещении с достаточным количеством свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы со всех сторон генератора оставалось как минимум 3 фута свободного пространства, чтобы обеспечить свободный поток холодного воздуха**.

Выхлопные газы

Выхлопная система генератора аналогична выхлопной системе. От дизельных или бензиновых двигателей и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо обращаться надлежащим образом. Поэтому крайне важно, чтобы была установлена ​​достаточная вытяжная система для удаления дымовых газов.Этот момент невозможно переоценить, так как отравление угарным газом остается одной из самых распространенных причин смерти в районах, пострадавших от ураганов, поскольку люди часто не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, ковкого чугуна или стали. Глушитель обычно крепится к двигателю с помощью гибкого соединителя, чтобы уменьшить вибрацию и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Необходимо убедиться, что выхлопная система генератора не подключена к какому-либо другому оборудованию.Кроме того, работа генератора должна быть одобрена местными властями или в соответствии с местным законодательством.

Система смазки

Поскольку генератор содержит движущиеся части двигателя, его необходимо смазывать. Для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного времени двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе.

** Уровень смазки необходимо проверять каждые 8 ​​часов работы генератора. Утечки смазочного масла следует проверять и заменять каждые 500 часов работы генератора**.

Зарядка аккумулятора

Зарядное устройство поддерживает аккумулятор генератора заряженным, подавая точное «плавающее» напряжение. Если плавающее напряжение очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Он также полностью автоматический и не требует каких-либо регулировок или изменений каких-либо настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства установлено на 2.33 вольта на ячейку, что является плавающим напряжением. Подходит для свинцово-кислотных аккумуляторов Зарядное устройство имеет отдельный выход постоянного напряжения, который будет мешать нормальной работе генератора.

Панель управления

— электрический запуск и отключение Панель управления автоматическим запуском автоматически запускает генераторную установку при отключении электроэнергии, контролирует работу генератора и автоматически отключается, когда он больше не нужен.

— датчики двигателя Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости.Напряжение аккумуляторной батареи, частота вращения двигателя и период работы. Постоянное измерение и контроль этих параметров позволяет отключать встроенный генератор, когда они пересекают соответствующий пороговый уровень.

— измеритель генератора На панели также имеется измеритель выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

— Прочие органы управления, переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем. (ручной режим, автоматический режим) и многое другое.

Основная часть / рама в сборе

Переносной или стационарный генератор Каждая единица имеет индивидуальный корпус, обеспечивающий опорную конструкцию.Рама также допускает заземление в целях безопасности.

Powered by Froala Editor

Powered by Froala Editor

Powered by Froala Editor

Powered by Froala Editor

Powered by Froala Editor

Parts of Generator: 10 Main Component of Generators

питание от местной сети недоступно. Они часто используются для резервного питания объектов, предприятий или домов во время перебоев в подаче электроэнергии, но их также можно использовать в качестве основного источника питания в районах, где местная электрическая сеть недоступна или труднодоступна, например, при добыче полезных ископаемых и сельском хозяйстве или даже новые разработки и строительство.Таким образом, зная каждую часть генератора, вы сможете лучше подготовиться к тому, что генератор выйдет из строя во время использования. Читайте этот новый блог в Linquip и наслаждайтесь обучением без усилий!

Подробное описание каждой части генератора

Давайте познакомимся с различными частями генератора и их функциями, чтобы получить общее представление о том, из каких компонентов состоят генераторы. Вот список запчастей генератора.

Каждая машина содержит двигатель, который обычно преобразует источник топлива в полезную энергию и позволяет машине двигаться или выполнять свою механическую функцию.По этой причине двигатели иногда называют первичным двигателем машины. В генераторе двигатель использует свой источник топлива (бензин, дизельное топливо, природный газ, пропан, биодизель, воду, канализационный газ или водород) для создания механической энергии, которую генератор преобразует в электричество. Конструкция каждого двигателя генератора направлена ​​на создание максимального запаса электрического тока за счет работы на определенном топливе или других источниках энергии. Некоторые двигатели, обычно используемые в конструкции генераторов, включают поршневые двигатели, паровые двигатели, газотурбинные двигатели и микротурбины.

Генераторы, работающие на топливе, имеют систему хранения и подачи соответствующего топлива в двигатель. В баке хранится достаточно топлива для питания генератора в течение эквивалентного количества часов. Топливная трубка соединяет бак с двигателем, а обратная трубка соединяет двигатель с топливным баком для возврата топлива. Топливный насос подает топливо из бака по топливной трубе к двигателю. Топливный фильтр отфильтровывает любой мусор из топлива перед подачей в двигатель.Топливная форсунка распыляет топливо и впрыскивает его непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Здесь самая сложная часть генератора. Регулятор напряжения служит для регулирования выходного напряжения. Здесь происходит слишком много всего, чтобы объяснять в одной этой статье, поэтому нам, вероятно, понадобится совершенно отдельная статья, чтобы описать весь процесс регулирования напряжения.

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

Подробнее о Linquip

 

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

Генератор переменного тока состоит из множества сложных компонентов, но одним из наиболее важных компонентов является ротор. Это вал, который вращается за счет механической энергии, подаваемой двигателем, вокруг которого закреплено множество постоянных магнитов. При этом создается магнитное поле.

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

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

Система охлаждения предотвращает перегрев генератора.В генераторе выделяется охлаждающая жидкость, которая нейтрализует всю дополнительную тепловую энергию, вырабатываемую двигателем и генератором. Затем охлаждающая жидкость забирает тепло через теплообменник и избавляется от него вне генератора.

Подробнее о Linquip

 

Выхлопная система собирает горячие газы, образующиеся при сгорании, и направляет их в атмосферу. Кроме того, это также помогает уменьшить шум, вызванный высокоскоростным потоком этих газов.Система впуска воздуха работает вместе с выхлопной системой в двигателях с турбонаддувом, направляя свежий воздух через фильтры в цилиндры.

Эта часть генератора крепится к двигателю. Он прокачивает масло через двигатель, чтобы свести к минимуму последствия контакта металла с металлом, который вызывает трение как скольжения, так и трения качения, а также поглощать большое количество выделяемого тепла для достижения плавной работы и продления срока службы внутренних частей двигателя. .

Функционально основной задачей системы смазки является подача чистого смазочного масла под требуемым давлением и его циркуляция внутри двигателя.

Аккумулятор — это устройство для хранения энергии, поставляемой зарядными устройствами. Он хранит эту энергию, преобразовывая электрическую энергию в химическую энергию, а затем в электрическую энергию. Он обеспечивает питание пускового двигателя для запуска двигателя. Он обеспечивает дополнительную мощность, необходимую, когда электрическая нагрузка двигателя превышает подачу от системы зарядки. Он также действует как стабилизатор напряжения в электрической системе, выравнивая скачки напряжения и предотвращая их повреждение других компонентов электрической системы.

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

Каждый генератор должен быть каким-то образом закреплен, и это основная сборочная рама. В нем находится генератор, и на нем собраны все различные части.Он удерживает все вместе и может быть открытой конструкции или закрытой (навесной) для дополнительной защиты и шумоподавления. Наружные генераторы обычно размещаются в водонепроницаемом защитном корпусе для предотвращения повреждений.

Итак, у вас есть подробное описание каждой части генератора, которые работают вместе, чтобы обеспечить электричество. Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, оставив ответ в разделе комментариев. Есть ли какой-либо вопрос, с которым мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших специалистов.

Различные части генератора

Генератор — это машина, используемая для преобразования механической энергии в электричество. Генераторы, работающие от источника топлива, такого как нефть, бензин, ветер или движущаяся вода, создают электрический ток посредством электромагнитной индукции. Генераторы широко используются в качестве резервных источников питания для заводов и больниц, где предприятие может немедленно настроить их на работу в случае отключения основного питания. Коммерческие генераторы, обычно используемые в жилых домах и на малых предприятиях, обычно имеют размер большого гриля для барбекю и удобны для хранения.

TL;DR (слишком длинно, не читал)

Генераторы преобразуют источник топлива в полезную энергию, которую потребители могут использовать в качестве резервного источника питания. Генераторы содержат двигатель, топливную систему, генератор переменного тока и регулятор напряжения, а также системы охлаждения, выхлопа и смазки.

Двигатель

Каждая машина содержит двигатель, который, как правило, является частью машины, которая преобразует источник топлива в полезную энергию и позволяет машине двигаться или выполнять свою механическую функцию.По этой причине двигатели иногда называют первичным двигателем машины. В генераторе двигатель использует свой источник топлива (бензин, дизельное топливо, природный газ, пропан, биодизель, воду, канализационный газ или водород) для создания механической энергии, которую генератор преобразует в электричество. Конструкция каждого двигателя генератора направлена ​​на создание максимального запаса электрического тока за счет работы на определенном топливе или другом источнике энергии. Некоторые двигатели, обычно используемые в конструкции генераторов, включают поршневые двигатели, паровые двигатели, газотурбинные двигатели и микротурбины.

Топливная система

Генераторы, работающие на топливе, имеют систему хранения и подачи соответствующего топлива в двигатель. В баке хранится достаточно топлива для питания генератора в течение эквивалентного количества часов. Топливная трубка соединяет бак с двигателем, а обратная трубка соединяет двигатель с топливным баком для возврата топлива. Топливный насос подает топливо из бака через топливопровод к двигателю. Топливный фильтр отфильтровывает любой мусор из топлива перед подачей в двигатель.Топливная форсунка распыляет топливо и впрыскивает его непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Генератор и регулятор напряжения

Генератор преобразует механическую энергию, вырабатываемую двигателем, в электрический ток. Генератор состоит из статора и ротора (или якоря). Статор представляет собой неподвижную часть, содержащую набор катушек, проводящих электричество. Ротор движется, создавая постоянно вращающееся электромагнитное поле вокруг статора. Генератор вырабатывает электрическое напряжение.Генератор должен регулировать напряжение для получения постоянного тока, подходящего для практического использования.

Системы охлаждения, выхлопа и смазки

Температура компонентов генератора требует регулирования для предотвращения перегрева во время работы. Генераторы могут использовать вентилятор, охлаждающую жидкость или и то, и другое для контроля температуры генератора во время работы. Генератор также будет производить выхлопные газы, поскольку камера сгорания преобразует топливо. Выхлопные системы рассеивают вредные газы, выделяемые генератором во время работы.Генераторы состоят из множества движущихся частей, каждая из которых требует смазки для обеспечения бесперебойной работы. Система смазки поддерживает генератор в хорошем состоянии.

Основные части электрогенератора…

Это отличная статья, дополняющая наши руководства для покупателей генераторов по кабелям питания! Мы поговорим о самых основных частях генератора и о том, как они работают, с помощью аккуратной схемы, на которой можно учиться. Если у вас или у кого-то из ваших знакомых есть генератор, найдите время, чтобы немного узнать о схеме питания, которую вы используете.Продолжайте читать…

________________________________________________________________________________

Основные части генератора:
Генератор состоит из пяти частей. Якорь ( 1a ) состоит из витков проволоки, намотанной на железный сердечник, и именно этот якорь вращается при вращении шкива генератора. Щетки ( 1b ) представляют собой подпружиненные контакты, передающие ток от якоря к электрической системе. Щетки фактически опираются на сегментированное кольцо на одном конце якоря, называемое коллектором ( 1c ).Внутри корпуса генератора находятся катушки возбуждения или обмотки возбуждения ( 1d ). Они состоят из тонкой медной проволоки, обернутой вокруг полевых полюсов, которые, по сути, представляют собой куски мягкого железа.

Ток в катушках или обмотках возбуждения создает магнитное поле, в котором вращается якорь. При проворачивании двигателя якорь ( 1a ) приводится во вращение ремнем вентилятора. При наличии магнитного поля, создаваемого катушками возбуждения ( 1d ), в обмотках якоря индуцируется (создается) напряжение.

Когда напряжение в обмотках якоря ( 1e ) больше, чем в остальной части системы, ток будет течь от обмоток якоря ( 1e ) через коммутатор ( 1c ), через щетки ( 1b ), наконец, достигнув клеммы якоря ( 1e ) генератора (обычно обозначенной буквой «D»). Затем ток течет по проводу, идущему к клемме «D» блока управления или регулятора напряжения.

Объяснение основных частей генератора.Кредиты: MossMotors для изображения.

У нас есть много клиентов, которые повреждают свои генераторы, не понимая, сколько энергии они потребляют, и не понимают конфигурации своего генератора.

Все эти части работают в унисон, чтобы создать энергию, к которой вы собираетесь подключиться. Теперь, когда у вас есть общее представление о частях генератора, вы можете понять, как это влияет на то, какой шнур питания вам нужно купить. У нас есть отличная серия из двух частей:  Покупка подходящих шнуров питания генератора (часть 1)  Проверьте.

Авторы большей части этой статьи принадлежат: MossMotors.com

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

9 компонентов генератора

Генератор состоит из 9 основных компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию.

  1. Двигатель : Является источником входной механической энергии для генератора. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может обеспечить генератор.Есть несколько факторов, которые необходимо учитывать при оценке двигателя вашего генератора. Производитель спецификаций работы двигателя и графиков технического обслуживания.
    • Тип используемого топлива. Генераторные двигатели работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженном или газообразном виде) или природный газ. Двигатели меньшего размера обычно работают на бензине, а двигатели большего размера работают на дизельном топливе, сжиженном пропане, газе пропан или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двух видах топлива: дизельном и газовом.
    • Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV. Двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускной и выпускной клапаны расположены в головке цилиндра двигателя, а не на блоке цилиндров. ОХВ
  1. Генератор переменного тока : известен как «Genhead», составляющий часть генератора, который вырабатывает электрическую мощность из механического входа, подаваемого двигателем. Он содержит сборку неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус.Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, что, в свою очередь, генерирует электричество.
    • Статор – Стационарный компонент, который содержит набор электрических проводников, намотанных на железную руду.
    • Ротор/Якорь – Подвижный компонент, создающий вращающееся магнитное поле за счет 1) индукции, 2) постоянных магнитов, 3) использования возбудителя.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность потенциалов между обмотками этого статора.Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

Ниже приведены факторы, которые необходимо учитывать при оценке генератора переменного тока:

    • a) Металлический корпус в сравнении с пластиковым. Цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора переменного тока. Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к оголению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и представляет опасность для пользователя.
    • Шариковые подшипники
    • по сравнению с игольчатыми подшипниками. Шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.
    • Бесщеточная конструкция
    • . Генератор переменного тока, в котором не используются щетки, требует меньше обслуживания, а также производит более чистую энергию.
  1. Топливная система – Емкость топливного бака обычно достаточна для поддержания работы генератора в среднем в течение 6–8 часов. В случае небольших генераторных установок топливный бак является частью основания генератора. Для коммерческого применения может потребоваться установка внешнего топливного бака. К общим характеристикам топливной системы относятся:
    • Соединение трубопровода от топливного бака к двигателю – подающая линия направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо из двигателя в бак.
    • Вентиляционная трубка для топливного бака – в топливном баке имеется вентиляционная трубка для предотвращения повышения давления или вакуума при повторном сливе бака.
    • Перепускной штуцер от топливного бака к дренажной трубе – требуется для того, чтобы любой перелив во время повторного заполнения бака не привел к попаданию жидкости в генераторную установку
    • Топливный насос — перекачивает топливо из основного бака хранения в расходный бак. Топливный насос обычно имеет электрический привод.
    • Топливный водоотделитель/топливный фильтр — отделяет воду и посторонние частицы от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.
    • Топливная форсунка — распыляет жидкое топливо и впрыскивает необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.
  2. Регулятор напряжения – Регулирует выходное напряжение генератора. Механизм описывается, как каждый компонент регулирует выходное напряжение генератора.Механизм описан ниже для каждого компонента, который играет роль в циклическом процессе регулирования напряжения.
    • Регулятор напряжения: преобразует переменное напряжение в постоянный ток.
    • Обмотки возбуждения: преобразуют постоянный ток в переменный.
    • Вращающиеся выпрямители: преобразуют переменный ток в постоянный.
    • Ротор/якорь: преобразует постоянный ток в переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности.По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения производит меньший постоянный ток. Как только генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, достаточный для поддержания выходной мощности генератора на полном рабочем уровне.

  1. Системы охлаждения и выхлопа – постоянное использование генератора приводит к нагреву его различных компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода выделяемого тепла.
    • Пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но это в основном ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях. Водород можно использовать в качестве хладагента для обмоток статора крупных генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты. Для обычных применений, как жилых, так и промышленных, на генератор устанавливаются стандартный радиатор и вентилятор, которые работают как первичная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости генератора.Систему охлаждения и насос сырой воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать в открытом и вентилируемом помещении с достаточным притоком свежего воздуха.

Выхлопная система – выхлопные газы генератора ничем не отличаются от выхлопных газов любого другого дизельного или бензинового двигателя и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо правильно обращаться. Следовательно, необходимо установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов.

  1. Система смазки — Поскольку двигатель генератора состоит из движущихся частей, ему требуется смазка для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе. Вы должны проверять уровень смазочного масла каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять наличие утечек смазки и заменять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.
  2. Зарядное устройство – Функция запуска генератора работает от батареи.Зарядное устройство батареи поддерживает заряд батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если плавающее напряжение очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным. Если плавающее напряжение очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства установлено на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением плавающего напряжения для свинцово-кислотных аккумуляторов.Зарядное устройство имеет изолированный выход постоянного напряжения, который не мешает нормальной работе генератора.
    • Панель управления — пользовательский интерфейс генератора, содержит средства для электрических розеток и органов управления. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из основных особенностей:
    • Электрические пуски и остановы. Панели управления автоматическим запуском автоматически запускают генератор при отключении электроэнергии, контролируют работу генератора и автоматически выключают его, когда он больше не нужен.
    • Манометры двигателя – разные манометры показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы, постоянное измерение и контроль этих параметров позволяет встроенное отключение генератора при любой из них пересекают соответствующие пороговые уровни.
    • Датчики генератора – на панели управления также есть датчики для измерения выходного тока, напряжения и рабочей частоты.
    • Прочие элементы управления – переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.
  3. Панель управления
    Это пользовательский интерфейс генератора, содержащий средства для электрических розеток и органов управления. В следующей статье приведены дополнительные сведения о панели управления генератором. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.
    • Электрический запуск и отключение — панели управления автоматическим запуском автоматически запускают генератор при отключении электроэнергии, контролируют работу генератора и автоматически выключают агрегат, когда он больше не нужен.
    • Датчики двигателя. Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и контроль этих параметров обеспечивает встроенную функцию отключения генератора, когда какой-либо из них превышает соответствующие пороговые уровни.
    • Генераторные датчики — на панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.
    • Прочие элементы управления — переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.
  4. Основная сборка/рама – Все генераторы, как переносные, так и стационарные, имеют специальные корпуса, обеспечивающие структурную поддержку основания. Рама также позволяет заземлить генератор в целях безопасности.

 

Основные компоненты генератора и его функции

Генератор — это машина, преобразующая механическую энергию в электричество. Он по существу широко используется для источников энергии генератора. Другими словами, генератор – это источник электроэнергии, работающий на топливных источниках, таких как бензин, бензин, ветер или движущийся под давлением воды.Генератор служит мощным резервным источником питания для заводов, компаний и больниц. Использование генератора обычно для дома и малого бизнеса.

Генератор — это не просто машина, а набор различных компонентов. Каждый компонент имеет свои характеристики. Прежде чем кратко рассказать о компонентах генератора, давайте рассмотрим работу генератора.

Как работает генератор?

Электрический генератор – это устройство, которое на выходе преобразует механическую энергию в электрическую.Этот механизм можно понять по характеристике генератора, он похож на водяной насос. Это создает поток воды, но на самом деле не «создает» воду, протекающую через него.

Современный генератор работает умнее, чем другие старые версии генератора. И закон электромагнитного электричества, открытый Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей замечает, что поток питания в электрическом токе может индуцировать. И увеличить, перемещая электрический проводник, такой как провод, который содержит электрические заряды, в магнитном поле.Это движение создает разность потенциалов между двумя концами провода. Которые превратились в электрические заряды, которые текут, создавая тем самым генерирующий электрический ток.

Общие компоненты генератора

Основные компоненты генератора обычно классифицируются, как показано на рисунке выше. Как работает генератор? Панели управления, которые содержат различные индикаторы и измерители для обеспечения простого и безопасного использования во время различных операций. Это удовлетворяет все потребности и проекты в соответствии с запросами клиентов.Ведь статистика и замеры, рабочие режимы. Отчеты о предупреждениях и ситуациях для генераторных установок можно легко отслеживать с помощью панелей.

У нас есть несколько списков компонентов генератора, которые используются для реализации и проектирования генератора. Вот список основных частей дизельного генератора.

  1. ДВИГАТЕЛЬ
  2. Генератор
  3. Генератор
  4. Топливная система
  5. регулятор напряжения
  6. Напряжение
  7. Система охлаждения и выхлопных выхлопных выхлопных выхлопных выхлопных выхлопных выхлопках
  8. Панель управления
  9. Устройство смазки
  10. Батарее зарядное устройство
  11. Главная сборка или кадр
  12. Шасси и топливный бак
  13. Ручная панель управления

1.Двигатель

К основным компонентам генератора относится двигатель, обеспечивающий питание машины. Размеры двигателей соответствуют мощности резервного генератора. Он имеет большую мощность, что означает, что ему требуется больше энергии для вращения генератора, который производит электричество. Двигатели варьируются от двух до восьми цилиндров. Двигатель обеспечивает точную установку скорости и приводит ее в порядок, крепление к топливному насосу и т. д.

2. Генератор

В генераторе переменного тока ведущих брендов техники.Он имеет высокое качество, производительность и долговечность, используется во всех компонентах генераторов переменного тока. Которые прошли необходимый процесс испытаний и признаны подходящими, имеют систему подшипников, не требующую технического обслуживания. Конкретный контроль и микропроцессор для работы двигателя и альтернативы или группы ясно.

3. Топливная система

Топливный бак может быть основным компонентом и необходимой частью генератора. Топливный бак иногда имеет приличную способность поддерживать работу генератора в течение шести-восьми часов.В случае крошечных генераторных установок для промышленного применения. Для установки внешнего топливного бака требуется нанять помощника по уходу. Все такие соединения подлежат утверждению городом, в котором находится Дивизия.

4. Регулятор напряжения

Трансформатор: Как следует из названия, этот элемент регулирует выход генератора напряжения. Механизм описан ниже для каждого элемента, который выполняет район в рамках циклического метода регулирования напряжения.

Напряжение и регулятор: Трансформатор потребляет небольшую часть мощности генератора переменного тока (AC). После этого преобразуйте его в постоянный ток (DC). Затем этот постоянный ток подается на группу вторичных обмоток механического устройства, называемых обмотками возбуждения. Наконец, отрегулируйте электрический ток.

Вращающиеся выпрямители: Они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбуждения, и преобразуют его в постоянный ток.Этот постоянный ток подается на катушку, чтобы создать ассоциацию в питающем электромагнитном поле. Дополнительно к вращающемуся потоку катушки.

Ротор/якорь: Ротор/катушка в настоящее время индуцирует большее переменное напряжение на обмотках механического устройства. Когда генератор в настоящее время производит большее выходное напряжение переменного тока.

5. Система охлаждения и выпуска

Система охлаждения и выпуска:  Для компонентов системы охлаждения и выпуска. Постоянное использование генератора приводит к тому, что его различные элементы нагреваются.Требуется наличие системы охлаждения и кондиционирования воздуха. Для отвода тепла, выделяющегося в процессе. Сырая и пресная вода иногда помогает использовать в качестве охлаждающей жидкости для генераторов. Хотя они в основном ограничены конкретными ситуациями. Пример: — Небольшие генераторы в городских условиях, а также крупные агрегаты мощностью более 2250 кВт.

Водород:  Водород иногда лучше работает в качестве охлаждающей жидкости для обмоток статора больших генераторов. Поскольку он более полезен при поглощении тепла, чем другие охлаждающие жидкости.Водород извлекает тепло из двигателя генератора. Передает его с помощью теплообменника во вторичный контур охлаждения. После этого содержит деминерализованную в качестве теплоносителя воду. Вот почему очень большие генераторы и небольшие электростанции часто имеют большие резервуары градирен для всех видов использования. Стандартный радиатор и вентилятор установлены на генераторе и работают как первичная система охлаждения.

6. Панель управления

Панель управления в основном представляет интерфейс генератора и содержит средства для электрических розеток и элементов управления.Это важная часть компонента генератора. Разные производители имеют различные функции, которые предлагают панели управления и их блоки. Ниже приведен их список: —

а) Датчики двигателя

Различные манометры показывают критические параметры, такие как давление масла. Кроме того, теплоты охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Включены последовательное измерение и мониторинг датчиков параметров. И встроенное отключение генератора, когда любой из них пересекает свои собственные пороговые уровни.

b) Электрический запуск и остановка

Автоматический запуск и отключение панелей управления. Панели автоматического управления автоматически запускают и включают питание вашего генератора при отключении электроэнергии. А также контролировать генератор во время работы и автоматически выключать агрегат, когда он больше не нужен.

c) Датчики генератора

На панели управления датчиками также имеются измерители диапазона выходного тока и напряжения и рабочей частоты.

d) другие элементы управления

Переключатель частоты, переключатель фаз и переключатели управления двигателем (стандартный режим, автоматический режим) среди всех других органов управления.

7. Система смазки

Поскольку генератор включает в себя движущиеся части двигателя. Для обеспечения долговечности и непрерывной работы в течение длительного периода времени требуется смазка. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе. Вы должны проверять уровень смазочного масла каждые 8-10 часов работы генератора. Также следует проверить герметичность и утечки смазочных материалов. А смазочное масло можно менять каждые 500 часов работы генератора.

8. Зарядное устройство

Зарядное устройство для аккумуляторов Функция запуска генератора Первая функция — работа от аккумуляторной батареи. Зарядное устройство батареи поддерживает батарею генератора заряженной и полностью включенной, подавая точное «плавающее» напряжение. Если плавающее напряжение находится в низком состоянии, аккумулятор останется недозаряженным. Выходное напряжение постоянного тока держателя батареи установлено на уровне 2,33 вольта на элемент. Это правильное плавающее напряжение для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство имеет отдельный выход постоянного напряжения, что мешает нормальной работе генератора.

9. Основная сборка или рама

Все генераторы можно использовать в переносном или стационарном исполнении. Он имеет индивидуальную сборку и установку, которые предлагают органическую базовую поддержку. И эта монтажная рама также позволяет безопасно создавать. Используйте генератор рам для создания внутренних и внешних сборок рам для машин. Следующие команды находятся в сборке.

  • Вставить
  • Изменить
  • Скос
  • Обрезать до рамы
  • Балка и колонна
  • Обновить
  • Элемент рамы Информация
  • Удалить Торцевая обработка
7 90.277 90.277 90.277 90.277 90.277 90.277 90.277 90.277Шасси и топливный бак

Для изготовления резервуара необходимы процессы резки, гибки и сварки. Он производит, он закрывается только после завершения проверки на утечку. Для того, чтобы убедиться, что нет никаких утечек. Используемый металлический лист в настоящее время признан цинковым, и его поверхность покрыта слоем чистого цинка. Это придает изделию более высокую прочность и коррозионную стойкость. Обычно такие баки имеют форму параллелепипеда.

11.Панель ручного управления

Панель управления

Manuel предназначена для специальных групп генераторов, которые необходимо подключить вручную. Особенно это предпочтительно при отсутствии электропитания. Пульт управления Manuel обеспечивает защиту и меры предосторожности, контроль и выполнение операций управления. Микропроцессорный модуль электрического управления обеспечивает меры предосторожности.

Краткое примечание об основных типах генераторов

В основном есть два типа генераторов.

  1. Асинхронный (индукционный) генератор
  2. Синхронный генератор

1. Асинхронный генератор

Асинхронный генератор также известен как асинхронный генератор. Это тип электрического генератора переменного тока (AC). Что в основном работает для аналогичной работы асинхронного двигателя для производства энергии. Асинхронные генераторы работают за счет механического вращения их роторов быстрее, чем синхронная скорость. Как правило, это очень полезно в таких приложениях, как мини-ГЭС, ветряные турбины.Или также используется для уменьшения газовых потоков высокого давления до более низкого давления.

2. Синхронный генератор

В общем виде синхронный генератор состоит из двух частей. То есть ротор и статор, роторная часть состоит из полюсов возбуждения, а статорная часть состоит из проводников якоря. Снабжение электрической энергией является основным источником синхронных генераторов. Чаще всего эти генераторы используются для преобразования механической мощности паровых турбин.

Заключение

Компоненты генератора можно разделить на 11 больших категорий в зависимости от их разработки и расположения.Важно понимать, что генератор фактически не создает электрическую энергию источника. Оставайтесь, он использует подводимую к нему механическую энергию для силы и движения.

Как электрические генераторы производят электричество?

Команда ADE Power Generators 4 сентября 2018 г.

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


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

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

Как производится электричество?

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

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

Основные части дизельного генератора

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

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

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

Дизельный двигатель

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

Генератор

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

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

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

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

Топливная система

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

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

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

Регулятор напряжения

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

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

Система охлаждения и выхлопная система

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

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

Система смазки

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

Зарядное устройство

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

Панель управления

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

Основная сборочная рама

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


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

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

Генераторы Дизельные генераторы

Блог, опубликованный ADE Power 4 сентября 2018 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.