Генератор переменного тока схема. Генератор переменного тока: принцип работы, устройство и особенности — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен генератор переменного тока. Какие бывают виды генераторов. Чем отличаются синхронные и асинхронные генераторы. Как подключить однофазный и трехфазный генератор. Особенности бензиновых и дизельных генераторов.

Содержание

Принцип работы генератора переменного тока

Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Основной принцип его работы заключается в следующем:

При вращении ротора в статоре возникает переменное магнитное поле
Это поле индуцирует в обмотках статора переменный электрический ток
Частота тока зависит от скорости вращения ротора
Величина напряжения определяется силой магнитного поля и количеством витков в обмотках

Таким образом, вращательное движение преобразуется в переменный электрический ток. Чем быстрее вращается ротор, тем выше частота тока на выходе генератора.

Устройство простейшего генератора переменного тока

Простейший генератор переменного тока состоит из следующих основных элементов:

Статор — неподвижная часть с обмотками
Ротор — вращающаяся часть с постоянными магнитами или электромагнитом
Щеточно-коллекторный узел для съема тока с ротора
Привод вращения ротора (двигатель, турбина и т.п.)
Корпус

При вращении ротора магнитное поле пересекает обмотки статора, индуцируя в них переменный ток. Чем сильнее магнитное поле и больше скорость вращения, тем выше мощность генератора.

Виды генераторов переменного тока

Существует два основных вида генераторов переменного тока:

Синхронные генераторы

Особенности синхронных генераторов:

Частота тока жестко связана со скоростью вращения ротора
Ротор представляет собой электромагнит, питаемый постоянным током
Могут работать как в автономном режиме, так и параллельно с сетью
Широко применяются на электростанциях

Асинхронные генераторы

Ключевые особенности асинхронных генераторов:

Частота тока не зависит жестко от скорости вращения ротора
Ротор выполнен в виде «беличьей клетки»
Для возбуждения требуют внешний источник реактивной мощности
Проще и дешевле синхронных, но менее мощные

Выбор типа генератора зависит от конкретного применения и требуемых характеристик.

Схемы подключения генераторов переменного тока

Рассмотрим основные схемы подключения генераторов:

Подключение однофазного генератора

Схема подключения однофазного генератора достаточно проста:

Две выходные клеммы — фаза и ноль
Защитное заземление корпуса
Автоматический выключатель для защиты от перегрузки
Вольтметр для контроля напряжения

Однофазные генераторы используются для питания бытовых приборов и инструментов.

Подключение трехфазного генератора

Трехфазный генератор имеет более сложную схему подключения:

Три фазных провода и нейтраль
Возможны схемы «звезда» и «треугольник»
Обязательно наличие защитного заземления
Трехполюсный автомат защиты
Приборы контроля напряжения и частоты

Трехфазные генераторы применяются для питания мощных промышленных потребителей.

Особенности генераторов с разными двигателями

Рассмотрим основные типы генераторов в зависимости от привода:

Бензиновые генераторы

Преимущества бензиновых генераторов:

Относительно недорогие
Компактные и мобильные
Быстрый запуск
Подходят для небольших мощностей до 10 кВт

Недостатки: шумные, требуют частого обслуживания, недолговечны при интенсивной эксплуатации.

Дизельные генераторы

Основные достоинства дизельных генераторов:

Экономичный расход топлива
Большой моторесурс
Высокая мощность — до сотен кВт

Возможность длительной работы

Минусы: высокая стоимость, большие габариты и вес, сложное обслуживание.

Инверторные генераторы

Инверторные генераторы имеют ряд преимуществ:

Стабильное выходное напряжение
Низкий уровень шума
Экономичный расход топлива
Компактные размеры
Возможность параллельного подключения

Недостатки: высокая стоимость, сложный ремонт. Применяются для питания чувствительной электроники.

Как сделать простой генератор переменного тока своими руками

Для самостоятельного изготовления простейшего генератора понадобится:

Электродвигатель в качестве основы
Статор с обмотками
Постоянные магниты для ротора
Подшипники
Корпус
Выпрямитель и конденсаторы

Порядок сборки:

Закрепить статор в корпусе
Установить ротор с магнитами на вал двигателя
Собрать щеточный узел
Подключить выпрямитель и конденсаторы

Установить приводной шкив

Такой самодельный генератор сможет вырабатывать небольшую мощность для простых нужд.

устройство, принцип работы и схемы подключения, виды генераторов, особенности их конструкции и работы

08.05.2020

Генераторный узел представляет собой электродвигатель, предназначенный для преобразования механической энергии в электрическую. В зависимости от типа и назначения габариты, устройство и принцип работы генераторов переменного тока могут будут отличаться.

Образование электродвижущей силы в обмотках статорного механизма осуществляется после появления электрополя. Для последнего характерны вихревые образования. Данные процессы происходят в результате изменения магнитного потока. Причем последний меняется из-за быстрого вращения роторного механизма.

Ток от него поступает в электроцепь посредством контактных элементов, выполненных в виде деталей скольжения. Для более упрощенного прохождения напряжения к концам обмотки производится подсоединение колец. К этим контактным составляющим подключаются неподвижные щеточные элементы. С их помощью между электропроводкой и обмоткой роторного устройства появляется связь.

В витках магнитного элемента происходит образование поля, в нем формируется ток небольшой величины. По сравнению с напряжением, которое выдает простейший генераторный агрегат на внешнюю электроцепь. Если узел характеризуется небольшой мощностью, то в нем поле образует постоянный магнит, который может прокручиваться. Благодаря такому устройству и принципу работы генератора переменного тока в целом упрощается вся система. Поэтому из конструкции можно убрать щетки и контактные элементы.

Повышенной частоты. В основе принципа функционирования устройства лежит процесс изменения магнитного потока, достигающегося путем вращения роторного механизма касательно неподвижного статора. Такой тип агрегатов используется преимущественно для питания антенн длинноволновых станций на расстоянии до 3 км. Подключать устройства для работы с более короткими волнами не получится, поскольку необходимо увеличить значение частоты.
Гидротурбинные агрегаты работают за счет активации гидравлической турбины, которая приводит в движение узел. В таких устройствах роторный механизм устанавливается на одном шкиве с колесом турбинного элемента. Его мощность может составить до 100 тысяч кВт, если скорость вращения будет 1500 оборотов в минуту, а напряжение — до 16 тыс. В. По массе и габаритам такой тип агрегатов считается самым большим, поскольку в них диаметр одного ротора составляет 15 метров. На величину мощности кружения турбины влияют три параметра — скорость вращения, длина электролинии, а также маховый момент роторного механизма.
Паротурбинные агрегаты, которые приводятся в действие посредством активации паровой турбины. Такой тип устройств функционирует со скоростью вращения 1,5-3 тысячи оборотов в минуту и они бывают двухполосными и четырехполосными. Роторный механизм выполнен в виде большого железного цилиндра, оснащенного прямоугольными пазами, внутри элемента располагается обмотка возбуждения. Корпус статорного устройства всегда неразъемный и выполнен из стали. Общий диаметр агрегата составляет до 1 метра, однако длина его ротора может быть до 6,5 м.

Статорный механизм или неподвижная составляющая агрегата. В обмотке этого устройства посредством образования магнитного поля появляется ЭДС, которая идет на наружную электроцепь оборудования. Благодаря таким конструктивным особенностям в цепях нагрузок синхронных электрогенераторов не используются скользящие контакты. Магнитный поток от оборудования, который появляется посредством вращения ротора, возбуждается от стороннего источника. Последний монтируется на общем валу или может подключаться к нему с помощью муфты либо ременной передачи.

Принцип действия может незначительно отличаться в зависимости от типа устройства — явнополюсного либо неявнополюсного. Количество пар полюсных элементов роторного механизма определяется скоростью вращения узла. Если частота образующейся ЭДС составляет 50 Гц, то при 3 тысячах об/мин неявнополюсное устройство обладает одной парой полюсов. В явнополюсных агрегатах, вращающихся при 50-750 оборотах в минуту, количество пар полюсных элементов составит от 60 до 4.

В маломощных синхронных агрегатах питание обмотки возбуждения осуществляется посредством воздействия выпрямленного тока. Электроцепь появляется в результате активации трансформаторных устройств, которые входят в общую цепь нагрузки узла. Также она включает в себя полупроводниковый выпрямительный блок, который может собираться по любой схеме, но обычно как трехфазный мост. Основная электроцепь включает в себя обмотку возбуждения агрегата с регулировочным реостатным устройством.

Такой узел представляет собой устройство, производящее электроэнергию с использованием принципа действия асинхронного двигателя. Данный тип агрегатов именуется индукционным. Асинхронное устройство обеспечивает оперативный поворот роторного механизма, а его скорость вращения намного выше по сравнению с синхронным. Простой двигатель может применяться в качестве генераторной установки без дополнительных настроек.

Основными составляющими элементами данного типа устройств считаются статорный механизм и ротор. Первый является неподвижным, а второй прокручивается внутри него. Ротор отделен от статорного механизма воздушным зазором. Чтобы снизить величину вихревых токов, сердечники составляющих элементов делаются из отдельных листов электротехнической стали. Их толщина в зависимости от производителя может составить от 0,35 до 0,5 мм. Сами листы оксидируются при изготовлении, то есть подвергаются термической обработке, что позволяет увеличить их поверхностное сопротивление.

Сердечник статорного механизма устанавливается внутрь станины, которая является наружной частью агрегата. На внутренней стороне детали располагаются пазы, в них находится обмотка. Статорная электрообмотка зачастую выполняется из катушек с небольшим шагом. В ее основе используется медный изолированный проводник.

Асинхронный тип двигателей производит электроэнергию при увеличенной скорости прокручивания роторного механизма. Этот параметр всегда выше, чем у синхронных агрегатов. При прокручивании роторного устройства и выработки электричества потребуется сильный крутящий момент. Если в двигателе используется так называемый вечный холостой ход, это обеспечит равную скорость прокручивания в течение всего ресурса эксплуатации установки.

Благодаря наличию последнего в результате рамочного прокручивания через щетки образуется постоянный контакт с рамкой. Параметры тока, который меняется с учетом закона гармоники, будут разными и передаются на щеточный узел, а также в схему потребителей напряжения. На сегодняшний день однофазные агрегаты являются наиболее популярным типом автономного источника питания. Они могут использоваться для подключения практически всех бытовых электроприборов.

Такой тип устройств относится к классу универсальных, но более дорогих агрегатов. Отличительная особенность трехфазных генераторов заключается в необходимости постоянного и дорогостоящего технического обслуживания. Несмотря на это, данный тип установок получил наибольшее распространение.

Одно из основных преимуществ — повышенные экономические показатели. Это обеспечивает снижение материалоемкости силовых проводов, а также трансформаторных агрегатов. Благодаря данной особенности упрощается процедура передачи электричества на большие расстояния.

Данный тип подключения подразумевает электросоединение концов обмоток в определенной точке, которая именуется «нулем». При выполнении такого подсоединения нагрузку к генераторному узлу можно подать посредством трех или четырех кабелей. Проводники от начала обмоток считаются линейными. А основной кабель, который идет от нулевой точки, является нулем. Параметр напряжения между проводниками считается линейным (эта величина выше в 1,73 раза по сравнению с фазной).

Одной из основных особенностей данного варианта является равенство токов. Четырехпроводной тип «звезды» с нейтральным кабелем считается самым распространенным. Его использование позволяет предотвратить перекос фаз при подсоединении несимметричной нагрузки. К примеру, если на одном контакте она активная, а на другом — реактивная или емкостная. При использовании такого варианта обеспечивается максимальная защищенность включенного электрооборудования.

Данный метод подключения представляет собой последовательное подсоединение обмоток трехфазного агрегата. Конец первой намотки должен быть соединен с началом второй, а ее контакт — с третьей. Затем проводник от обмотки под номером 3 подсоединяется к началу первого элемента.

При такой схеме линейные кабели отводятся от точек подключения обмоток. Параметр линейного напряжения по величине соответствует фазному. А значение первого тока выше второго в 1,73 раза. Описанные свойства актуальны исключительно в случае равномерной нагрузки фаз. Если она будет неравномерной, то параметры необходимо пересчитать графическим или аналитическим способом.

В таких устройствах источником механической энергии является двигатель. Агрегат относится к классу четырехконтактных карбюраторных ДВС. В бензогенераторах используются двигатели, рассчитанные на 1-6 кВт. В продаже можно встретить агрегаты, разработанные для функционирования при 10 кВт, с их помощью можно обеспечить питание всех световых и электроприборов в частном доме.

Бензогенераторы могут похвастаться невысокой стоимостью и длительным ресурсом эксплуатации, хотя по сравнению с дизельными — они немного меньше. Выбор агрегата осуществляется с учетом нагрузок, в условиях которых он будет функционировать. Если узел работает с большим пусковым током и применяется для электросварки, то лучше отдать предпочтение синхронным устройствам. При выборе асинхронного типа агрегата двигатель сможет справиться с пусковыми токами. Но важно, чтобы генераторная установка была полностью загружена, в противном случае топливо будет расходоваться нецелесообразно.

Мощность генераторной установки полностью определяется аналогичным параметром самого двигателя. Если она будет невысокой, к примеру, для запитки бытового электрооборудования, то лучше отдать предпочтение бензиновым установкам. Дизельный тип агрегатов целесообразно использовать там, где требуется высокая мощность. Двигатели внутреннего сгорания обычно применяются с верхней установкой клапанов. Они обладают более компактными размерами, а также высокой надежностью.

Кроме того, дизельные ДВС при функционировании выделяют меньше токсичных газов, опасных для здоровья человека, и более удобны в плане ремонта. Специалисты рекомендуют отдать предпочтение агрегатам, корпус которых выполнен из стали, так как пластмасса имеет меньший ресурс использования.

Напряжение, которое они вырабатывают, стабильнее. В среднем, если бак заправлен дизельным горючим под завязку, это обеспечит возможность работы генератора в течение семи часов. Если агрегат будет установлен стационарно, то его конструкцию можно дополнить внешним резервуаром для залива топлива.

Производство электрической энергии осуществляется аналогично, как на любой классической модели генератора. В первую очередь производится выработка переменного тока. Он выпрямляется и подается на инверторный узел, а затем преобразуется опять в переменный, только с необходимыми техническими параметрами.

Использование инверторных устройств актуально в случае, когда требуемая величина мощности составляет не больше 6 кВт. Если агрегат будет использоваться на постоянной основе, то лучше отдать предпочтение классическому типу.

Мотор. Двигатель можно соорудить своими руками, но эта процедура слишком длительная и трудоемкая. Поэтому лучше использовать агрегат от старого неработающего бытового электрооборудования. Оптимальным вариантом будет применение двигателя от дренажного насосного устройства, стиральной машинки либо пылесоса.

Использующийся двигатель подключается к электросети для определения скорости вращения. Чтобы выполнить эту задачу, потребуется специальное устройство — тахометр. После считывания информации полученное значение надо записать и прибавить к нему еще 10%. Это — компенсаторная величина. Если добавить 10% к скорости вращения, это позволит предотвратить перегрев агрегата во время функционирования.
Генераторная установка во время работы продуцирует электроэнергию, соответственно, заранее необходимо продумать заземление устройства. При его отсутствии и некачественной изоляции агрегат не только износится быстрее, но и может представлять опасность для человека.
После подготовки выполняется процедура сборки, она не займет много сил. К двигателю, который будет использоваться в основе, подключаются конденсаторные элементы в соответствии со схемой. В ней указана очередность подсоединения компонентов. Надо учесть, что величина емкости каждой конденсаторной детали соответствует предыдущему устройству.

Если коэффициент полезного действия падает прямо пропорционально в соответствии с длительностью работы, это норма. Данный нюанс связан с тем, что периодически генераторный агрегат должен отдыхать и остывать. Важно время от времени снижать температуру двигателя до 40 градусов Цельсия.
Поскольку в простой схеме устройства не используется автоматика, потребитель должен сам контролировать все процессы работы приспособления. Время от времени к агрегату необходимо подключать измерительное оборудование — тахометр, вольтметр.

Эффективность работы генератора переменного тока можно проверить несколькими способами, используя определенные методы, например: можно проверить выходное напряжение генератора, падение напряжения на проводе, соединяющем токовый кабель генератора с аккумулятором, или регулируемое напряжение.

Автомобильный генератор используется для питания электрических потребителей, таких как система зажигания, бортовой компьютер, освещение автомобиля, диагностическая система, а также позволяет заряжать аккумулятор автомобиля. Выходная мощность генератора переменного тока в легковом автомобиле составляет примерно 1 кВт. Автомобильные генераторы переменного тока достаточно надежны в работе, так как обеспечивают бесперебойную работу многих устройств в автомобиле, поэтому к ним предъявляются соответствующие требования.

В настоящее время используется только второй тип, поскольку он имеет неоспоримые преимущества: его обмотки вырабатывают трехфазное напряжение, так как в этом случае легче сгладить пульсации, что позволяет более эффективно использовать массу устройства.

Вся энергия в бортовую сеть поступает от двигателя внутреннего сгорания. Механическая энергия от вращения коленчатого вала должна быть преобразована в электрическую энергию. В этом заключается роль генератора переменного тока.

В стандартном исполнении ротор оснащен шкивом с гибким ремнем, который передает вращение от аналогичного шкива на носок коленчатого вала. От того же ремня могут параллельно приводиться в движение и другие навесные устройства, но это традиционно называется ремнем генератора.

В настоящее время используется только второй тип, поскольку он имеет неоспоримое преимущество в производстве трехфазного напряжения, легче сглаживать пульсации и лучше использовать массогабаритные характеристики устройства.

Конструкция генератора переменного тока гораздо сложнее, чем основная схема, воспроизводящая суть явления электромагнитной индукции. Из специальных стальных листов собирается конструкция с пазами, в которые помещаются катушки с проводниками, соединенные в единую электрическую цепь. Это так называемая обмотка статора, если внутри нее начнет вращаться магнит, на контактах цепи появится напряжение. Величина этого напряжения напрямую зависит от силы магнита и скорости его вращения.

Конструкция автомобильного генератора переменного тока гораздо сложнее, чем схема, воспроизводящая суть явления электромагнитной индукции. Щелевая конструкция собирается из специальных стальных пластин, в которые вставляются катушки проводов, соединенных между собой для образования электрической цепи. Это называется “слот”. обмотка статора, если внутри нее начнет вращаться магнит, на контактах цепи появится напряжение. Величина этого напряжения будет напрямую зависеть от силы магнита и скорости его вращения.

Когда электричество недоступно, необходимо получать его из другого источника. Наши предки, например, использовали энергию ветра и речных течений. Однако сегодня этот вид энергии используется, когда нет времени и сил на строительство плотин и ветряных турбин. Генераторы обычно работают на топливе и преобразуют механическую вращательную энергию в электрическую путем вращения обмоток в магнитном поле. Ток генерируется в замкнутой цепи, протекая через обмотки, когда потребитель подключен к электростанции – так работает генератор.
В зависимости от того, как вращается магнитное поле (с неподвижным или движущимся проводником), существует два типа этих электрических машин – генераторы постоянного или переменного тока.

Когда электричество недоступно, необходимо получать его из другого источника. Наши предки, например, использовали энергию ветра и речных течений. Однако сегодня этот вид энергии используется, когда нет времени и сил на строительство плотин и ветряных турбин. Электрогенераторы обычно “работают” на топливе, преобразуя механическую вращательную энергию в электрическую путем вращения обмоток в магнитном поле. Ток генерируется в замкнутой цепи, протекая через обмотки, когда потребитель подключен к электростанции – так работает генератор.
В зависимости от того, как вращается магнитное поле (с неподвижным или движущимся проводником), существует два типа этих электрических машин – генераторы постоянного или переменного тока.

Вспомните свои уроки физики. Электрический ток относится к заряженным микрочастицам, которые “бегут” в определенном направлении. При постоянном токе частицы движутся по прямой линии, в одном направлении от минуса к плюсу. При переменном токе электроны движутся синусоидально с определенной частотой (полярность между проводами меняется несколько раз за определенный промежуток времени).

Разница между движением заряженных частиц заключается в принципе работы генераторов электрического тока. Для обычного человека можно сказать так: розетка – это переменный ток, батарея – постоянный. В качестве частного случая, с очень большим упрощением, мы можем сказать: все, что до 48 В – постоянный ток, все, что от 100 до 500 В – переменный ток.

Хотя конечный результат работы электростанции одинаков – потребитель получает электроэнергию – методы преобразования механической энергии в движущую силу и электричество различны. Элементы (компоненты) также различны.

Внешний силовой каркас изготовлен из высокопрочных сплавов. Корпус разработан таким образом, чтобы выдерживать интенсивные нагрузки, вызванные передачей магнитного потока от полюса к полюсу. Проще говоря, чугунный корпус не “впаивается” под действием разряда тока.

Полюсов может быть несколько (количество минусов и плюсов всегда одинаково). Поэтому сегодня потребитель может купить электростанцию необходимой мощности и обеспечить электроэнергией как дом, так и промышленное предприятие.

Между устройствами постоянного и переменного тока нет конструктивных различий в статоре и роторе. Силовые рамы практически идентичны. Основное отличие заключается в блоке связи. Каждый вывод механизма, кроме щеток, оснащен токопроводящими кольцами. Петлевой” ток протекает синусоидально и достигает своего пикового значения мощности несколько раз в секунду. Современные генераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные в зависимости от типа устройства, характеристик и принципа работы.

Устройства этого типа преобразуют механическую энергию в электрическую путем вращения катушки с проводом в магнитном поле. Ток возникает, когда линии поля пересекают катушку. Пока магнитное поле находится в контакте с проводником, в нем индуцируется электрический ток.
Тот же принцип действует, когда катушка вращается относительно магнита, пересекая линии поля.

Оба типа генераторов популярны в бытовом и промышленном применении. Станции постоянного тока нашли свое применение в транспортном секторе. В трамваях и троллейбусах, например, обычно используются двигатели постоянного тока. Низковольтные устройства необходимы для питания систем освещения в местах, где нет доступа к центральному источнику питания. Например, на борту самолета. Если высокая мощность не является основной характеристикой электростанции, генераторы постоянного тока идеально подходят для питания оборудования в образовательных, медицинских и лабораторных учреждениях. Полноразмерные дизельные электростанции постоянного тока используются в аэропортах для зарядки и питания бортовых систем самолетов.

Электростанции переменного тока нужны почти для всего остального. 99% того, что питается от центральной сети – это переменный ток. Поэтому аварийное питание этих объектов также должно обеспечиваться соответствующим оборудованием.

Компания Mototech специализируется на продаже различных типов электростанций. Мы поможем вам выбрать лучшую электростанцию мощностью от 5 кВА до 6000 кВА, и, конечно, это будет электростанция переменного тока. Мы обеспечиваем сопутствующие строительные и электромонтажные работы, грамотный ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования. Мы работаем с клиентами, которые имеют энергетическое образование, поэтому мы гарантируем профессиональную информацию, ответы на вопросы и правильный расчет характеристик в соответствии с вашими потребностями.

Контрольная лампа также может быть подключена через контакт “D+”. Сложность заключается в том, что в этом случае регулятор напряжения также питается через этот контакт. Клемма “S” (датчик) измеряет напряжение для контроля.

Все автомобильные генераторы переменного тока работают по одному и тому же принципу электромагнитной индукции. Электрический ток возникает в замкнутой рамке, когда вращающееся магнитное поле пересекает ее. Поэтому для работы генератора необходимо вращающееся магнитное поле.

Ротор генерирует собственное вращающееся магнитное поле. Следует сразу отметить, что в генераторе переменного тока автомобиля нет постоянных магнитов. Это означает, что в генераторе просто нет постоянного магнитного поля. Однако при подаче тока в обмотке ротора возникает магнитное поле. Обмотку ротора правильно называть “обмоткой возбуждения”. При повороте ключа зажигания создается магнитное поле. Ротор начинает вращаться при запуске двигателя. Ток генерируется в трех отдельных обмотках статора. Затем обмотки возбуждения питаются тем же током, т.е. потребление тока от батареи прерывается.

Переменный ток, поступающий от обмотки статора, стабилизируется в устройстве под названием выпрямитель, также известном как диодный мост. Он обеспечивает постоянство выходного тока генератора и его выпрямление. В устройстве имеется шесть силовых диодов. Половина диодов подключена к плюсу питания генератора, а половина – к земле генератора, корпусу. Выпрямитель может также содержать слаботочные диоды, через которые подключается обмотка возбуждения. Диоды – это полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.

Генератор переменного тока также имеет реле регулятора напряжения. Напряжение питания, поступающее от статора, подается на контакты реле через диоды. Если этого недостаточно, т.е. менее 14 вольт, реле увеличивает напряжение на обмотке возбуждения. Когда магнитное поле усиливается, напряжение поля увеличивается. Необходимое значение составляет 14-14,5 В.

Здесь мы также добавим, что магнитное поле увеличивает силу, с которой вращается ротор. Эта нагрузка передается на коленчатый вал через приводной ремень. Поэтому деятельность потребителей электроэнергии, и прежде всего их суммарная мощность, напрямую влияет на расход топлива.

Именно благодаря регулированию тока обмотки ротора выходная мощность генератора не зависит от скорости вращения ротора и тока нагрузки. Конечно, до определенных пределов, ограниченных общей мощностью генератора. Сам регулятор напряжения является чисто электронным устройством.

В более современных автомобилях используются бесщеточные индукционные генераторы переменного тока. В них используется отдельная стационарная обмотка возбуждения с намагниченной катушкой. Ротор имеет звездообразную форму с 6 плечами, а статор – 5-фазный вместо 3-фазного. Эти генераторы являются самовозбуждающимися, т.е. могут работать без аккумулятора.

Генераторы переменного тока для тяжелых условий эксплуатации оснащены обгонной муфтой. В этом случае он служит амортизатором, который гасит инерцию коленчатого вала и самого ротора генератора, предотвращая удар тяжелого и нагруженного ротора генератора и фиксацию ремня аксессуаров при снижении его скорости. Это означает, что если скорость ремня замедляется или ремень останавливается при остановке двигателя, ротор генератора может продолжать вращаться. Если обгонная муфта неисправна, т.е. заблокирована, то при работающем двигателе можно наблюдать сильную вибрацию приводного ремня вблизи муфты. Если двигатель остановится, ремень будет скрипеть, потому что инерция ротора генератора приводит захваченную муфту в движение против ремня.

Генератор переменного тока подключен к жгуту проводов автомобиля не только проводом питания и контактом заземления. Выход питания – клемма 30 – обозначен буквой “B” (аккумулятор). Отдельная минусовая клемма – клемма 31 – на генераторе обозначена буквами E, B-, GRD.

Генератор переменного тока обязательно имеет выход для сигнальной лампы. Этот выход также используется для подачи небольшого напряжения для намагничивания ротора. Этот контакт обозначен буквой “L”. (лампа). Горящая лампа указывает на отсутствие зарядки. Кстати, лампа гаснет, когда потенциалы выравниваются, т.е. когда на контакте L появляется “плюс”. Это происходит, как только генератор начинает вырабатывать ток.

В качестве альтернативы можно подключить индикаторную лампу через клемму “D+”. Проблема в том, что в этом случае регулятор напряжения также питается через этот контакт. Клемма “S” (датчик) измеряет напряжение для контроля.

Генератор может иметь клемму “D” с совершенно разными функциями. Буква “D” может означать как Digital, так и Drive. Например, он может передавать цифровой сигнал, как в автомобилях Ford. В генераторах переменного тока на японских автомобилях этот контакт обеспечивает ток для управления регулятором напряжения. Это также может быть просто пустой контакт.

Диоды в выпрямителе выходят из строя из-за нагрева, вызванного перегрузкой. Здесь можно сказать, что существуют генераторы с диодами неправильного размера, которые просто не служат достаточно долго. Вообще говоря, силовые диоды рассчитаны на номинальный ток с минимальным припуском.

Также имейте в виду, что диодный мост может выйти из строя в автомобиле, если вы не осветите его должным образом. Идея заключается в том, что из-за высокого потребления тока стартером и севшей батареи другого автомобиля диоды в вашем генераторе просто пропускают ток. Правильный способ прикурить сигарету в другом автомобиле следующий: подключиться к его аккумулятору, зарядить его при работающем двигателе в течение нескольких минут, затем выключить двигатель и даже вынуть ключи из замка зажигания. Только после этого пациенту можно приступать к работе.

Если неисправность в регуляторе напряжения, генератор не подает достаточного напряжения. В этом случае зарядка снова не произойдет. Кроме того, регулятор напряжения может вызвать утечку тока. Для некоторых генераторов переменного тока рекомендуется заменять регулятор напряжения через определенные промежутки времени.

Неразобранный генератор переменного тока можно проверить с помощью таких вспомогательных средств, как заряженный аккумулятор и инструмент, с помощью которого можно ослабить ротор генератора (отвертка или дрель с подходящей головкой). Индикаторы – лампы – также должны быть правильно подключены. Одна лампа приблизительно указывает на наличие заряда, другая – на работоспособность регулятора напряжения.

Генератор переменного тока в автомобиле проверяется с помощью мультиметра. Первое, что необходимо сделать, – измерить напряжение на самой батарее. В идеале напряжение должно быть около 12,5 вольт. После запуска двигателя напряжение аккумулятора должно быть не менее 13,8 В и не более 14,5 В.

Существует старый метод отсоединения клеммы аккумулятора при работающем двигателе. Если двигатель не глохнет, генератор в порядке. В настоящее время нельзя проверить работу генератора, отсоединив аккумулятор от клеммы при работающем автомобиле. Если вы сделаете это, то через несколько недель один из диодов выйдет из строя.

Особого внимания заслуживают генераторы переменного тока с P-D соединением (P-D клемма, “импульсное управление”). Они не имеют регулятора напряжения. Регулятор находится в ЭБУ. Отсюда же подается напряжение на обмотку возбуждения. Поэтому их невозможно проверить, подключив индикаторную лампочку и подав через нее напряжение возбуждения. Его просто некуда подключать, и возбуждение подается через силовой контакт. Такие генераторы проверяются на специальном испытательном стенде или с помощью самодельного регулятора напряжения, способного подавать импульс на обмотку ротора.

Отказы “бортовой электростанции” вызваны неправильной эксплуатацией автомобиля, исчерпанием срока службы фрикционных деталей или отказом электрической системы. Сначала проводится визуальная диагностика и выявляются необычные звуки, затем электрическая система проверяется с помощью мультиметра (тестера). Основные неисправности приведены в таблице:

Из-за разного диаметра шкивов в клиноременной передаче генератор получает большую угловую скорость по сравнению со скоростью вращения коленчатого вала. Скорость вращения ротора достигает 12 – 14 тысяч оборотов в минуту. Поэтому срок службы генератора переменного тока составляет не менее половины срока службы двигателя внутреннего сгорания автомобиля.

Генератор устанавливается на заводе, поэтому при его замене выбирайте версию с такими же параметрами и такими же крепежными отверстиями. Однако при тюнинге автомобиля мощность генератора может не устроить владельца. Например, после увеличения количества потребителей (подогрев сидений, зеркал, стекол), установки сабвуфера, аудиосистемы с усилителем необходимо выбрать новый, более мощный генератор или установить второе электрическое устройство в комплекте с дополнительным аккумулятором.

Основным преимуществом бесщеточного генератора является его чрезвычайно долгий срок службы. Несмотря на сложную конструкцию и цену, в нем нечему ломаться, а окупаемость выше за счет отсутствия расходных материалов в виде щеток/коллекторных колец.

На низких оборотах генератор обеспечивает питанием только бортовую электросистему, зарядка аккумулятора начинается при повышении оборотов с 3000 об/мин.
Генераторы постоянного тока исчезли из легковых автомобилей в 1970-х годах из-за их сложной схемы и больших размеров.
Таким образом, работа генератора переменного тока автомобиля обеспечивает электроэнергией всех потребителей, заряжает аккумулятор и создает искру в камерах сгорания. Своевременное техническое обслуживание и диагностика снижают эксплуатационные расходы и увеличивают срок службы электроприбора.
Читайте далее:
Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.
ГОСТ 21888-82 (IEC 276-68, IEC 560-77) Щетки, щеткодержатели, коллекторы и контактные кольца электрических машин. Термины и определения (с изменениями N 1) от 30 марта 1982 года.

Асинхронный электродвигатель – конструкция, принцип работы, типы асинхронных двигателей.
Основные параметры выпрямительных диодов; Школа для инженеров-электриков: Электротехника и электроника.
Векторное и скалярное управление преобразователями частоты – принцип работы, система управления.
5 причин, почему лампочки часто перегорают в вашей квартире и что делать?.
Автомобильный генератор переменного тока (цепи переменного тока) — производство печатных плат и сборка печатных плат
Появление современной автомобильной промышленности привело к инновациям в области электрических схем и техники. Современные автомобили оснащены сложной электроникой и множеством автоматизированных устройств высокого класса, которые могут облегчить вождение и значительно облегчить жизнь водителю и тем, кто находится в пути.

Эта модернизация в автомобильной промышленности в основном представляет собой развитие «автомобильных генераторов переменного тока». В этой статье мы изучим основы автомобильного генератора переменного тока. В основном Генератор переменного тока представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию в виде переменного тока.
Как мы все знаем, почти все аксессуары, используемые в автомобильной электронике, в основном работают от постоянного тока. Означает, что для этих частей требуется источник питания постоянного тока (DC). Теперь генератор переменного тока генерирует переменный ток за счет вращательного движения коленчатого вала двигателя. Таким образом, этот переменный ток преобразуется в постоянный ток с помощью электронного компонента, называемого «диод».
Что такое диод..?
Диод — это кремниевый полупроводниковый прибор, работающий в одном направлении. Он преобразует переменный ток в постоянный (однонаправленный ток). Когда происходит положительный полупериод переменного тока, диод проходит через него и поворачивает «прямое смещение», падая на нем примерно от 0,7 В до 1 В. Когда возникает отрицательный полупериод, происходит «обратное смещение», следовательно, блокируется отрицательный цикл. Таким образом, генерируя постоянный ток.
Что такое автомобильный генератор:
Автомобильный генератор переменного тока представляет собой генератор со встроенной трехфазной диодной мостовой схемой, которая преобразует переменный ток в постоянный для питания нагрузок постоянного тока, используемых в автомобиле (автомобиль), таких как фары, задние фары, динамики, музыкальный проигрыватель, автоматические электрические стеклоочистители, задняя и передняя камера и датчики
Этот постоянный ток (питание постоянного тока) используется для зарядки автомобильного аккумулятора и включения вышеупомянутых нагрузок при работающем двигателе. На диаграмме справа показаны базовая электрическая схема обычного автомобильного генератора.
Сегодня в современных автомобилях используется схема регулятора напряжения для включения или выключения питания батареи на обмотке ротора для максимизации/оптимизации заряда батареи и регулирования выходного напряжения.
Регулятор напряжения также участвует в цепи зарядки аккумулятора. Как только в автомобиле включается дополнительная нагрузка постоянного тока, ECU (блок управления двигателем) посылает сигнал на генератор переменного тока, чтобы начать зарядку аккумулятора. С переменными электрическими нагрузками в современном автомобиле генератор переменного тока должен справляться с этим, соответствующим образом регулируя скорость зарядки.
Трехфазный мостовой выпрямитель:
Трехфазный двухполупериодный мостовой выпрямитель является основной частью, которая генерирует напряжение постоянного тока, необходимое для силовой электроники автомобиля. Этот мостовой выпрямитель состоит из 6 диодов. Два соединены последовательно, а три пары из этих двух соединены параллельно.
Эти три пары напрямую связаны с тремя обмотками статора. Эти обмотки статора генерируют переменное напряжение с помощью электромагнетизм . Обмотка статора магнитно связана с обмоткой ротора или обмоткой возбуждения или катушкой возбуждения.
Как работает автомобильный генератор:
Во-первых, мы должны знать, что генератор не может заряжать разряженную батарею. Это связано с тем, что при первоначальном запуске самому генератору переменного тока требуется батарея для питания катушки ротора, чтобы запустить обмотку ротора и создать магнитное поле.
Теперь при включении зажигания автомобиля двигатель запускается. Коленчатый вал двигателя начинает вращаться, а затем шкив также вращается с помощью ремня, соединяющего коленчатый вал и шкив.
Когда батарея запитает катушку ротора, металлический груз станет «электромагнитом». Этот электромагнит будет вращаться вокруг трехфазной обмотки статора. Три обмотки статора соединены по схеме Y.
В результате эти два статора и ротора взаимно соединяются и индуцируют электричество (переменный ток) в обмотке статора. Это переменное напряжение (ток) передается в 6-диодную сеть мостового выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. Катушка вращающегося поля соединена с аккумулятором с помощью «контактных колец» и «угольных щеток». Две угольные щетки фиксируются и удерживаются с помощью нажимной пружины, которая плотно прилегает к медным токосъемным кольцам.
Теперь, когда энергия переменного тока начинает генерироваться и преобразовываться в энергию постоянного тока, она затем поступает в катушку ротора и отключает соединение батареи с ротором для экономии энергии/заряда батареи. После этого батарея начнет заряжаться от выпрямленного источника постоянного тока с диода.
Шариковые подшипники используются для обеспечения плавного вращения вала ротора.
Три распространенные неисправности генератора переменного тока:
1- Негерметичные диоды:
Диод может выйти из строя и начать создавать пульсации переменного напряжения. Эта пульсация может быть воспринята как шум в электрической системе вашего автомобиля. Лучший способ определить эту проблему — выполнить этот небольшой тест.
Проверка:
Возьмите цифровой мультиметр DMM и установите наименьшее значение напряжения переменного тока. Подключите красный положительный провод цифрового мультиметра к клемме BAT на генераторе вашего автомобиля. Теперь подключите черный отрицательный провод к корпусу, где установлен генератор. Теперь запустите двигатель и работайте на 1500 об/мин. Показания цифрового мультиметра должны показывать от 0,5 В до 1 В. Все, что превышает 1 В, указывает на неисправность генератора из-за пульсаций диода.
2- Короткие диоды:
Если вы чувствуете, что автомобильный аккумулятор разряжается очень быстро, пора проверить, нет ли «закороченного диода». Замыкание любого диода из 6 диодов на землю может привести к быстрому разряду батареи. В этом случае сделайте это.
Используя цифровой мультиметр в режиме амперметра «DC mA», соедините цифровой мультиметр последовательно с отрицательной клеммой аккумуляторной батареи и клеммой BAT генератора . Для этого отсоедините провод клеммы BAT от генератора и отсоедините отрицательный провод аккумулятора. Убедитесь, что зажигание и вся автомобильная электроника выключены, а двигатель выключен. Теперь проверьте показания цифрового мультиметра. Он должен быть меньше 0,5 мА. Если это не так, то подождите 30 минут, чтобы компьютерные устройства в автомобильной электронике перешли в «спящий режим». Теперь, если он по-прежнему показывает 0,5 мА или выше, это означает неисправность генератора или неисправного диода, что приводит к разрядке аккумулятора.
3- Обрыв диода:
Если выход генератора вообще не генерирует постоянное напряжение (мощность постоянного тока), то, вероятно, диод «открылся». Следовательно, пришло время заменить этот диод.
Обзор основных частей автомобильного генератора переменного тока:
Статор:
Статическая часть генератора переменного тока, которая не вращается. Он сделан из железного сердечника и состоит из 3 витков, соединенных по схеме «Y» и «звезда».
Ротор: Вращающаяся масса с катушкой возбуждения, питаемой от автомобильного аккумулятора.
Трехфазный мостовой выпрямитель: Для преобразования переменного напряжения в постоянное для питания автомобильной электроники и аксессуаров.
Токосъемные кольца: Медные кольца для обеспечения контакта и подачи постоянного тока на ротор
Угольная щетка: Надежно фиксируется и контактирует с контактными кольцами для соединения с ротором.
Регулятор напряжения: Для управления выходным напряжением независимо от скорости вращения ротора. Подсоедините / отсоедините батарею от ротора, чтобы регулировать мощность.
Электрическая система Advance типичного автомобильного генератора показана справа.
Автомобильная промышленность — Понимание проводки генератора
\$\начало группы\$
Генератор на Mitsubishi Outlander 2018 года, как и на многих других автомобилях, имеет 4-проводной разъем. Они имеют следующую маркировку:
G-Ground
S-чувство
L-лампа
FR-поле

Земля — не требует пояснений.
Sense — вход, который генератор должен использовать для регулирования выходного напряжения.
Лампа — предназначена для того, чтобы генератор переменного тока сообщал автомобилю о включении красной лампы аккумулятора на приборной панели, когда у него возникла проблема.
Поле
— не понял что делает. Я не уверен, каким образом происходит связь по этому проводу или какова его цель?
автомобильный
генератор
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Четыре контакта разъема генератора Mitsubishi Outlander выполняют следующие функции:
G — Масса
S — Штырек регулятора напряжения, определяющий напряжение аккумуляторной батареи.

L — Контрольный сигнал «Нет заряда» , от регулятора напряжения к ЭБУ, для включения контрольной лампы.
FR — Сигнал напряжения «регулирование поля» , от регулятора напряжения к ЭБУ, когда генератор заряжается. Во время холостого хода двигателя, с включенными фарами, вентилятором и т. д., а напряжение генератора недостаточно высоко для зарядки аккумулятора, падающее напряжение сигнала FR запускает ECU для соответствующего увеличения оборотов холостого хода двигателя для включения зарядки.
Вот ссылка:
‘ Система клемм генератора FR ‘ (Источник: Mitsubishi Automotive)
Эксплуатация
Состояние катушки возбуждения генератора под напряжением передается от генератора (контакт № 4) в блок управления двигателем (контакт № 86).

Функция
Сигнал коэффициента заполнения питания катушки возбуждения генератора поступает в блок управления двигателем-АКП.
В ответ на сигнал блок управления двигателем и коробкой передач определяет выходной ток генератора и регулирует скорость холостого хода в соответствии с выходным током (электрическая нагрузка).
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Так что для первых 3 пока все хорошо.
Редактировать: Сенсорный провод — это напряжение аккумулятора, обычно контролируемое замком зажигания.
Последнее «Поле» — это сигнал возбуждения или напряжение, которое контролируется регулятором или ЭБУ автомобиля.
Учитывая, что
большинство автомобилей теперь имеют встроенные регуляторы (некоторые производители были позже этой партии, чем другие…) и вы не показываете принципиальную схему, то я предполагаю, что «Нива» — это блок управления для отключения генератора в периоды резкого ускорения или по аналогичным причинам. Однако, если регулятор по-прежнему является внешним или управляется блоком управления, тогда ток возбуждения возбуждения будет управлять выходом генератора переменного тока.