Как устроен генератор: Устройство генератора — ESR Energy — Дизельные генераторы, электростанции, цены на дизель-генераторные установки

Содержание

Устройство генератора

Генераторные установки – полезные устройства, снабжающие электроэнергией в случае аварийных перебоев электроснабжения. Выпускаются генераторы в различных электрических и физических конфигурациях в зависимости от целей использования. Чтобы правильно подобрать нужную модификацию устройства, следует знать о том, как функционирует установка, ее основные компоненты. А также преимущества, которые предоставляет электрогенератор, как источник резервного электропитания, используемый в жилом секторе или для промышленных нужд.

Принцип работы генерирующего устройства

Работа электрогенерирующего оборудования основывается на принципе конвертации механической энергии, получаемой из внешнего источника, в электроэнергию. Иными словами, устройство не вырабатывает самостоятельно электричество. Происходит усиление движения возникающих в проводах его обмотки электрических зарядов, которые проходя через внешнее кольцо циркуляции, отдают свою энергию. В результате на выходе образуется электрический ток, который и поступает в сеть от электростанции.

С научной точки зрения принцип называется «магнитной индукцией» и был обнаружен Майклом Фарадеем в 19 веке. Ученый физик установил, что перемещением электрического проводника в магнитном поле рождается поток зарядов. Между двумя концами проводника, в частности, провода, создается разность напряжений, который усиливает движение зарядов, превращая их в электричество.

Перейти в каталог генераторного оборудования:

Основные элементы электростанции

Как устроен генератор переменного тока?

Это неотъемлемая часть электростанции, которая осуществляет преобразование механической мощности в электрическую энергию. Состоит устройство из неподвижных и подвижных модулей, которые вмонтированы в его корпус. Все элементы работают в синхронном режиме, усиливая движение между электрическими и магнитными полями, что рождает электричество.

Ротор, как подвижный модуль, создает вращающееся магнитное поле. Выполняется это несколькими способами:

индукцией, которая происходит в синхронном бесщеточном генераторе, которые, как правило, имеют достаточно внушительные габариты;
постоянными магнитами, используемыми в малых генераторах;
с помощью задающего возбудителя, активизирующего ротор через сборку щеток и токопроводящих контактных колец.

Подвижным ротором вокруг статора вырабатывается вращающееся магнитное поле и вызывается разность напряжений в обмотке. Таким образом производится на выходе переменный ток.

Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:

металлический или пластиковый корпус. В первом случае устройство отличается большей долговечностью. Пластик же со временем деформируется и может стать причиной повреждения внутренних элементов, создавая таким образом аварийную ситуацию и опасность для пользователя.
шариковый или игольчатый подшипник: первый более предпочтителен в силу большей его износостойкости.

в бесщеточном генераторе не используются щетки, благодаря чему отличается производством более чистой энергии на фоне меньшего технического обслуживания.

Двигатель

С помощью этого элемента образуется механическая энергия для работы миниэлектростанции. Его размер напрямую зависит от максимальной мощности электростанции. Кроме того, существует множество факторов, влияющих на функциональность двигателя:

вид топлива, используемое для работы двигателя. Это могут быть бензин, дизельное топливо, природный газ или пропан. Бытовые электростанции, как правило, работают на бензине, промышленные же электростанции – на дизельном топливе, природном газу, жидком или газообразном пропане. Есть модификации, работающие на комбинированном виде топлива – дизеле и газу.
верхнее расположение клапанов OHV. Впускные и выпускные клапаны таких двигателей располагаются не на блоке цилиндров, а на их верхушке. Данные модели имеют более высокую стоимость, что обусловлены дополнительными преимуществами. Это компактный дизайн, упрощенная рабочая механика, удобство в использовании, а также долговечность конструкции. Кроме того, их работа отличается низким уровнем шума и меньшим уровнем выбросов.

чугунная гильза в цилиндре двигателя, используемая в качестве подкладки. Таким способом уменьшается износ двигателя, что увеличивает доремонтный срок службы. Такая чугунная гильза используется в большинстве устройств с верхним расположением клапанов. Как элемент, эта подкладка имеет невысокую стоимость, однако очень важна, особенно в случаях частого использования электростанции.

Система подачи топлива

Топливный резервуар обычно имеет достаточный объем для поддержания стабильной работы электростанции на период от 6 до 8 часов. На малых устройствах бак устанавливается в верхней части корпуса. Для промышленной установки применяется наружный резервуар.

Характеристики системы:

соединение трубопроводов с двигателем. Таким путем осуществляется подача топлива к работающему модулю и обратно.
вентиляционная труба для топливного бака необходима для снижения уровня давления при повторном заполнении или сливе резервуара. Крайне важно при этом обеспечить контакт металлических поверхностей сопла наполнителя и топливного бака во избежание искр.
сливное соединение с дренажной трубой используется для предотвращения протечек жидкости во время слива.
топливный насос отвечает за перемещение топлива от основного хранилища в точку потребления. Данное устройство имеет электропривод.
топливный фильтр очищает жидкость от иных примесей, способных привести к коррозии и загрязнению внутренних модулей оборудования.
инжектор автоматически управляет поступлением необходимого объема жидкости в камеру сгорания.

Регулятор напряжения AVR

Этот модуль осуществляет регулировку выходного напряжения электростанции. Устройство состоит из нескольких компонентов:

регулятор напряжения контролирует процесс преобразования переменного напряжения в постоянный электроток. Затем происходит его подача на вторичную обмотку статора.
возбудитель обмотки необходим для генерирования небольшого количества переменного тока. Напрямую связан с вращающимся выпрямителем тока.
вращающийся выпрямитель тока осуществляет выпрямление переданного с возбудителя обмотки переменного тока с последующей конвертацией его в постоянный. Затем выполняется его подача на ротор, где в дополнение к вращающемуся магнитному полю создается и электромагнитное напряжение.
ротору отводится роль индукции большого количества переменного напряжения на обмотку статора.

Регулятор напряжения максимально задействован в начальном периоде запуска установки. Как только устройство выходит на полную работоспособность, модуль снижает выработку постоянного тока. В состоянии равновесия регулятор напряжения производит только необходимое количество мощности для поддержания электростанции в рабочем состоянии.

При увеличении нагрузки на электростанцию, регулятор напряжения выходит из состояния равновесия и активизирует свою работу, пока мощность оборудования не выйдет на показанный уровень потребления.

В нашем каталоге Вы можете ознакомиться с примерами дизельных генераторов с АВР >>

Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

Включает в себя:

Систему охлаждения электростанции, используемую для снижения уровня перегрева рабочего устройства. В качестве антифриза используется вода, водород, а также стандартный радиатор и вентилятор. За уровнем охлаждения следует периодически наблюдать, чтобы предотвратить аварийную ситуацию. Система требует постоянной очистки от загрязнений, выполняемую через каждые 600 часов работы. Следует обеспечить приток к устройству свежего воздуха: по действующим нормам в радиусе от электрогенерирующей установки должно быть не меньше метра свободного пространства.

Систему выхлопа. В процессе сгорания топлива образуется отработанный газ, содержащий высокотоксичные химические соединения. Очень важно создать эффективную систему утилизации выхлопов с использованием вытяжек.

Система смазки

Электростанция в комплекте имеет множество движущихся модулей, эффективность работы которых зависит и от содержания смазочных веществ. Для чего в помпе всегда находится специальное масло, уровень которого следует контролировать каждые 8 часов. Также необходимо строго отслеживать возможные протечки смазывающего вещества.

Зарядное устройство

Запуск электростанции осуществляется с помощью аккумулятора. Эта батарея должна быть всегда заряженной, за что отвечает зарядное устройство. Оно снабжает аккумулятор необходимым количеством «плавающей» энергии, которая и производит подзарядку емкости. Важно следить за уровнем этой энергии: снижение приведет к неполной зарядке аккумулятора, а повышенный уровень выведет его из строя.

Изготавливается зарядное устройство из нержавеющей стали, чтобы увеличить срок службы модуля. Его работа полностью автоматизирована и не требует вмешательства в параметры. Постоянное напряжение на выходе определяется на уровне на 2.33 Вольт на ячейку. Зарядное устройства обладает отдельным постоянным напряжением, которое может привнести сбои в нормальное функционирование электрооборудования.

Панель управления

Модуль снабжен упрощенным интерфейсом, на котором отображены все положения управляемых элементов. Каждый производитель предлагает собственный вариант панели.

Электрическое включение и выключение автоматически запускает электростанцию в рабочее состояние в случае необходимости. И отключает, когда деятельность устройства нецелесообразна.

Механическое устройство прибора отображает на датчиках наиболее важные параметры по давлению масла, температуре охлаждения, напряжению батареи, скорости вращения двигателя и длительности работы. При превышении нормы электростанция автоматически отключается.

Датчики мини электростанции отвечают за измерение выходного тока, напряжения и рабочей частоты. Иные виды контроля: переключатель частоты, фазовый селекторный переключатель и переключатель режимов двигателя.

Рама / Корпус

Основная конструкция служит генераторному оборудованию главной поддержкой и имеет выполненный под заказ корпус. В случаях, когда предполагается перемещение оборудования, рама может быть дополнительно оснащена шасси.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела передвижные дизельные генераторы >>

Устройство генератора

Принцип работы генерирующего устройства

Перейти в каталог генераторного оборудования:

Основные элементы электростанции

Как устроен генератор переменного тока?

Ротор, как подвижный модуль, создает вращающееся магнитное поле. Выполняется это несколькими способами:

индукцией, которая происходит в синхронном бесщеточном генераторе, которые, как правило, имеют достаточно внушительные габариты;
постоянными магнитами, используемыми в малых генераторах;
с помощью задающего возбудителя, активизирующего ротор через сборку щеток и токопроводящих контактных колец.

Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:

металлический или пластиковый корпус. В первом случае устройство отличается большей долговечностью. Пластик же со временем деформируется и может стать причиной повреждения внутренних элементов, создавая таким образом аварийную ситуацию и опасность для пользователя.
шариковый или игольчатый подшипник: первый более предпочтителен в силу большей его износостойкости.
в бесщеточном генераторе не используются щетки, благодаря чему отличается производством более чистой энергии на фоне меньшего технического обслуживания.

Двигатель

вид топлива, используемое для работы двигателя. Это могут быть бензин, дизельное топливо, природный газ или пропан. Бытовые электростанции, как правило, работают на бензине, промышленные же электростанции – на дизельном топливе, природном газу, жидком или газообразном пропане. Есть модификации, работающие на комбинированном виде топлива – дизеле и газу.
верхнее расположение клапанов OHV. Впускные и выпускные клапаны таких двигателей располагаются не на блоке цилиндров, а на их верхушке. Данные модели имеют более высокую стоимость, что обусловлены дополнительными преимуществами. Это компактный дизайн, упрощенная рабочая механика, удобство в использовании, а также долговечность конструкции. Кроме того, их работа отличается низким уровнем шума и меньшим уровнем выбросов.
чугунная гильза в цилиндре двигателя, используемая в качестве подкладки. Таким способом уменьшается износ двигателя, что увеличивает доремонтный срок службы. Такая чугунная гильза используется в большинстве устройств с верхним расположением клапанов. Как элемент, эта подкладка имеет невысокую стоимость, однако очень важна, особенно в случаях частого использования электростанции.

Система подачи топлива

Характеристики системы:

соединение трубопроводов с двигателем. Таким путем осуществляется подача топлива к работающему модулю и обратно.
вентиляционная труба для топливного бака необходима для снижения уровня давления при повторном заполнении или сливе резервуара. Крайне важно при этом обеспечить контакт металлических поверхностей сопла наполнителя и топливного бака во избежание искр.
сливное соединение с дренажной трубой используется для предотвращения протечек жидкости во время слива.
топливный насос отвечает за перемещение топлива от основного хранилища в точку потребления. Данное устройство имеет электропривод.
топливный фильтр очищает жидкость от иных примесей, способных привести к коррозии и загрязнению внутренних модулей оборудования.
инжектор автоматически управляет поступлением необходимого объема жидкости в камеру сгорания.

Регулятор напряжения AVR

регулятор напряжения контролирует процесс преобразования переменного напряжения в постоянный электроток. Затем происходит его подача на вторичную обмотку статора.
возбудитель обмотки необходим для генерирования небольшого количества переменного тока. Напрямую связан с вращающимся выпрямителем тока.
вращающийся выпрямитель тока осуществляет выпрямление переданного с возбудителя обмотки переменного тока с последующей конвертацией его в постоянный. Затем выполняется его подача на ротор, где в дополнение к вращающемуся магнитному полю создается и электромагнитное напряжение.
ротору отводится роль индукции большого количества переменного напряжения на обмотку статора.

В нашем каталоге Вы можете ознакомиться с примерами дизельных генераторов с АВР >>

Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции

Включает в себя:

Систему охлаждения электростанции, используемую для снижения уровня перегрева рабочего устройства. В качестве антифриза используется вода, водород, а также стандартный радиатор и вентилятор. За уровнем охлаждения следует периодически наблюдать, чтобы предотвратить аварийную ситуацию. Система требует постоянной очистки от загрязнений, выполняемую через каждые 600 часов работы. Следует обеспечить приток к устройству свежего воздуха: по действующим нормам в радиусе от электрогенерирующей установки должно быть не меньше метра свободного пространства.
Систему выхлопа. В процессе сгорания топлива образуется отработанный газ, содержащий высокотоксичные химические соединения. Очень важно создать эффективную систему утилизации выхлопов с использованием вытяжек.

Система смазки

Зарядное устройство

Панель управления

Рама / Корпус

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела передвижные дизельные генераторы >>

Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

Генератор переменного тока. Совершенно та же Википедия. Только лучше.

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.

Демонстрация рассматриваемого прибора в разрезе

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.

Демонстрация прибора с помощью простого магнита и контура

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.

Использование графика для демонстрации переменного и постоянного электротоков

Источник: http://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р — мощность, I — сила тока, U — напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В — 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.

Источник: http://odstroy.ru/generator-peremennogo-toka-shema-i-vidy-indukcionnyj-i-elektromehaniceskij/

Кому нужен дровяной электрогенератор

Электрогенератор, работающий на дровах, больше всего подходит для обеспечения резервного источника питания на даче или в небольшом доме, а также как основной автономный источник электричества в походе или во время отдыха на природе.

Кроме выработки электричества печь-генератор выполняет основную функцию — нагревает помещение

, кроме того, на ней можно приготовить еду и вскипятить воду.

Электрогенератор на вырабатывает постоянный электрический ток 12 вольт. Если подключить инвертор, то можно преобразовать постоянный ток в переменный 220 вольт.

Источник: http://profservice24.ru/ustrojstva/generirovanie-elektricheskoj-energii.html

Характеристики генератора переменного тока

Основные технические характеристики генератора переменного тока: внешняя, скоростная регулировочная и токоскоростная. Внешняя характеристика определяется, как зависимость напряженности прибора от генерируемого им тока. Она является константой и может быть определена в процессе самостоятельного и независимого возбуждения.

Скоростная регулировочная характеристика чаще всего высчитывается исходя из нескольких величин электротока нагрузки. Самое маленькое значение возбуждения находится при нагрузочном токе, равном нулю (частота вращений при этом максимальная).

Последняя токоскоростная характеристика определяется как одна из самых важных при выборе или создании генератора. Практически все новые генераторы могут самостоятельно ограничивать свой максимальный ток.

Обратите внимание! Делается это для того, чтобы частота вращения роторов не увеличивалось до частоты индуцированного стартера.

Простой индукционный генератор для использования дома и на предприятии

Источник: http://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka

Принцип работы генератора

Пришло время рассмотреть устройство генератора перемененного тока и принцип его действия. Он заключается в том, что в электроустановке используют специальную систему, которая при функционировании производит магнитный поток большой мощности.

За основу взято два сердечника, изготовленных из электротехнической стали. Пазы одного сердечника предполагают размещение обмотки, которая отвечает за генерацию потока магнитных волн. Второй же используется для индукции электродвижущей силы.

Обычно сердечник, который расположен внутри, находится в горизонтальном или вертикальном положении и вращается по соответствующим орбитам. Его называют ротором. Второй же сердечник, называемый статором, как понятно из его названия, остается в неподвижном состоянии. Чем меньшее расстояние будет между этими элементами, тем больше вырастет индуктивность магнитного потока. Далее рассмотрены назначение устройства и работа генератора переменного тока.

Рассмотрение строения электрогенератора на практике

Источник: http://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka

Амплитудный способ определения скорости вращения

Амплитудный способ выгодно отличается от частотного простотой схемы управления, но не очень точен из-за: температурных колебаний ; зазоров между статором и ротором; старения магнитов ротора, влияющее на величину магнитного потока; частотной модуляции, оказывающей воздействие на реактивные элементы электрической цепи. Как и в других типах тахогенераторов, при увеличении скорости вращения ротора возрастает и генерируемая в обмотке статора ЭДС. Для “считывания” значений этой ЭДС обычно используют выпрямитель (одно- или двухполупериодный) и НЧ фильтр, назначение которого сглаживать пульсации.

Зная параметр “крутизны выходного напряжения”, представляемый обычно размерностью в мВ/мин-¹ (милливольт на оборот в минуту), и величину генерируемого выходного напряжения, можно сравнительно легко вычислить частоту вращения ротора:

где Frot — частота вращения ротора в Гц ; Uout — величина генерируемого выходного напряжения в мВ; St- “крутизна выходного напряжения” в мВ/мин-¹.

Источник: http://odstroy.ru/generator-peremennogo-toka-shema-i-vidy-indukcionnyj-i-elektromehaniceskij/

Частота переменного тока, вырабатываемого генератором

Данные генераторы являются синхронными, то есть угловая скорость (число оборотов) вращающегося магнитного поля линейно зависит от угловой скорости (числу оборотов) ротора генератора и асинхронными, в которых имеется скольжение, то есть, отставание магнитного поля статора от угловой скорости ротора. Ввиду некоторой громоздкости регулирования асинхронные генераторы получили небольшое распространение.

Если ротор генератора двухполюсный, то за один его полный оборот индуктированная электродвижущая сила совершит полный цикл своих изменений.

Следовательно, частота электродвижущей силы синхронного генератора будет: f=n60{displaystyle f={frac {n}{60}}},

где

f{displaystyle f} — частота в герцах;

n{displaystyle n} — число оборотов ротора в минуту.

Если генератор имеет число пар полюсов p{displaystyle p}, то соответственно этому частота электродвижущей силы такого генератора будет

в p{displaystyle p} раз больше частоты электродвижущей силы двухполюсного генератора: f=pn60{displaystyle f=p{frac {n}{60}}}.

Частота переменного тока в электрических сетях должна строго соблюдаться, в России и других странах она составляет 50 периодов в секунду (герц). В ряде стран, например в США, Канаде, Японии, в электрическую сеть подаётся переменный ток с частотой 60 герц. Переменный ток с частотой 400 герц применяется в бортовой сети самолётов.

В таблице показана зависимость частоты генерированного переменного тока от количества магнитных полюсов и числа оборотов генератора

Данный фактор следует учитывать при конструировании генераторов.

Число полюсов	Число оборотов ротора для частоты 50 герц, в 1 минуту	Число оборотов ротора для частоты 60 герц, в 1 минуту	Число оборотов ротора для частоты 400 герц, в 1 минуту
2	3 000	3 600	24 000
4	1 500	1 800	12 000
6	1 000	1 200	8 000
8	750	900	6 000
10	600	720	4 800
12	500	600	4 000
14	428,6	514,3	3 429
16	375	450	3 000
18	333,3	400	2 667
20	300	360	2 400
40	150	180	1 200

Например, паровая турбина наиболее оптимально работает при 3000 оборотов в минуту, число полюсов генератора равняется двум.

Например, для дизельного двигателя, применяемого на дизельных электростанциях, оптимальный режим работы 750 оборотов в минуту, тогда генератор должен иметь 8 полюсов.

Например, массивные и тихоходные гидравлические турбины на крупных гидроэлектростанциях вращаются со скоростью 150 оборотов в минуту, тогда генератор должен иметь 40 полюсов.

Данные примеры приведены для частоты переменного тока 50 герц.

Источник: http://wiki2.org/ru/Генератор_переменного_тока

Современный водяной двигатель

В современных водяных двигателях колесо с лопастями заменено более скоростной водяной турбиной (образовано от слова «турбо» — «вихрь»). Чаще всего она имеет спиральный кожух, по форме напоминающий раковину улитки. Вода поступает в широкий конец кожуха. Так как «коридор», по которому она течет, все время сужается, ее напор увеличивается.

Затем усиленный поток воды поступает на вогнутые лопатки турбины, которая расположена в центре «улитки», и вращает ее. Так энергия потока воды преобразуется в механическую работу.

Источник: http://sitekid.ru/izobreteniya_i_tehnika/elektrogenerator.html

Запуск

Переносной генератор необходимо разместить на ровной сухой поверхности, а в случае работы на открытом пространстве — защитить его от попадания осадков. Поскольку одноцилиндровые двигатели, применяемые в бензогенервторах, отличаются высоким уровнем вибраций, нельзя располагать на генераторе посторонние предметы, а особенно — емкости с топливом, во избежание их падения.

Перед запуском необходимо удостовериться в достаточном уровне моторного масла и при необходимости долить его, после чего двигатель генератора можно запускать.

Подключать нагрузку к генератору можно только после того, как двигатель будет запущен. Не запускайте генератор, если к нему подключены электроприборы.

Для запуска бензинового мотора служит специальная воздушная заслонка, в закрытом положении обогащающая топливную смесь. При первом запуске двигателя, особенно в холодную погоду, ее необходимо закрыть тем больше, чем ниже температура воздуха, а по мере прогрева двигателя плавно открыть

Прогретый двигатель должен запускаться без прикрытия заслонки, в противном случае стоит обратить внимание на регулировки карбюратора. Запуск в зависимости от конструкции двигателя осуществляется либо тросовым стартером (плавно вытяните его до ощущения сопротивления, после чего резко увеличьте усилие), либо электрическим (для запуска нажмите и удерживайте пусковую кнопку)

Запуск дизельного мотора отличается только тем, что нет необходимости использовать воздушную заслонку, но вместо этого нужно приоткрывать декомпрессор — устройство, снижающее давление в камере сгорания для облегчения проворота коленчатого вала при запуске. Кроме того, запуск дизельного мотора может сильно затруднить завоздушенная топливная система (первый запуск нового генератора или если до этого бак был выработан насухо). В таком случае придется прокачать топливную систему (порядок прокачки отличается для разных двигателей и описывается в руководстве по эксплуатации).

Дав поработать генератору некоторое время (в теплое время года бензиновый двигатель прогреется достаточно быстро, не более минуты), можно подключать нагрузку, убедившись, что индикаторы работоспособности или указатель напряжения генераторной установки указывают на ее полную работоспособность.

Источник: http://oooevna.ru/kak-ustroeny-generatory-postoannogo-i-peremennogo-toka/

Параметры синхронного генератора

Основными величинами, характеризующими синхронный генератор, являются:

Источник: http://wiki2.org/ru/Генератор_переменного_тока

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.

Возбуждение генератора переменного тока

Источник: http://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

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

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.
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.
“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!
“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!
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!
“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!

Источник: http://odstroy.ru/generator-peremennogo-toka-shema-i-vidy-indukcionnyj-i-elektromehaniceskij/

Классификация и виды агрегатов

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

По принципу работы

Разделяют асинхронные и синхронные генераторы переменного тока.

Асинхронный

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

Синхронный

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

По типу топлива двигателя

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

Газовый генератор

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

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

Дизельный генератор

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

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

Бензогенератор

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

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

Источник: http://odinelectric.ru/equipment/kak-ustroen-generator-peremennogo-toka

Электричество из воды

В наши дни электричество производят на гидроэлектростанциях, которые используют энергию движущейся воды.

Схема работы гидроэлектростанции

Гидроэлектростанция состоит из двух основных частей: энергоблока и плотины (или дамбы), накапливающей воду. В энергоблоке расположены генераторы, вырабатывающие электрический ток. Их роторы вращаются благодаря водяным турбинам. Так энергия потока воды преобразуется в электрическую.

Источник: http://sitekid.ru/izobreteniya_i_tehnika/elektrogenerator.html

Виды генераторов переменного тока

Есть несколько типов классификации генераторов. Наиболее распространенный — по мощности. Они бывают маломощными и высокомощными. Для решения бытовых задач применяются компактная и маломощная электроустановки, которые обычно используется в качестве резервного источника питания.

В последнее время популярность обрели сварочные генераторы. С бензиновыми моделями следует быть осторожным, так как они должны использоваться только по своему прямому назначению. В противном случае их срок эксплуатации истечет намного раньше положенного. Диагностика и ремонт таких приборов — достаточно дорогостоящие, и чаще проще купить новый аппарат.

Еще одно разделение — асинхронные и синхронные генераторы. Они отличаются конструкцией ротора. В синхронном приборе катушка находится на роторе, а в асинхронном на валу есть специальные углубления, которые предназначены для вставки обмотки. Подробнее о них далее.

Маломощный генератор

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.

Асинхронный генератор

Синхронные генераторы

Синхронный двигатель — это электромеханизм, который работает в режиме генерации электрической энергии. Его особенность в том, что частота вращения стартера, а точнее его магнитного поля, равна частоте вращения ротора.

К сведению! Синхронные обладают роторами, которые выполнены в виде постоянных или электрических магнитах. Полюсов у них может быть и 2, и 4, и 6. Главное, чтобы это число было кратным двум.

Синхронный генератор

Источник: http://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka

Охлаждение генераторов переменного тока

Генератор с водородным охлаждением, окрашен в красный цвет

Во время работы в генераторе возникают потери энергии, превращающиеся в теплоту и нагревающие его элементы. Хотя КПД современных генераторов очень высок, абсолютные потери достаточно велики, что приводит к значительному повышению температуры активной стали, меди и изоляции. Повышение температуры конструктивных элементов, в свою очередь, ведёт к их постепенному разрушению и уменьшению срока службы генератора[3][4]. Для предотвращения этого применяют различные системы охлаждения.

Выделяют следующие типы систем охлаждения: поверхностное (косвенное) и непосредственное охлаждение[3]. Косвенное охлаждение в свою очередь может быть воздушным и водородным.

Водородные системы охлаждения чаще устанавливаются на крупные генераторы, так как они обеспечивают лучший отвод тепла[5] (По сравнению с воздухом водород имеет большую теплопроводность и в 10 раз меньшую плотность[6]). Водород пожаро- и взрывоопасен, поэтому применяется изоляция вентиляционной системы и поддержание повышенного давления.

Источник: http://wiki2.org/ru/Генератор_переменного_тока

Схема генератора переменного тока

Принципы работы генератора переменного и постоянного токов уже понятны, как и его основные конструкционные элементы. Необходимо рассмотреть пару схем для обобщения материала и понимания процесса генерации электротока.

Схема обычного устройства генерации электротока

Таким образом, были рассмотрены генератор переменного тока, устройство и принцип его действия.

Принципиальная схема электрического генерирующего устройства

Строение этого аппарата практически не поменялось с момента его создания еще в 1800-х гг. Данное электрооборудование служит для выработки тока, который применяется для бытовых или производственных целей.

Источник: http://rusenergetics.ru/oborudovanie/generator-peremennogo-toka

Литература

Thompson, S. P. Dynamo-Electric Machinery : A Manual for Students of Electrotechnics : Part 1 : [англ.]. — New York : Collier and Sons, 1902.

Источник: http://wiki2.org/ru/Генератор_переменного_тока

Ссылки

Alternators. Integrated Publishing (TPub. com).
Wooden Low-RPM Alternator. ForceField, Fort Collins, Colorado, USA.
Understanding 3 phase alternators. WindStuffNow.
Alternator, Arc and Spark. The first Wireless Transmitters. The G0UTY Homepage.
White, Thomas H., Alternator-Transmitter Development (1891—1920). EarlyRadioHistory.us.

Эта страница в последний раз была отредактирована 30 июня 2021 в 01:06.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Источник: http://wiki2.org/ru/Генератор_переменного_тока

Генератор постоянного тока – принцип действия, устройство, как работает

Генератор постоянного тока предназначен для преобразования кинетической энергии в электрическую. Используется в качестве источника электроэнергии в тепловозах, автомобилях, промышленных установках и т.д.

Представляет собой обратимую электрическую машину. В зависимости от схемы подключения может работать как генератор или как электродвигатель.

Принцип действия генератора постоянного тока основан на физическом явлении электромагнитной индукции. Заключается в том, что если проводник передвигается в магнитном поле, в нем возникает электрический ток. Такой ток называется индукционным.

Важным условием является то, что проводник должен пересекать поле, а не двигаться вдоль него.

Схематично это явление можно описать следующим образом. Если проводник, например, медную проволоку в виде рамки поместить между двумя полюсами подковообразного магнита, он будет находиться в постоянном магнитном поле.

Затем начнем вращать эту рамку. В процессе вращения она будет пересекать магнитный поток. Вследствие этого, внутри проволоки индуцируется электродвижущая сила э.д.с.

Если концы этой рамки соединить, то под воздействием э.д.с., потечет индукционный ток. Если включить в эту цепь амперметр, он покажет наличие в ней тока. Это и есть самый простой макет генератора.

Для того, чтобы подключить рамку к электрической цепи, ее крепят к полукольцам. Две щетки контактируют с вращающимися полукольцами поочередно, и через них индукционный ток поступает далее в электрическую цепь. Полукольца устанавливают на оси, вокруг которой вращается рамка. Это упрощенная схема коллектора.

Когда рамка переходит через горизонтальное положение (нейтраль), щетки одновременно переключаются с одного полукольца на второе. В этот момент стороны рамки магнитных силовых линий не пересекают. В таком положении э.д.с. и, соответственно, ток равны 0. Благодаря этому переключение щеток не сопровождается искрением.

На величину электродвижущей силы влияют следующие факторы:

длина проволоки;
величина индукции магнитного поля;
частота вращения.

Величина э.д.с. (Е) меняется по синусоидальной траектории, с пиками при прохождении рамкой вертикальных положений. В эти моменты она перпендикулярно пересекает максимум силовых линий. Нулевые значения отмечаются при прохождении нейтрали. После ее пересечения э.д.с. меняет свое направление.

В свою очередь, коллектор, чередуя каждые пол оборота полукольца на щетках, выпрямляет переменную э.д.с. На выходе получается пульсирующий, в виде выпрямленной синусоиды, постоянный ток.

КАК НА ВЫХОДЕ ПОЛУЧАЕТСЯ ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Для того, чтобы можно было пользоваться генератором, как источником энергии, ток нужно сгладить. Если увеличить количество рамок до двух и расположить их перпендикулярно друг другу. Тогда пиковые значения Е и, соответственно, тока будут возникать уже каждые четверть оборота.

Если их соединить последовательно, индуцируемый ток будет суммироваться. А его выходная характеристика будет иметь вид двух, смещенных между собой на четверть периода выпрямленных синусоид. Пульсация значительно уменьшится.

Если количество последовательных рамок еще увеличивать, тогда значение тока будет все больше приближаться к идеальной прямой. Кроме того, величина электродвижущей силы напрямую зависит от длины проводника. Поэтому количество рамок делают большим, а их совокупность и составляет обмотку вращающейся части генератора — якоря.

Для последовательного соединения витков обмотки, конец предыдущего нужно соединить с началом следующего. Делают это на полукольцах или, как их называют, пластинах. Их количество будет равняться количеству витков.

Другим фактором, влияющим на величину Е, является сила магнитного поля. Индукция магнитного потока обычного магнита слишком маленькая, а потери в среде между двумя полюсами наоборот очень большие.

Для решения первой проблемы вместо постоянного магнита используют гораздо более сильный электромагнит. Для решения второй проблемы сердечник якоря выполняют из стали. Также уменьшают до самого минимума зазор между якорем генератора и полюсами электромагнита.

Ток, протекающий в якоре, образуют своего рода электромагнит, и создает свое магнитное поле. Это явление называется реакция якоря. В нем также возникает реактивная э.д.с. Вместе они искажают магнитное поле. Чтобы это скомпенсировать, устанавливаются добавочные полюса. Они включаются в цепь якоря и полностью перекрывают это негативное воздействие.

По источнику тока возбуждения генераторы бывают:

с независимым возбуждением;
с самовозбуждением.

Необходимый для работы генератора магнитный поток создается благодаря току, проходящему через обмотки главных полюсов. Этот ток называется током возбуждения. При независимом возбуждении обмотка питается от аккумулятора или другого источника питания. При самовозбуждении питается током якоря.

Благодаря тому, что сердечники полюсов обладают остаточным магнетизмом, они создают небольшой магнитный поток. Если якорь начинает вращаться, этого потока достаточно для появления в витках якоря небольшого индукционного тока.

Этот ток, попадая в обмотку возбуждения полюсов, усиливает рабочий магнитный поток. Это приводит к увеличению тока в якоре и происходит цепная реакция. Таким образом, генератор быстро выходит на расчетную мощность.

По схеме подключения обмотки якоря к обмотке возбуждения генераторы с самовозбуждением делятся на три типа:

с параллельным возбуждением;
с последовательным возбуждением;
со смешанным возбуждением.

Схема возбуждения влияет на характеристики генератора и особенности его применения. Основным его параметром является внешняя характеристика, выражающая зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки при заданной частоте вращения и параметрах возбуждения. Также к основным характеристикам относится мощность и КПД, который достигает 90-95%.

УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор состоит из двух частей:

подвижная вращающаяся часть якорь;
неподвижная – статор.

Статор состоит из станины, магнитных полюсов, подшипникового щита с подшипниками. Станина — это несущая часть генератора, на которой размещены все его части. Внутри установлены полюсы с сердечниками и обмотками возбуждения. Изготавливается из ферромагнитных материалов.

Ротор или якорь состоит из сердечника, вала, коллектора и вентилятора. В качестве опоры для якоря используются подшипники, установленные на боковых подшипниковых щитах статора.

Преимущества и область применения.

Генераторы постоянного тока обладают следующими достоинствами:

простота конструкции, компактность;
надежность;
экономичность;
обратимость, то есть возможность использования в качестве электродвигателя;
практически линейная внешняя характеристика.

Недостатки:

высокая стоимость;
ограниченный срок службы щеточно-коллекторного узла.

Используются в различных отраслях производства, в строительстве, в промышленных установках, сварочном оборудовании, в машиностроении, на предприятиях металлургической промышленности, в автомобильном, железнодорожном, воздушном и морском, транспорте.

* * *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

назначение, устройство и принцип работы

Многие из вас знакомы с общим устройством автомобиля и знают, что некоторые устройства «жизненно» необходимы для полноценной работы всех систем транспортного средства. К таким устройствам относится и автомобильный генератор, основное назначение которого превращение механической энергии в электрическую. Электричество необходимо для вращения стартера при запуске двигателя, за что отвечает аккумуляторная батарея, зажигания топливной смеси внутри цилиндров и приведения в рабочее состояние всех систем и электроприборов автомобиля.

ДЕТАЛЬНО ПРО ⇒ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Немного истории

Как вы уже поняли, всего существует два источника автомобильного питания – это аккумулятор и генератор, при этом первый из них накапливает электричество, получаемое от генератора и передаёт полезную энергию на приборы в качестве постоянного тока ровно до того момента, как будет запущен мотор, и тогда в дело вступает второй источник питания.

Все знают автомобильные генераторы как компактные устройства, имеющие связь с двигателем посредством ременной передачи, но они не всегда были такими. До 1960 года обычный генератор представлял собой громоздкую конструкцию очень большого веса. При этом коэффициент полезного действия в устройствах начала второй половины прошлого столетия оставлял желать лучшего и точно никак не удовлетворял новым потребностям современных автомобилей, которые уже рвались на мировой рынок, заряженные небывалым энтузиазмом их разработчиков. Миру требовалось что-то более простое и лёгкое, что давало бы больше энергии при том же крутящем моменте, и это случилось в виде обновлённого генератора, работающего по технологии полупроводниковых выпрямителей.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ ПРО ⇒ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ КАРБЮРАТОРА

Генераторы старого типа, поставляющиеся на рынок с шунтовой схемой параллельного возбуждения, обмоткой, имеющей связь с АКБ, либо со схемой стартера, последовательно подключённого к обмоткам якоря, нашли всеобщее признание у производителей гибридных и электрических автомобилей как основной силовой агрегат. Мир же полностью перешёл на генераторы переменного тока, обладающие известными преимуществами, такими, компактность, повышенный КПД, усиленная мощность и сила тока при неизменной частоте вращения ротора. Внимание читателя заслуживают оба типа генератора, и в последующих частях мы рассмотрим, как устроены генераторы постоянного и переменного тока и разберём принцип их работы.

Как устроен генератор постоянного тока?

Оба устройства призваны вырабатывать электричество, используя механическую силу двигателя. Массивность генераторов постоянного тока объясняется тем, что в качестве статора там используется сам корпус устройства, и чем он больше, тем лучше, поэтому для достижения наиболее высоких показателей мощности, например, для грузовых автомобилей, такие генераторы должны быть поистине гигантских размеров.

Как же происходит выработка электричества генератором постоянного тока?

После подключения генератора независимым, параллельным или смешанным способом, становится возможна его дальнейшая работа по превращению механической энергии в электрическую;
Полюсное размещение обмоток со смещёнными пазами обеспечивает выработку переменного тока, при этом работа генератора практически бесшумная;
Якорь, как токосъемная часть генератора, крепится на подшипники крышек, рабочая часть находится между обмотками и при вращении отдаёт накопленный переменный ток щёткам;
Коллектор преобразует переменный ток в постоянный, который и становится «конечным продуктом» деятельности генератора постоянного тока и обеспечивает весь автомобиль электричеством.

При необходимости генераторы оснащают дополнительным комплектом обмоток, который предполагает наличие ещё одной пары щёток.

Как устроен генератор переменного тока?

Стандартный или компактный трёхфазный генератор переменного тока имеет намного меньшие габариты за счёт изменения конструкции статора, в качестве которого выступает отдельный модифицированный элемент и более эффективный ротор вместо якоря. В связи с этим у производителей отпала необходимость создавать массивные и тяжёлые корпуса, а токосъёмные свойства генератора при этом увеличились в несколько раз. Несмотря на разительные перемены в конструкции устройств разных поколений генераторов, принцип их работы практически ничем не различается.

Генератор переменного тока состоит из ротора, статора, трёхфазных медных намоток в качестве магнитопровода, шкива, являющегося продолжением ротора, принимающего крутящий момент от двигателя, графитовых щёток, регулятора напряжения и силового выпрямителя. Каждый из элементов компактно размещён в лёгком корпусе, представляющем собой парные алюминиевые крышки, соединённые болтами. Корпус крепится к кронштейнам двигателя через проушины так, чтобы шкив находился со стороны привода.

Рассмотрим устройство элементов генератора переменного тока более детально:

Статор изготавливается из стальных листов, каждая его часть сваривается или клепается так, чтобы получилось 36 пазов, которые изолируются плёнкой, либо эпоксидной смолой. Обмотка статора осуществляется между пазами;
Ротор представляет из себя две разнополюсные части с клинообразными выступами, у каждой из которых имеется как минимум шесть полюсов, закреплённых на валу. В случае фиксации на концах вала закалённой цапфы и подшипников, его изготовление предполагает использование твёрдой стали, при этом шкив фиксируется при помощи резьбы и паза;
Электрографитные или меднографитовые щётки имеют пружинный способ прижатия. Первый вариант с более долгим сроком эксплуатации, контактируя с кольцом, значительно снижает напряжение в цепи;
Диодные мосты в виде таблеток, надёжно закреплённых на охлаждающих элементах пайкой, или силовых диодов, размещённых в пластинах, выполняют функцию отвода тепла;
Выпрямление переменного тока осуществляется вспомогательным узлом диодов, заключённых в герметичный блок, который имеет подключение в виде шины. Узел защищён от короткого замыкания специальным составом;
Система охлаждения генератора выполняет важную функцию, влияющую на регулировку напряжения, которая напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Также регулятор справляется со скачками напряжения, которые неизбежно появляются в связи с изменением числа оборотов двигателя.

Как работает автомобильный генератор?

Работа генератора невозможна без приводной силы двигателя. Индукция электродвижущей силы, возникающая в области действия магнитного поля, создаёт напряжение на полукольцах, которое снимается напрямую и далее поступает по схеме в качестве постоянного тока до конечных потребителей.

Система зажигания двигателя: 1 – генератор;
2 – выключатель зажигания;
3 – распределитель зажигания;
4 – кулачок прерывателя;
5 – свечи зажигания;
6 – катушка зажигания;
7 – аккумуляторная батарея[/caption]

Особенности расположения генератора на картере в подкапотном пространстве предполагает наличие шкивов на самом генераторе и коленчатом валу, соединённых ременной передачей. Для такого типа соединения требуется система натяжения ремня, которая осуществляется при помощи опоры.

Современные генераторы переменного тока способны давать напряжение от 7 до 28 вольт и соответствующую мощность в районе 1380 ватт, хорошим показателем КПД в этом случае будет считаться отметка в 50-60%.

Пуск двигателя ознаменовывается повышенным током статора до значений в несколько сотен ампер, поэтому все приборы и сам двигатель до установления рабочих параметров генератора работают благодаря питанию аккумуляторной батареи.

Сразу после передачи вращающегося момента на шкив генератора, вращающийся якорь начинает создавать электромагнитное поле, которое в свою очередь запускает процесс движения переменного тока с обмоток на контактные кольца, щётки, и далее через выпрямитель постоянный ток поступает на аккумулятор и приборы, нуждающиеся в электричестве. Не всегда обороты двигателя могут обеспечить достаточную мощность генератора для питания особо мощных приборов, поэтому в случае недостатка электроэнергии в дело вступает аккумулятор.

Способ подключения генератора имеет решающее значения для автомобилей с разным потреблением электричества. Если на транспортном средстве установлено мощное оборудование, используется схема подключения «Треугольник». В стандартных моделях современных автомобилей генераторы подключаются по схеме «Звезда». Выходной ток в этом случае будет в 1,7 раза меньше, чем в первом случае, но со своей работой без дополнительной нагрузки он справляется отлично.

Основные неисправности

Механические, либо электрические неисправности неизбежно возникнут на определённом сроке эксплуатации генератора, ведь любое техническое устройство подвергается износу. Несмотря на надёжность и износоустойчивость в целом, в генераторе могут случаться поломки разного характера, как внешние, так и внутренние, определить которые на ранней стадии сможет только профессионал.

Аккумулятор разряжается быстрее, чем заряжается, при этом может гореть лампа разряда аккумулятора;
Слабый ток на приборы, который характеризуется тусклым горением ламп;
Посторонние звуки в подкапотном пространстве должны служить косвенными признаками неисправности автомобильного генератора;
Характерное пищание или вой, доносящиеся из генератора.

Нет необходимости говорить, что все эти признаки должны стать причиной для проведения срочной диагностики, которая может выявить неисправность:

Ременно-приводной системы, либо корпуса со всеми внешними составляющими;
Шкива, щёток, колец, или подшипников;
Регулятора напряжения;
Обмоток ротора или статора;
Выпрямителя;
Реле.

Любая неисправность устраняется исключительно заменой на новую запчасть. Проверка генератора на наличие поломок происходит по стандартной схеме – предохранитель, корпус, ремень, проводка, ротор, кольца и щётки.

Из наиболее трудоёмких работ считается замена подшипников и ремня. Менять эти детали необходимо до наступления их критического состояния.

Обмотки ротора должны иметь сопротивление в пределах от 1,8 до 5 ом, в противном случае они подлежат замене, как и обмотки ротора, главным признаком неисправности которых являются нереальные цифры на мультиметре. Выпрямитель подлежит замене, если показания на приборе не меняются в зависимости от расположения щупов. Окисленные контакты так же повод для полной замены диодного моста.

Итог

Некоторые неисправности в генераторе определяются лишь на специализированных стендах профессиональными мастерами. Несмотря на кажущуюся простоту, генератор сложен и непредсказуем даже для опытных автолюбителей. Залог долгой и нормальной работы генератора – это своевременное обслуживание в проверенных автосервисах и замена деталей на оригинальные запчасти.

Источник https://vaznetaz.ru/

Как устроен генератор

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, назначение

Электрический ток является основным видом энергии, совершающим полезную работу во всех сферах человеческой жизни. Он приводит в движение разные механизмы, дает свет, обогревает дома и оживляет целое множество устройств, которые обеспечивают наше комфортное существование на планете. Поистине, этот вид энергии универсален. Из нее можно получить все что угодно, и даже большие разрушения при неумелом использовании.

Но было время, когда электрические эффекты все так же присутствовали в природе, но никак не помогали человеку. Что же изменилось с тех пор? Люди стали изучать физические явления и придумали интересные машины – преобразователи, которые, в общем, и сделали революционный скачок нашей цивилизации, позволив человеку получать одну энергию из другой.

Так люди научились вырабатывать электричество из обычного металла, магнитов и механического движения – только и всего. Были построены генераторы, способные выдавать колоссальные по мощности потоки энергии, исчисляемые мегаваттами. Но интересно, что принцип действия этих машин не так уж сложен и вполне может быть понятен даже подростку. Что же такое генератор электрического тока? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Эффект электромагнитной индукции

Основой появления в проводнике электрического тока является электродвижущая сила — ЭДС. Она способна заставить перемещаться заряженные частицы, которых много в любом металле. Эта сила появляется только в случае, если проводник испытывает на себе изменение интенсивности магнитного поля. Сам эффект получил название электромагнитной индукции. ЭДС тем больше, чем больше скорость изменения потока магнитных волн. То есть, можно возле постоянного магнита перемещать проводник, или на неподвижный провод влиять полем электромагнита, меняя его силу, эффект будет один и тот же – в проводнике появится электрический ток.

Над этим вопросом в первой половине XIX века работали ученые Эрстед и Фарадей. Они же и открыли это физическое явление. В последствии на основе электромагнитной индукции были созданы генераторы тока и электродвигатели. Интересно, что эти машины легко могут быть преобразованы друг в друга.

Как работают генераторы постоянного и переменного тока

Понятно, что генератор электрического тока – это электромеханическая машина, вырабатывающая ток. Но на самом деле она есть преобразователь энергии: ветра, воды, тепла, чего угодно в ЭДС, которая уже вызывает ток в проводнике. Устройство любого генератора принципиально ничем не отличается от замкнутого проводящего контура, который вращается между полюсами магнита, как в первых опытах ученых. Только намного больше величина магнитного потока, создаваемого мощными постоянными или чаще электрическими магнитами. Замкнутый контур имеет вид многовитковой обмотки, которых в современном генераторе не одна, а минимум три. Все это сделано для того, чтобы получить как можно большую ЭДС.

Стандартный электрический генератор переменного тока (или постоянного) состоит из:

Корпуса. Выполняет функцию рамы, внутри которой крепят статор с полюсами электромагнита. В нем установлены подшипники качения роторного вала. Его изготавливают из металла, он также защищает всю внутреннюю начинку машины.
Статора с магнитными полюсами. На нем закреплена обмотка возбуждения магнитного потока. Его выполняют из ферромагнитной стали.
Ротора или якоря. Это подвижная часть генератора, вал которой приводит во вращательное движение посторонняя сила. На сердечнике якоря располагают обмотку самовозбуждения, где и образуется электрический ток.
Узла коммутации. Этот элемент конструкции служит для отведения электричества с подвижного вала ротора. Он включает в себя проводящие кольца, которые подвижно соединены с графитовыми токосъемными контактами.

В генераторе, продуцирующем постоянный ток, проводящий контур вращается в пространстве магнитной насыщенности. Причем за определенный момент вращения каждая половина контура оказывается вблизи того или иного полюсника. Заряд в проводнике за этот полуоборот движется в одном направлении.

Чтобы получить съем частиц, сделан механизм отвода энергии. Его особенность в том, что каждая половина обмотки (рамки) соединена с токопроводящим полукольцом. Полукольца между собой не замкнуты, а закреплены на диэлектрическом материале. За период, когда одна часть обмотки начинает проходить определенный полюс, полукольцо замыкается в электрическую схему щеточными контактными группами. Получается, на каждую клемму приходит только одного вида потенциал.

Правильнее назвать энергию не постоянной, а пульсирующей, с неизменной полярностью. Пульсация вызвана тем, что магнитный поток на проводник при вращении оказывает как максимальное, так и минимальное влияние. Чтобы эту пульсацию выровнять, применяют несколько обмоток на роторе и мощные конденсаторы на входе схемы. Для уменьшения потерь магнитного потока зазор между якорем и статором делают минимальным.

Схема генератора переменного тока

Когда происходит вращение подвижной части генерирующего ток устройства, в проводниках рамки также наводится ЭДС, как и в генераторе постоянного тока. Но небольшая особенность – генератор переменного тока устройство коллекторного узла имеет другое. В нем каждый вывод соединен со своим токопроводящим кольцом.

Принцип работы генератора переменного тока следующий: когда половина обмотки проходит возле одного полюса (другая, соответственно, возле противоположного полюса), в цепи движется ток в одном направлении от минимума к наивысшему своему значению и снова к нулю. Как только обмотки меняют свое положение относительно полюсов, ток начинает свое движение в обратном направлении с той же закономерностью.

При этом на входе схемы получается форма сигнала в виде синусоиды с частотой полуволн, соответствующей периоду вращения вала ротора. Для того, чтобы получить на выходе стабильный сигнал, где частота генератора переменного тока постоянна, период вращения механической части должен быть неизменным.

Магнитные генераторы газового типа

Конструкции генераторов тока, где вместо металлической рамки как носитель зарядов используют токопроводящую плазму, жидкость или газ, получили название МГД-генераторов. Вещества под давлением прогоняют в поле магнитной напряженности. Под воздействием все той же ЭДС индукции заряженные частицы обретают направленное движение, создавая электрический ток. Величина тока прямо пропорциональна скорости прохождения через магнитный поток, а также его мощности.

Генераторы МГД имеют более простое конструктивное решение – в них отсутствует механизм вращения ротора. Такие источники питания способны выдавать большие мощности энергии в короткие промежутки времени. Их применяют в качестве резервных устройств и в условиях экстренных аварийных ситуаций. Коэффициент, определяющий полезное действие (КПД) этих машин выше, чем имеет электрический генератор переменного тока.

Генератор синхронный переменного тока

Существуют такие типы генераторов переменного тока:

Машины синхронные.
Машины асинхронные.

Синхронный генератор переменного тока имеет строгую физическую зависимость между вращательным движением ротора и генерируемой частотой электричества. В таких системах ротор – это электромагнит, собранный из сердечников, полюсов и возбуждающих обмоток. Последние запитываются от источника постоянного тока посредством щеток и кольцевых контактов. Статор же представляет собой катушки провода, соединенные между собой по принципу звезды с общей точкой – нолем. В них уже наводится ЭДС и вырабатывается ток.

Вал ротора приводится в движение посторонней силой, обычно турбинами, частота движения которых синхронизирована и постоянна. Электрическая цепь, подключаемая к такому генератору, представляет собой трехфазную схему, частота тока в отдельной линии которой смещена на фазу в 120 градусов относительно других линий. Чтобы получить правильную синусоиду, направление магнитного потока в просвете между статорной и роторной частью регулируют конструкцией последних.

Возбуждение генератора переменного тока реализуют двумя методами:

Контактным.
Бесконтактным.

В схеме контактного возбуждения на обмотки электромагнита через щеточную пару подают электроэнергию с другого генератора. Этот генератор может быть совмещен с валом основного. Он, как правило, имеет меньшую мощность, но достаточную, чтобы создать сильное магнитное поле.

Бесконтактный принцип предусматривает, что синхронный генератор переменного тока на валу имеет дополнительные трехфазные обмотки, в которых при вращении наводится ЭДС и вырабатывается электричество. Оно через выпрямляющую схему поступает на катушки возбуждения ротора. Конструктивно в такой системе отсутствуют подвижные контакты, что упрощает систему, делая ее более надежной.

Асинхронный генератор

Существует асинхронный генератор переменного тока. Устройство его отличается от синхронного. В нем нет точной зависимости ЭДС от частоты с которой вал ротора вращается. Присутствует такое понятие как «скольжение S», которое характеризует эту разницу влияния. Величина скольжения определяется вычислением, так что неправильно думать, будто бы нет закономерности электромеханического процесса в асинхронном двигателе.

Если генератор, работающий вхолостую, нагрузить, то протекающий в обмотках ток будет создавать магнитный поток, препятствующий вращению ротора с заданной частотой. Так образуется скольжение, что, естественно, влияет на выработку ЭДС.

Современный асинхронный генератор переменного тока устройство подвижной части имеет в трех разных исполнениях:

Полый ротор.
Короткозамкнутый ротор.
Фазный ротор.

Такие машины могут иметь само- и независимое возбуждение. Первая схема реализуется за счет включения в обмотку конденсаторов и полупроводниковых преобразователей. Возбуждение независимого типа создается дополнительным источником переменного тока.

Схемы включения генераторов

Все мощные источники питания линий электропередач вырабатывают трехфазный электрический ток. Они содержат в себе три обмотки, в которых образуются переменные токи со смещенной друг от друга фазой на 1/3 периода. Если рассматривать каждую отдельную обмотку такого источника питания, то получим однофазный переменный ток, идущий в линию. Напряжение в десятки тысяч вольт может вырабатывать генератор. 220 В потребитель получает с распределительного трансформатора.

Любой генератор переменного тока устройство обмоток имеет стандартное, но подключение к нагрузке бывает двух типов:

Принцип работы генератора переменного тока, включенного звездой, предполагает объединение всех проводов (нулевых) в один, которые идут от нагрузки обратно к генератору. Это обусловлено тем, что сигнал (электрический ток) передается в основном через выходящий провод обмотки (линейный), который и называют фазой. На практике это очень удобно, ведь не нужно тянуть три дополнительных провода для подключения потребителя. Напряжение между линейными проводами и линейным и нулевым проводом будут отличаться.

Соединяя треугольником обмотки генератора, их замыкают друг с другом последовательно в один контур. Из точек их соединения выводят линии к потребителю. Тогда вообще не нужен нулевой провод, а напряжение на каждой линии будет одинаковым независимо от нагрузки.

Преимуществом трехфазного тока перед однофазным является его меньшая пульсация при выпрямлении. Это положительно сказывается на питаемых приборах, особенно двигателях постоянного напряжения. Также трехфазный ток создает вращающийся поток магнитного поля, который способен приводить в движение мощные асинхронные двигатели.

Где применимы генераторы постоянного и переменного тока

Генераторы постоянного тока значительно меньше по размерам и массе, чем машины переменного напряжения. Имея более сложное конструктивное исполнение чем последние, они все же нашли применение во многих отраслях промышленности.

Основное распространение они получили в качестве высокооборотных приводов в машинах, где требуется регулирование частоты вращения, например, в металлообрабатывающих механизмах, подъемниках шахт, прокатных станах. В транспорте такие генераторы установлены на тепловозах, различных судах. Множество моделей ветрогенераторов собраны на базе источников постоянного напряжения.

Генераторы постоянного тока специального назначения применяют в сварке, для возбуждения обмоток генераторов синхронного типа, в качестве усилителей постоянного тока, для питания гальванических и электролизных установок.

Назначение генератора переменного тока — вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Такой вид энергии подарил человечеству Никола Тесла. Почему именно изменяющий полярность ток, а не постоянный нашел широкое применение? Это связано с тем, что при передаче постоянного напряжения идут большие потери в проводах. И чем длиннее провод, тем потери выше. Переменное напряжение можно транспортировать на огромные расстояния при гораздо меньших затратах. Причем легко можно преобразовывать переменное напряжение (понижая и повышая его), который выработал генератор 220 В.

Заключение

Человек до конца не познал природу магнетизма, который пронизывает все вокруг. И электрическая энергия – это лишь малая часть открытых тайн мироздания. Машины, которые мы называем генераторами энергии, по сути очень просты, но то, что они могут нам дать, просто поражает воображение. Все же настоящее чудо здесь не в технике, а в мысли человека, которая смогла проникнуть в неисчерпаемый резервуар идей, разлитых в пространстве!

Как работает генератор переменного тока?

Когда люди присмотрелись к возможностям электричества, сразу начали придумывать, как бы серьезно поставить на службу эту интересную энергию. И появилась целая гамма приборов, устройств, установок, способных создавать на двух металлических концах электрическое напряжение. К концам сразу же прикрутили два болтика и начали подвешивать к ним все, что вызывало теперь массу интересных эффектов. Устройства эти в целом назвали источниками электроэнергии, или генераторами. А то, что к ним подключалось — электрической цепью. А по мере роста цепей и занятия ими все более значимого и постоянного места в человеческой жизни, их стали называть уже электрическими сетями.

Именно генераторы создали всю нашу электроиндустрию. Чем принцип работы генератора переменного тока отличается от принципов работы первых источников? Некой надежностью и постоянством, происходящими от надежности и всеобщей доступности той энергии, из которой они вырабатывают электричество. Это механическое движение. А у нас мир весь полон движения. И вполне естественно было заставить роторы крутиться, а движение для этого брать из чего-то еще. Из тепла. Сгорает топливо, ротор крутится — генератор тока работает.

Первоначальный источник же был продуктом первых экспериментов. Химия (аккумуляторы), электризация (электрофорные машины) — все это как-то слабо. Потому что непропорционально дорого, сравнительно с количеством энергии, которое потребовали сети. Сначала осветительные, а потом почти сразу трамвайные. Вот трамвай и толкнул генераторы тока вперед в развитии.

Трамвайная линия — это то, где электроэнергия сама производит движение. Плюсом такого подхода оказалась очень удобная подача такого «топлива» на большие довольно расстояния. И очень органично вписалась в затраты по изготовлению самой трамвайной линии. Когда кладут железные пути, что уж там не проложить вдоль них еще и проволоку, подводящую ток к трамваям, которые могут теперь находиться на линии в любом месте и с одинаковой легкостью получать эту энергию.

Преобразование оказалось симметричным: устройство генератора переменного тока практически такое же, как и у двигателя. Только у генератора назначение — вырабатывать электричество, вращая ротор, а у другого электроэнергия крутит почти такой же ротор, а уже он — колеса трамвая.

О такой передаче энергии механики прошлых веков только мечтали. Ведь когда-то с помощью водяного колеса вращали валы обрабатывающих станков в целых цехах. А энергию механическую передавали тоже механически: с помощью валов, шкивов, ремней, шестеренок… Тут же всего-то — два проводочка. А в случае с трамваями вообще один. Второй — сами рельсы.

Ток переменный и ток постоянный

Сначала открыли электрический ток, когда увидели, что он, себя проявляя, действует. Потом только обнаружили, что ток бывает постоянный, но может быть и переменным.

Собственно говоря, генерация тока всегда и происходит от изменения магнитного поля, проходящего через обмотку. И напряжение, которое при этом возникает, просто обязано быть переменным. Потому что технически просто немыслимо заставить магнитное поле изменяться строго равномерно. Источники тока, полученные другим путем, основывались на стационарных процессах (или квазистационарных — учитывая разряд аккумуляторов), поэтому они и давали исключительно постоянный ток. Когда изобрели телеграф — наверное, первое электрическое изобретение, толкнувшее к созданию масштабных электрических линий, — этот самый ток в них был постоянным, хотя и прерывистым. Постоянный ток не очень высокого напряжения дает в передаче на дальние расстояния огромные потери от сопротивления в проводниках. С этим столкнулся уже Самюэль Морзе, когда протягивал свою первую телеграфную линию в 1844 году от Балтимора до Вашингтона. Они с другом сумели с этим справиться, используя «активное усиление» сигнала с помощью реле.

Усиление сигнала с помощью реле

Трамвайные линии, как известно, поначалу унаследовали эту традицию — питаться постоянным электрическим током, хотя конструкция из магнитов и вращающихся в их поле проводников, будучи использована в качестве генератора, легче и проще производит именно переменный ток.

Назначение генератора — выработка напряжения, постоянного и переменного, отсюда его устройство и принцип работы.

А типы вырабатываемого напряжения и определили строение и принцип действия генераторов.

Поэтому и различаются генераторы типами — генератор постоянного тока и генератор переменного тока.

В генераторах постоянного тока этого постоянства достигают конструкционными ухищрениями: путем создания определенной конфигурации магнитного поля, путем увеличения количества якорных рамок в роторе, в которых наводится разность потенциалов и снятие его с них с помощью многоконтактного коллектора, путем организации особых режимов тока возбуждения на специальных обмотках возбуждения, установленных на магнитах статора, и т.д.

Но, оказалось, проще добиться того же эффекта другим путем: индукционный генератор переменного тока напряжение вырабатывает, а потом оно «выпрямляется» обычной схемой диодного выпрямителя. Что и делает, например, генератор автомобиля.

Принцип работы устройства

Генератор переменного тока — это механико-индукционная машина, создающая переменное электрическое напряжение на своих выходных контактах в ответ на вращение своей подвижной части посторонней силой.

Подвижная часть генератора (или альтернатора) называется ротором, неподвижная — статором.

Две части генератора производят следующее: одна из них создает магнитное поле, а вторая часть содержит проводники, расположенные так, что при изменении относительно них этого магнитного поля (назовем его генерирующим), на их противоположных концах возникает разность потенциалов. Она снимается и переправляется с этих проводников на выходные контакты.

Виды генераторов переменного тока

Отсюда возможны два варианта конструкций генератора переменного тока, в которых:

генерирующее магнитное поле создается в статоре и неподвижно;
генерирующее магнитное поле создается в роторе и вращается вместе с ним.

В любом случае напряжение, возникающее в результате генерации, нужно снимать не с той части генератора, где создается магнитное поле, а с противоположной.

Первоначально — начиная с опытов по вращению рамки из проводника в неподвижном магнитном поле — ротор и служил для наведения в его обмотках (или рамках) электрической индукции, порождавшей движение электронов к разным концам этих проводников, отчего и возникало напряжение.

Видимо, это связано с тем, что магниты выбирали побольше и потяжелее, дабы создавать сильное поле с большим градиентом, а рамочки с током были совсем легкие. Но теперь и ротор, и статор — это точно пригнанные друг к другу массивные части. Напряжение с вращающегося ротора (или якоря) необходимо снять с помощью специального механизма и отправить на неподвижные выходные контакты. Такой механизм называется коллектором (от лат. «сборщик»), в нем неподвижные подпружиненные щетки, «протянутые» от статора, плотно прижимаются к вращающимся вместе с ротором контактам.

Принцип устройства генераторов электрического тока

Быть может, конструктивно это самая узкая часть электродвигателей и генераторов. Она требует специального исполнения, при вращении детали ее стираются, от плохих контактов — при стертых пластинах контактов, или промежутков между ними, или стертых щетках (которые изготовляются обычно из графита — а от него токопроводящая пыль) — начинается искрение при вращении, и это никому не нравится.

Поэтому самым удобным вариантом генераторов переменного тока является второй. Это когда магнитное поле вращается ротором, а напряжение возникает в неподвижном статоре. И его не надо снимать никаким замысловатым образом.

Однофазные и многофазные

Принцип работы

Магнитное поле можно гонять (изменять, вращать) над одной системой проводников (имеющих два полюса) или над несколькими.

Схема простейшего генератора Схема простейшего генератора

Из рисунка понятно, как устроен простейший генератор переменного тока. Из чего состоит генератор? Основные части — ротор и статор. Мы видим, что ротор с установленным в нем магнитом N–S вращается. При этом полюса магнита, то N, то S, попеременно совсем близко от катушек с обмотками. Обмотки последовательно соединяются друг с другом и потом с выходными контактами. Направление и поток магнитного поля, проходящий через обмотки, при вращении изменяется. От чего и возникает переменное напряжение на выходных контактах с частотой f вращения ротора. Происходит генерирование напряжения, а при подключении к контактам нагрузки возникает переменный ток частоты f.

Схема эта — наипростейшая. Она только чуть сложнее, чем те рамочки, которые крутили когда-то в поле двух магнитов. Только теперь, наоборот, магнит, установленный на роторе, вращается, а неподвижные катушки дают напряжение.

Напряжение получается синусоидальным, достигает максимума и минимума, когда около катушек проходят полюса магнита — около них поток магнитного поля наиболее плотен, и поэтому происходит самое быстрое изменение поля. И на контактах в это время будет наведено максимальное по величине напряжение U, или — U . Когда же ротор повернется так, что магнит будет проходить горизонтальное положение, выходное напряжение будет пересекать нулевое значение.

Трехфазный генератор переменного тока

Однако мы видим, что в этой простой электрической машине еще очень много свободного места. Что ж, можно по периметру статора поставить не одну пару, а несколько пар катушек. Но придется тогда от каждой пары катушек отводить отдельные контакты для напряжений, чтобы напряжения разных пар не гасили друг друга. Получится как бы несколько генераторов в одном, каждый из них будет давать синусоидальное напряжение, но так как катушки повернуты относительно друг друга, и синусоиды будут сдвинуты ровно на такой угол, на какой сдвинуты пары катушек относительно нашей первоначальной.

Схема трехфазного генератора Схема простейшего генератора

Катушки распределены по периметру статора равномерно, то есть друг от друга отстоят на угол 120⁰. Точно такой сдвиг фаз получается и у напряжений. Напряжение U1 с нулевым сдвигом (это наша первая пара катушек), напряжение U2 — 120⁰ и напряжение U3 — 240⁰.

Такое напряжение называется трехфазным. Его возможно передавать с помощью единой системы проводов — три провода по одной на каждую фазу, а ноль всех трех объединяется в один. Это можно сделать двумя способами: соединив обмотки катушек по типу «треугольник» или «звезда».

Можно придумать и другие схемы генерации переменного напряжения, например, установив не три пары катушек, а только две. Тогда разница фаз между ними получится в 90⁰.

Применение нашла именно трехфазная система генерации.

При потреблении трехфазного напряжения часто выделяют отдельные фазы и раздают их разным потребителям. Когда потребителей много, то случайным образом «раздавать» фазы можно — в среднем обычно получается одинаковая нагрузка на все фазы. Но это должно отслеживаться. Потому что если потребление по разным фазам сильно отличается или оно очень неравномерно себя ведет во времени, наступает такое явление, как «перекос фаз». Напряжение по разным фазам начинает отличаться. А это ведет к очень многим плохим последствиям: перерасходу электроэнергии, выходу из строя трансформаторов, электроприборов, двигателей. На электростанции — к падению КПД генераторов (они начнут как бы «хромать») и даже выходу из строя генераторов электроэнергии. Чтобы минимизировать такого рода ущерб, нулевой провод обычно хорошо заземляют, но и следить должны энергетики за таким неприятным явлением.

Возбуждение генератора

Реальный генератор отличается от тут нарисованного еще и тем, что в качестве источника магнитного поля использовать постоянные магниты — занятие бесполезное. Магнитное поле в промышленной установке должно быть строго определенной и строго выдерживаемой напряженности. А как добиться строго одинаковой напряженности магнитов на разных фазах в трехфазном генераторе переменного тока? Иначе и напряжения на них будут разные, и будут фазы «вечно хромающими». Поэтому на роторе вместо магнитов используют электромагниты с сердечниками. К ним подводится постоянное напряжение, и они во время работы генератора возбуждают электромагнитное поле строго заданной интенсивности. Постоянное напряжение подается от независимого источника — это может быть аккумулятор или другой источник постоянного тока. Тут опять проблема: или взгромоздить на ротор еще и аккумулятор для питания катушек возбуждения, или снова заморачиваться с коллекторами для передачи напряжения возбуждения. Решение можно назвать соломоновым: сделать на одном роторе как бы сразу два генератора, только второй питает током обмотки возбуждения первого. А в статоре, соответственно, добавляются еще электромагниты для возбуждения магнитного поля в этом втором генераторе, ток от которого используется только в самом роторе, следовательно, снаружи никому и не нужен. И не надо городить никаких коллекторов для его съема. Такая конструкция стала называться «бесщеточный синхронный генератор переменного тока».

Синхронным он называется потому, что оба источника — и генератор тока возбуждения, и генератор-устройство, дающее конечный результат — напряжение на выходе, работают одновременно на одном и том же роторе.

С помощью тока возбуждения можно влиять на напряжение, которое дает генератор-устройство: при увеличении тока возбуждения соответственно усиливается и магнитное поле, возбуждаемое ротором, отчего главные обмотки генератора и будут вырабатывать переменное напряжение более высокой амплитуды.

Этим пользуются для регулировки напряжения, так как скорость вращения ротора менять нельзя, иначе изменится и частота, а она задана жестко техническими характеристиками всей нашей сети электроэнергии.

Наша энергосистема вырабатывает напряжение частотой строго 50 Гц, ее и производят генераторы электростанций — все они вращают свои роторы со скоростью, кратной 50 Гц. А конструкция ротора выводит напряжение, изменяющееся 50 раз в секунду.

Однако во многих случаях, где высокая точность частоты вырабатываемой энергии не критична, используют асинхронные генераторы. Они проще и дешевле синхронных, но дают напряжение с большим разбросом параметров. Это неважно там, где оно последующими схемами все равно будет преобразовано в постоянное.

Генератор тока. Устройство и прицип действия генератора.

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) [3.24]. 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 магнитоэлектрический генератор 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).

IT News

Дата Категория: Физика

Генератор превращает механическую энергию в электрическую путем вращения проволочной катушки в магнитном поле. Электрический ток вырабатывается и тогда, когда силовые линии движущегося магнита пересекают витки проволочной катушки {рисунок справа). Электроны {голубые шарики) перемещаются по направлению к положительному полюсу магнита, а электрический ток течет от положительного полюса к отрицательному. До тех пор, пока силовые линии магнитного поля пересекают катушку (проводник), в проводнике индуцируется электрический ток.

Аналогичный принцип работает и при перемещении проволочной рамки относительно магнита {дальний рисунок справа), т. е. когда рамка пересекает силовые линии магнитного поля. Индуцированный электрический ток течет таким образом, что его поле отталкивает магнит, когда рамка приближается к нему, и притягивает, когда рамка удаляется. Каждый раз, когда рамка изменяет ориентацию относительно полюсов магнита, электрический ток также изменяет свое направление на противоположное. Все то время, пока источник механической энергии вращает проводник (или магнитное поле), генератор будет вырабатывать переменный электрический ток.

Принцип действия генератора переменного тока

Простейший генератор переменного тока состоит из проволочной рамки, вращающейся между полюсами неподвижного магнита. Каждый конец рамки соединен со своим контактным кольцом, скользящим по электропроводной угольной щетке (рисунок над текстом). Индуцированный электрический ток течет к внутреннему контактному кольцу, когда соединенная с ним половина рамки проходит мимо северного полюса магнита, и, наоборот, к внешнему контактному кольцу, когда мимо северного полюса проходит другая половина рамки.

Трехфазный генератор переменного тока

Одним из наиболее экономически выгодных способов выработки сильного переменного тока является использование одного магнита, вращающегося относительно нескольких обмоток. В типичном трехфазном генераторе три катушки расположены равноудалено от оси магнита. Каждая катушка вырабатывает переменный ток, когда мимо нее проходит полюс магнита (правый рисунок).

Изменение направления электрического тока

Когда магнит вдвигается в проволочную катушку, он индуцирует в ней электрический ток. Этот ток заставляет стрелку гальванометра отклоняться в сторону от нулевого положения. Когда магнит вынимается из катушки, электрический ток изменяет свое направление на противоположное, и стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону от нулевого положения.

Переменный ток

Магнит не будет индуцировать электрический ток до тех пор, пока его силовые линии не начнут пересекать проволочную петлю. Когда полюс магнита вдвигается в проволочную петлю, в ней индуцируется электрический ток. Если магнит прекращает движение, электрический ток (голубые стрелки) также прекращается (средняя диаграмма). Когда магнит вынимается из проволочной петли, в ней индуцируется электрический ток, текущий в противоположном направлении.

Page 2

Дата Категория: Физика

Блок состоит из одного или нескольких колес (роликов), огибаемых цепью, ремнем или тросом. Так же, как и рычаг, блок уменьшает усилие, необходимое для подъема груза, но плюс к этому может изменять направление прикладываемой силы.

За выигрыш в силе приходится расплачиваться расстоянием: чем меньшее усилие требуется для подъема груза, тем больше путь, который должна пройти точка приложения этого усилия. Система блоков увеличивает выигрыш в силе за счет использования большего количества грузонесущих цепей. Подобные силосберегающие устройства имеют очень широкий диапазон применения — от перемещения на высоту массивных стальных балок на строительных площадках до подъема флагов.

Как и в случае других простых механизмов, изобретатели блока неизвестны. Хотя, возможно, блоки существовали и раньше, первое упоминание о них в литературе относится к пятому веку до нашей эры и связано с использованием блоков древними греками на кораблях и в театрах.

Установленные на подвесном рельсе подвижные системы блоков (рисунок сверху) широко распространены на сборочных линиях, поскольку существенно облегчают перемещение тяжелых деталей. Прикладываемая сила (F) равна частному от деления веса груза (W) на используемое количество поддерживающих его цепей (n).

Одинарные неподвижные блоки

Этот простейший тип блока не уменьшает усилие, необходимое для подъема груза, но зато изменяет направление прикладываемой силы, как это показано на рисунках сверху и справа вверху. Неподвижный блок на верхней части флагштока облегчает подъем флага, позволяя тянуть шнур, к которому привязан флаг, вниз.

Одинарные подвижные блоки

Одинарный блок, имеющий возможность перемещения, уменьшает наполовину усилие, требующееся для подъема груза. Однако уменьшение вдвое прикладываемой силы означает, что точка ее приложения должна пройти в два раза больший путь. В данном случае сила равна половине веса (F=1/2W).

Системы блоков

При использовании комбинации неподвижного блока с подвижным прикладываемая сила кратна общему количеству грузонесущих цепей. В данном случае сила равна половине веса (F=1/2W).

Груз, подвешенный через блок вертикально, позволяет туго натягивать горизонтальные электрические провода.

Подвесной подъемник (рисунок сверху) состоит из цепи, обвитой вокруг одного подвижного и двух неподвижных блоков. Подъем груза требует прикладывания силы, составляющей всего лишь половину от его веса.

Полиспаст, обычно используемый в больших подъемных кранах (рисунок справа), состоит из комплекта подвижных блоков, к которому подвешивается груз, и комплекта неподвижных, прикрепленного к стреле крана. Получая выигрыш в силе от столь большого количества блоков, кран может поднимать очень тяжелые грузы, например, стальные балки. В данном случае сила (F) равна частному от деления веса груза (W) на количество поддерживающих тросов (n).

Page 3

Дата Категория: Физика

Альфа-частица: частица, состоящая из двух протонов и двух нейтронов, испускаемая атомными ядрами во время радиоактивного распада.

Амплитуда: высота гребней волны.

Атмосферное давление: давление, создаваемое атмосферным воздухом; на уровне моря нормальное атмосферное давление составляет 760 миллиметров ртутного столба.

Аэродинамика: наука о силах, действующих на движущиеся в воздухе тела.

Аэродинамический профиль: любое тело похожее на крыло самолета и предназначенное для получения подъемной силы при движении в воздухе.

Батарея: элемент, состоящий из смеси химических соединений и создающий электродвижущую силу при включении в электрическую цепь.

Подробнее…

Page 4

Дата Категория: Физика

Мир изобилует звуками, варьирующимися от еле слышного рокота до пронзительного визга. Тихий или громкий, успокаивающий или раздражающий, звук дает людям бесценные сведения о среде их обитания. Звук обязан своему существованию волнам, создаваемым едва различимыми колебаниями тел, таких, как натянутая кожаная мембрана барабана, вибрирующая после удара.

Эти волны распространяются в воздухе, других газах, жидкостях и твердых телах. Когда звуковые волны достигают уха человека, они воспринимаются по-разному, в соответствии с их характеристиками.

Ключевым фактором является частота, определяемая как скорость, с которой следующие друг за другом гребни или впадины серии волн проходят через фиксированную точку в пространстве. Единицей измерения частоты является герц — один волновой цикл в секунду. Человек может слышать звуки в диапазоне от 20 до 20 000 герц. Частота волны определяет тон звука: если частота колебаний мала, то звук будет низкого тона; если частота колебаний велика, — высокого. Ученые измеряют силу звука, зависящую от энергии звуковой волны, при помощи стандартной единицы, называющейся децибелом. Обычный разговор соответствует примерно 60 децибелам, а реактивный двигатель— от 140 до 160. Звуки, превышающие 120 децибел, могут вызывать повреждение барабанных перепонок, а в ряде случаев и общую потерю слуха.

Каждый из инструментов, показанных на рисунке сверху, имеет свой собственный характерный тембр, или «окраску» звука. Ударяя по поверхности инструмента, вдувая воздух в мундштук, перебирая струны или водя по ним смычком, музыканты создают звуковые волны различных тонов, складывающиеся в музыкальное произведение.

Page 5

Дата Категория: Физика

Лазер — это устройство, создающее узкий пучок интенсивного света. В работе лазера используется свойство электронов атома занимать только определенные орбиты вокруг своего ядра. Когда атом получает квант энергии, он может перейти в возбужденное состояние, которое характеризуется перемещением электронов с самой низкой энергетической орбиты (так называемый основной уровень) на орбиту с более высоким энергетическим уровнем.

Однако электроны не могут долго оставаться на орбите с высокой энергией и самопроизвольно возвращаются на основной уровень, при этом каждый такой электрон испускает фотон (световую волну). Процесс, начавшийся в одном атоме, запускает цепную реакцию перехода электронов других атомов на более низкие энергетические орбиты, в результате чего образуется лавина одинаковых световых волн, согласованно изменяющихся во времени. Эти волны формируют световой луч, который у некоторых лазеров имеет столь высокую мощность, что может резать камни и металлы. Изобретенные в 1960 году, лазеры имеют сейчас очень широкую сферу применения, начиная от медицины (для удаления опухолей) и заканчивая музыкой (для записи и считывания сигналов на компакт-дисках).

Твердотельный лазер

Типичный лазер состоит из трубки с твердым кристаллом, например, рубином (рисунок сверху), закрытой с торцов непрозрачным и частично прозрачным зеркалами. Электрическая обмотка возбуждает атомы кристалла для генерации световых волн, которые перемещаются между зеркалами до тех пор, пока не станут достаточно интенсивными, чтобы пройти через частично прозрачное зеркало.

Создание лазерного луча

1. Электроны каждого атома {на рисунке справа черные точки на внутренних окружностях) в выключенном лазере находятся на основном энергетическом уровне.

2. Сразу же после включения лазера энергия из разрядной трубки переводит электроны на более высокие энергетические орбиты {внешние окружности).

3. Когда электроны начинают возвращаться на основной уровень, они испускают свет, побуждая другие электроны делать то же самое. Результирующий световой пучок имеет одну длину волны и, по мере возвращения новых электронов на низкие орбиты, становится все более мощным.

Более резкий фокус

1. Лазерное излучение (один цвет) 2. Естественный свет (много цветов)

Лазерный пучок содержит свет только одной длины волны и может быть сфокусирован линзой практически в точку (рисунок справа). Естественный свет, состоящий из лучей с различными длинами волн, так резко не фокусируется (дальний рисунок справа). Способность концентрировать огромную энергию в узком луче и передавать этот луч на большие расстояния практически без рассеяния и ослабления, характерных для многоцветного света, делает лазер важнейшим инструментом в руках человека.

Page 6

Дата Категория: Физика

Полупроводник — это кристаллический материал, который проводит электричество не столь хорошо, как металлы, но и не столь плохо, как большинство изоляторов. В общем случае электроны полупроводников крепко привязаны к своим ядрам. Однако, если в полупроводник, например, в кремний, ввести несколько атомов сурьмы, имеющей «избыток» электронов, то в этом случае свободные электроны сурьмы помогут кремнию переносить отрицательный заряд.

При замене нескольких атомов полупроводника индием, который легко присоединяет к себе дополнительные электроны, в полупроводнике образуются не занятые электронами «свободные места», или, как говорят физики, «дырки»; которые переносят положительный заряд.

Такие свойства полупроводников привели к их широкому использованию в транзисторах — устройствах для усиления тока, его блокирования или пропускания только в одном направлении. В типичном NPN транзисторе, слой полупроводника с положительной (Р) проводимостью (основание), расположен между двумя слоями полупроводника с отрицательной (N) проводимостью (эмиттером и коллектором). Когда слабый сигнал, например, от интеркома (аппарата селекторной связи), проходит через основание NPN транзистора, эмиссия электронов этот сигнал усиливает.

Строение полупроводников

Полупроводники N-типа содержат избыточное количество электронов, переносящих отрицательный заряд. Полупроводники Р-типа испытывают нехватку электронов, но зато имеют избыток дырок (вакантных мест для электронов), которые переносят положительный заряд.

Отличительные признаки полупроводников

В отличие от проводников, имеющих много свободных электронов, и изоляторов, практически их не имеющих, полупроводники содержат небольшое количество свободных электронов и так называемые дырки (белый кружочек) — вакантные места, оставленные свободными электронами. И дырки и электроны проводят электрический ток.

NPN транзистор

PNP транзистор

Дырки перемещаются от положительного эмиттера (+) к отрицательному основанию (N-слою) и далее через положительный коллектор к отрицательной клемме (-), усиливая электрический ток.

Что такое диод?

В одну сторону да, в другую — нет. Входной сигнал диода показывает переменный ток; из правого графика видно, что через диод проходит только постоянный ток.

Когда отрицательно заряженные электроны (голубые шарики) и положительно заряженные дырки (розовые шарики) расходятся от стыка слоев кремния N-типа и Р-типа в диоде, электрический ток прерывается. На нижнем рисунке справа электроны и дырки перемещаются к стыку, и в результате диод проводит ток только в одном направлении, превращая переменный ток в постоянный.

Как устроен генератор постоянного тока

В чем секрет работы генератора постоянного тока: устройство и его принцип действия?

Генератор постоянного тока – это электрическая машина, производящая напряжение постоянной величины.

За этим вполне банальным определением кроется очень сложное устройство, являющееся практически совершенством технической мысли. Ведь с момента изобретения в конце XIX века устройство генератора постоянного тока не претерпело существенных изменений.

Бензиновые генераторы: большой ассортимент товаров от ведущих производителей. Доставка товара по Москве и МО в интернет-магазине gen-mag.ru по низким ценам. ☛Всегда в наличии ☛Гарантии ☛Отзывы. Звоните: ☎ 8 (499) 714-73-03. https://gen-mag.ru/katalog-tovarov/generatory/benzinovyie/

Никакая энергия не возникает просто так, ниоткуда. Она — всегда порождение другой силы. Это касается и электрического тока. Чтобы он возник, нужно магнитное поле, позволяющее использовать эффект электромагнитной индукции — возбуждение ЭДС во вращающемся проводнике.

Принцип работы генератора постоянного тока

Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами. На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения.

Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит. Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.

Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.

Как находить возможные неисправности генераторов и чинить их — подскажет подробная инструкция.

В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора. Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря.

Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.

Выясняем, как устроен агрегат

Как любая электрическая машина, генератор постоянного тока состоит из якоря и статора.

Якорь собирается из стальных пластин с углублениями, в которые укладываются обмотки. Их концы подсоединяются к коллектору, состоящему из медных пластин, разделенных диэлектриком. Коллектор, якорь с обмотками и вал электрической машины после сборки становятся единым целым.

Статор генератора является одновременно и его корпусом, на внутренней поверхности которого закрепляется несколько пар постоянных или электрических магнитов. Обычно используются электрические, сердечники которых могут быть отлиты вместе с корпусом (для машин малой мощности) или набраны из металлических пластин.

Также на корпусе предусматривается место для крепления токосъемных щеток.
В зависимости от количества полюсов магнитов на статоре меняется и количество графитовых элементов. Сколько пар полюсов, столько и щеток.

Типы подключения электрических магнитов статора

Генераторы постоянного тока различаются по типу подключения электрических магнитов статора. Они могут быть:

с независимым возбуждением;
параллельным;
последовательным.

При независимом возбуждении электрические магниты статора подключаются к автономному источнику постоянного тока. Обычно это делается через реостат. Достоинством такой схемы является возможность регулировки генерируемой электрической мощности в широких пределах. Недостатком – необходимость иметь дополнительный источник питания.

Остальные два способа являются частными случаями самовозбуждения генератора, которое возможно при небольшом остаточном магнетизме статора. При параллельной работе генератора постоянного тока электромагниты статора питаются частью генерируемого напряжения. Это самая распространенная схема.

С принципами работы симисторов познакомит эта статья. Как на таких полупроводниках собрать регулятор мощности, можно узнать тут.

При последовательном возбуждении цепь электромагнитов включается последовательно с нагрузочной цепью якоря. Величина тока, протекающего по электромагнитам, существенно зависит от нагрузки генератора. Поэтому такая схема используется только для подключения тяговых двигателей постоянного тока, которые при торможении переходят в режим генерации.

Применяется и смешанная схема подключения обмотки возбуждения – параллельно-последовательная. Для этого на каждом полюсе электромагнита должно быть две изолированные обмотки (включаемая последовательно обычно состоит всего из двух–трех витков). Такие электрические машины применяются в том случае, если требуется ограничить ток короткого замыкания в нагрузке. Например, в мобильных сварочных агрегатах.
Наличие коллекторно-щеточного узла существенно усложняет конструкцию электрической машины. Кроме того, передача генерируемой энергии через него осуществляется с большими потерями и физическими нагрузками. Поэтому, там где это возможно, машины постоянного тока заменяют асинхронными генераторами с выпрямительным мостом. Таковы, например, все автомобильные источники электроэнергии.

Устройство и принцип работы генератора постоянного тока на видео

Устройство и принцип действия генератора постоянного тока

Принцип действия генератора постоянного тока

Простейшим генератором является виток, вращающийся в магнитном поле полюсов N и S. В таком витке индуктируется переменная во времени э. д. с. Поэтому при соединении концов витка с контактными кольцами, вращающимися вместе с витком, в нагрузке через неподвижные щетки протекает переменный ток, т. е. такая машина является генератором переменного тока.

Для преобразования переменного тока в постоянный применяют коллектор, принцип действия которого состоит в следующем. Концы витка 1 (рис. 133) присоединяются к двум медным полукольцам (сегментам), называемым коллекторными пластинами. Пластины жестко укрепляют на валу машины и изолируют как друг от друга, так и отвала. На пластинах помещают неподвижные щетки 2 и 3, электрически соединенные с приемником энергии.

При вращении витка коллекторные пластины также вращаются вместе с валом машины и каждая из неподвижных щеток 2 и 3 соприкасается то с одной, то с другой пластиной. Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они переходили с одной пластины на другую в тот момент, когда э. д. с, индуктируемая в витке, была равна нулю. В этом случае при вращении якоря в витке индуктируется переменная э. д. с, изменяющаяся синусоидально при равномерном распределении магнитного поля, но каждая из щеток соприкасается с той коллекторной пластиной и соответственно с тем из проводников, который в данный момент находится под полюсом определенной полярности. Следовательно, э. д. с. на щетках 2 и 3 знака не меняет, и ток по внешнему участку замкнутой электрической цепи протекает в одном направлении от щетки 2 через сопротивление r к щетке 3. Однако несмотря на то, что направление э. д. с. во внешней цепи остается неизменным, величина ее меняется во времени, т. е. получена не постоянная, а пульсирующая э. д. с. Ток во внешней цепи будет также пульсирующим. Если поместить на якоре два витка под углом 90° один к другому и концы этих витков соединить с четырьмя коллекторными пластинами, то пульсация э. д. с. и тока во внешней цепи значительно уменьшится. При увеличении числа коллекторных пластин пульсация быстро уменьшается и при 16 пластинах на пару полюсов становится менее 1%. Таким образом, при большом числе коллекторных пластин э. д. с. и ток практически постоянны.

Устройство генератора постоянного тока

Неподвижная часть в машинах постоянного тока является индуктирующей, т. е. создающей магнитное поле, а вращающаяся часть является индуктируемой (якорем).

Неподвижная часть машины (рис. 134, а) состоит из главных полюсов 1, дополнительных полюсов 2 и станины 3. Главный полюс (рис. 134, б) представляет собой электромагнит, создающий магнитный поток. Он состоит из сердечника 4, обмотки возбуждения 7 и полюсного наконечника 8. Полюсы крепятся на станине 6 с помощью болта 5. Сердечник полюса отливается из стали и имеет поперечное сечение овальной формы. На сердечнике полюса помечена катушка обмотки возбуждения, намотанная из изолированного медного провода. Катушки всех полюсов соединяются последовательно, образуя обмотку возбуждения. Ток, протекающий по обмотке возбуждения, создает магнитный поток. Полюсный наконечник удерживает обмотку возбуждения на полюсе и обеспечивает равномерное распределение магнитного поля под полюсом. Полюсному наконечнику придают такую форму, при которой воздушный зазор между полюсами и якорем одинаков по всей длине полюсной дуги. Добавочные полюсы имеют также сердечник и обмотку.

Добавочные полюсы устанавливают в средних точках меж главными полюсами, и число их может быть либо равным число главных полюсов, либо вдвое меньшим. Добавочные полюсы устанавливают в машинах больших мощностей, и они служат для уст ранения искрения под щетками. В машинах малых мощности добавочных полюсов обычно нет.

Станина отливается из стали и является остовом машины, На станине крепят главные и добавочные полюсы, а также на торцовых сторонах боковые щиты с подшипниками, удерживающими вал машины. С помощью станины машина крепится на фундаменте. Вращающаяся часть машины (якорь) (рис. 135, а) состоит из сердечника 1, обмотки 2 и коллектора 3. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали. Листы изолируются друг от друга лаком или бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. Стальные листы штампуют на станках по шаблону; они имеют пазы, в которых укладываются проводники обмотки якоря. В теле якоря делают воздушные каналы для охлаждения обмотки и сердечника якоря. Обмотку якоря выполняют из медного изолированного провода или из медных стержней прямоугольного поперечного сечения. Она состоит из секций, изготовленных на специальных шаблонах и укладываемых в пазах сердечника якоря. Одновитковая секция состоит из двух активных проводов, соединенных между собой. Секции могут иметь не один, а много витков. Такие секции называются многовитковыми. Обмотка тщательно изолируется от сердечника и закрепляется в пазах деревянными клиньями. Лобовые соединения укрепляются стальными бандажами. Все секции обмотки, помещенные на якоре, соединяются между собой последовательно, образуя замкнутую цепь. Провода, соединяющие две секции, следующие одна за другой по схеме обмотки, присоединяются к коллекторным пластина. Коллектор представляет собой цилиндр, состоящий из отдельных пластин. Коллекторные пластины изготовляют из твердотянутой меди и изолируют между собой и от корпуса прокладками из миканита. Для крепления на втулке коллекторным пластинам придают форму «ласточкина хвоста», который зажимается между выступом на втулке и шайбой, имеющими форму, соответствующую форме пластины. Шайба крепится к втулке болтами. Коллектор является наиболее сложной в конструктивном отношении и наиболее ответственной в работе частью машины. Поверхность коллектора должна быть строго цилиндрической во избежание биения и искрения щеток. Для соединения обмотки якоря с внешней цепью на коллекторе помещают неподвижные щетки, которые могут быть графитными, угольно-графитными или бронзо-графитными. В машинах высокого напряжения применяют графитные щетки, имеющие большое переходное сопротивление между щеткой и коллектором, в машинах низкого напряжения — бронзо-графитные щетки. Щетки помещают в особых щеткодержателях (рис. 135, б). Щетка 4, помещенная в обойме щеткодержателя, прижимается пружиной 5 к коллектору. На каждом щеткодержателе может находиться несколько щеток, включенных параллельно. Щеткодержатели укрепляются на щеточных болтах-пальцах, которые, в свою очередь, закреплены на траверсе. Для укрепления на щеточном пальце щеткодержатель имеет отверстие. Щеточные пальцы изолируются от траверсы изоляционными шайбами и втулками. Число щеткодержателей обычно равно числу полюсов. Траверса устанавливается на подшипниковом щите в машинах малой и средней мощности или прикрепляется к станине в машинах больших мощностей. Траверсу можно поворачивать и этим изменять положение щеток относительно полюсов. Обычно траверса устанавливается в таком положении, при котором расположение щеток в пространстве совпадает с расположением средних точек главных полюсов.

Схема, особенности, принцип действия и устройство генератора постоянного тока

Эпоха электрификации началась не так давно и за пару столетий полностью изменила наш образ жизни. Посмотрите вокруг, везде, где только падает глаз, обязательно увидите какой-нибудь электрический прибор. Люди настолько привыкли к разным машинам, которые выполняют за них практически всю работу, что возникает иллюзия, будто бы так было всегда. Но заглянем за сторону завесы, скрывающей от нас процесс жизнедеятельности электрических друзей. Разберем принцип действия и устройство генератора постоянного тока.

Немного истории

Электричество наблюдали еще древние греки. Было замечено свойство янтаря притягивать к себе разные частицы. Люди считали это магнетизмом, присущим смоле. Но позже заметили способность и других материалов приобретать магнетизм. Например, стекло при натирании тоже начинало привлекать к себе мелкие легкие элементы: частицы бумаги, волоски и пыль. Так стало понятным, что магнитный эффект возникает по какому-то закону.

Впоследствии, в XVIII веке, был создан прототип современного конденсатора, окрещенный по имени изобретателя «лейденской банкой». Этот несложный механизм умел накапливать заряд, который в то время считали своеобразной жидкостью, насыщающей твердые тела и способной перетекать от одного тела к другому с поразительной скоростью – на несколько миль за доли секунд.

Когда был открыт атом и его составляющие ядро и электрон, все стало на свои места. Люди поняли, что именно электроны и являются теми зарядами, которые создавали такие необъяснимые явления, как электрические разряды. Но пока это были лишь статические заряды. С опытов Фарадея и Эрстеда берет свое начало электричество, которое мы знаем сейчас. Они изобрели макет-генератор постоянного тока, устройство и принцип действия которого основаны на явлении электродвижущей силы ЭДС.

Сила движения электричества

Как воды реки приводит в движение притяжение земли, так заряженные частицы в проводнике заставляет перемещаться ЭДС. Эта сила тесно связана с магнитным явлением, а именно появляется, как только меняется поток, создаваемый магнитом. ЭДС способна работать только в веществе, где всегда в наличии есть свободные заряды. Таким свойством обладают металлы и солевые растворы.

ЭДС тем больше, чем быстрее изменяется интенсивность магнитных волн. Как известно, магнит два полюса имеет всегда. В соответствии с тем, в каком направлении изменяется поток относительно проводника, ток в проводнике течет в ту или иную сторону. Положительные и отрицательные заряды сами создают между собой энергетическое поле, которое мы называем напряжением, оно тем больше, чем сильнее суммарный электрический заряд одноименного полюса.

Что такое электрический генератор?

Конструкция или машина, которая способна преобразовывать любую механическую силу в электрическую энергию, получила название генератора электричества. Принцип действия и устройство генератора постоянного тока связаны с магнетизмом. Если взять постоянный магнит и пересекать поле его напряженности проводником, то в последнем появляется сила, заставляющая двигаться в одном направлении заряженные частицы – появляется ток. То же самое будет происходить при неподвижном проводнике и движущемся магните.

Экспериментально учеными установлено, что величина тока тем больше, чем больше:

Величина магнитного потока между полюсами магнита.
Скорость пересечения линий напряженности.
Длина токоведущего провода.

Если же перемещать проводник параллельно тому, как идет поток, то индукции в нем не наблюдается. Из этого вывели закон правой руки, который помогает понять, в каком направлении движется ток. При расположении руки правой части тела ладонью так, чтобы в нее входили магнитные линии напряженного поля, а палец большой был отогнут и указывал туда, куда происходит движение проводника, оставшиеся четыре пальца покажут путь тока. В магните вектор движения поля направлен от севера к югу.

Схема работы элементарного генератора

Принцип действия и устройство генератора постоянного тока простого типа следующие: рамка изготовлена из токоведущего материала, насажена на ось и производит вращение между полюсами магнита. Каждый свободный конец рамки подсоединен к своему контакту, имеющему вид дугообразной пластины. Вместе контакты составляют окружность, разорванную в двух точках (коллектор). Эти полукруглые контакты подвижно соединены с подпружиненными проводящими щетками. Они снимают ток.

В пространстве рамка относительно контактов ориентирована так, что при пересечении каждой ее половины участков наибольшей величины магнитного потока щетки замкнуты на контактах. Когда же элементы рамки проходят фазу движения вдоль линий – щеточные контакты разомкнуты с коллектором.

Если подключить осциллограф, видно, что генератор постоянного тока устройство и принцип действия имеет такой, что выдает чередование полуволн, находящихся по одну сторону координат и изменяющих свое значение от нулевого к наивысшему и снова к нулю. Частота следования их зависит от скорости поворота рамки. Это означает, что ток в такой системе движется в одном направлении (постоянный), но имеет пульсирующий вид.

Принцип действия и устройство генератора постоянного тока

Реальный генератор тока постоянного устроен более сложно, хотя принцип его действия ничем не отличается от рассмотренного выше. Вместо одной рамки и пары полукруглых контактов он имеет множество рамок и контактов коллектора. Это, во-первых, повышает мощность такой машины, во-вторых, сглаживает пульсации тока, так как каждая рамка создает свою полуволну, которые, налаживаясь друг на друга, образуют суммарный ток. Такая вращающаяся система получила название якоря или ротора.

Магнит генератора тоже видоизменен. Его роль выполняет электромагнит, состоящий из обмотки и сердечника. Используя электромагниты, можно создавать большой магнитный поток, который не под силу для обычного постоянного. К тому же величину потока можно легко менять. Неподвижная часть генератора названа статором.

В зависимости от режима работы машины во время вращения вала, между статором и ротором наблюдаются следующие процессы:

К генератору не подключена нагрузка. В случае такой холостой работы якорь производит вращение, в нем ЭДС наводится, но тока в обмотке нет, так как цепь не замкнута.
Генератор постоянного тока, схема устройства которого подключена к цепи, работает в режиме нагрузки. В этом случае в якоре течет ток и появляется новая составляющая – магнитный поток, создаваемый якорем (реакция якоря). Этот поток движется в таком направлении, что противодействует основным силовым линиям, создаваемым электромагнитом. В результате реальная ЭДС будет ниже, то есть снижается мощность генератора. И чем больше нагрузка генератора, тем больше энергии тратится на преодоление реакции якоря при вращении вала.

Чтобы нивелировать магнитный поток якоря, в схему ротора вводят так называемые компенсационные обмотки, в которых образуется магнитный поток, ослабляющий реакцию якоря.

Типы генераторов, вырабатывающих постоянное электричество

Принцип действия и устройство генераторов постоянного тока отличаются по исполнению схемы возбуждения. Они бывают:

Магнитоэлектрическими. В них для создания магнитного потока применяют постоянные магниты. Такие машины, обычно небольшой мощности, имеют высокий КПД, так как нет потерь в обмотках возбуждения. Недостаток устройств в сложности регулирования.
Генераторами с независимой схемой возбуждения. Это устройства, обмотка электромагнитов которых запитана от сторонних источников питания: аккумулятора или генератора.
Самовозбуждающимися генераторами постоянного тока. Такие устройства питают электромагниты от своего же якоря. Главным условием самовозбуждения является остаточный магнитный поток. Конструкция, принцип действия генераторов и схема их включения бывает компаундной, шунтовой и сериесной.

Принцип работы и устройство генератора из электродвигателя

Принцип обратимости электрических машин говорит о том, что любой электродвигатель может быть преобразован в генератор и наоборот. Ведь оба этих устройства используют ЭДС индукции, как основу своей работы. Только в двигателе на ротор подают электрический ток, который, создавая магнитный поток, отталкивается от полюсов магнита статора, совершая вращательное движение.

Если же вал двигателя вращать с определенной скоростью, в обмотках якоря начнет наводиться ЭДС индукции и потечет ток. Ограничение лишь в толщине провода обмотки якоря. Когда провод тонкий, то получить большую мощность у такого генератора не получится.

Где нашел применение источник постоянного тока?

Несмотря на то что постоянное электричество можно получить методом выпрямления переменного, широко используют генератор постоянного тока. Принцип действия, схема такой машины незаменимы на металлургических предприятиях, в мощных электролизных установках заводов. В транспортной промышленности агрегаты работают в электровозах, пароходных судах. Для питания возбуждающих обмоток генераторов переменного тока на электростанциях также применимы источники постоянного напряжения. Для бытовых целей разработаны динамо-машины тока постоянного. Их можно увидеть на велосипедах, где они питают осветительные фары.

Заключение

Генераторы тока постоянной полярности хороши тем, что могут вырабатывать электричество при разной скорости вращения вала. В них не нужно выдерживать четкую частоту, как, например, у генераторов переменного тока, где она должна быть в 50 Гц. Такие машины очень удобно использовать в качестве альтернативных источников электричества, например в ветрогенераторах.

{SOURCE}

Как работает электрический генератор? — Урок для детей — Видео и стенограмма урока

Преобразование энергии

Чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую, генератор должен состоять из нескольких материалов.

Нам нужна металлическая проволока. Хотя подходят почти все металлические провода, некоторые из них работают намного лучше, чем другие. Медная проволока великолепна, потому что она имеет большое количество свободных электронов , которые будут переносить электричество с постоянным потоком по проводу.

Нам также нужны очень сильные магниты. Как мы знаем, магниты притягиваются друг к другу или отталкиваются друг от друга, когда они расположены близко друг к другу из-за их магнитных полей. Мы будем использовать это поле для перемещения наших электронов по проводу.

И нам нужна сила, чтобы создать механическую энергию, которую мы преобразуем в электрическую энергию.

Как это работает

Размещая наши магниты близко друг к другу и позволяя их магнитным полюсам притягиваться друг к другу, но не позволяя магнитам полностью притягиваться друг к другу, мы создаем сильное магнитное поле.Теперь, если мы возьмем один кусок медного провода и пропустим его сквозь магнитное поле между магнитами, то это действие заставит электричество течь по медному проводу за счет быстрого перемещения электронов провода.

Электроны в проводе имеют свои собственные магнитные поля вокруг каждого из них, и когда они вступают в контакт с сильными магнитными полями наших магнитов, они пытаются сблизиться. Но поскольку сильные магниты стабилизированы и не двигаются, электроны в медной проволоке движутся к сильным магнитам, создавая поток электронов, или то, что мы называем электричеством.

Обычные электрические генераторы преобразуют движение в электричество так же, как мы преобразуем наше хлопанье в ладоши в звуковые волны. Чтобы создать энергию звуковой волны, нам нужно движение наших двух рук, сходящихся вместе. Чтобы производить электрическую энергию, генератору необходимо, чтобы магнитное поле и движущийся провод сошлись воедино. Движение провода через магнитное поле представляет собой механическую энергию. Сила их объединения заставляет электроны начать течь по медному проводу, таким образом преобразовывая энергию в электричество.

Краткое содержание урока

Электрическая энергия является результатом преобразования других видов энергии. Электрические генераторы используют механическую энергию для создания электрической энергии, используя движение через магнитное поле для получения электронов , которые могут двигаться, чтобы нести электричество по металлической проволоке. Поток электронов теперь представляет собой электрическую энергию, которую можно использовать для питания всевозможных вещей, таких как телевизоры и осветительные приборы.

Как работают генераторы? Ответы на распространенные вопросы о генераторах…

Инверторный генератор Briggs & Stratton Q6500. ( Купить на Amazon )

Большинство людей не понимают генераторы в той мере, в какой должны, особенно если они используют их на регулярной основе. Или, может быть, вам просто интересно, как работают генераторы. Что ж, мы знаем, что у многих из вас есть вопросы, поэтому мы составили эту статью, чтобы объяснить некоторые из наиболее распространенных вопросов, которые задают люди, например:

Как работают генераторы? Что такое электричество? Как работает электрический генератор? Как работает домашний генератор? Как работает инверторный генератор? и многое другое.

Начнем….

Как работают генераторы?

Электричество настолько неотъемлемая часть повседневной жизни, что мы даже не сомневаемся в этом. Но многие ли из нас знают, откуда берется электричество и как оно на самом деле работает. Столько людей задают вопрос: как работает генератор? Я полагаю, это потому, что мы так часто зависим от них. Электроэнергия в наших домах поступает в основном от больших генераторов. В наши дни наблюдается движение к альтернативным методам производства энергии, таким как солнечная энергия и ветер.Несмотря на то, что мы полагаемся на другие виды энергии для удовлетворения глобального спроса на электроэнергию, обычные генераторы (обычно работающие на угле) обеспечивают около 80% мировой электроэнергии.

Конечно, бывают случаи, когда сетевое питание нас подводит, и нам приходится полагаться на аварийное питание. Стихийные бедствия и перегрузки в электросети приведут к отключению бытовой электроэнергии (или электросети) . Это когда люди полагаются на портативные генераторы, чтобы поддерживать нормальное функционирование своих домов, открывать наши предприятия и аварийно-спасательные службы.Мы также полагаемся на портативные генераторы, которые снабжают нас электричеством, когда мы находимся далеко от обычного электроснабжения. Для рекреационного использования, такого как кемпинг и яхтинг, нам нужен портативный генератор, если мы хотим, чтобы электричество сохраняло наш уровень комфорта на том уровне, к которому мы привыкли. Таким образом, возникают вопросы, например, как работает портативный генератор и как его использовать.

Портативные генераторы — не единственный способ обеспечить резервное электроснабжение. Инверторы довольно распространены, и они накапливают энергию в батареях, которые заряжаются от бытовой электросети или солнечных батарей, а затем используют энергию батареи для поддержания работы наших приборов, когда отключается электричество или у нас нет доступа к сети.Итак, что такое инвертор и как работает инвертор? В наши дни многие портативные генераторы используют инверторную технологию для подачи чистого электричества, которое не наносит вреда нашему чувствительному электронному оборудованию. Итак, есть много людей, которые хотят знать, как работает инверторный генератор.

Поскольку все эти вопросы важны для многих из вас, я собираюсь объяснить все, что вам нужно знать о производстве электроэнергии. Эта статья объяснит вам электричество доступным для вас способом.Или, по крайней мере, я надеюсь, что объясню это так, чтобы все могли понять. Мы рассмотрим генераторы и то, как они работают, а также инверторы.

Классическое видео Демонстрация работы генераторов

Что такое электричество?

Давайте начнем с понимания электричества, это значительно облегчит понимание того, как мы его производим, используя генератор или какой-либо другой источник энергии.

Электроны — это отрицательно заряженные частицы, вращающиеся вокруг атома.Существует баланс между положительно заряженными протонами в ядре атома и электронами, которые их окружают.

Магниты работают на энергии электронов и позволяют нам очень легко понять, как работают электроны и протоны . Я уверен, что вы все помните, как учитель естествознания в 7-м классе показывал вам, как магниты притягиваются и отталкиваются друг от друга в зависимости от того, сталкиваетесь ли вы с отрицательным или положительным полюсом против того же полюса или противоположного полюса. Однотипные полюса будут отталкиваться — положительные будут отталкивать положительные и то же самое для двух отрицательных полюсов.Противоположные полюса притягиваются – положительный притягивает отрицательный и наоборот.

В атоме отрицательно заряженные электроны отталкиваются друг от друга, раздвигая их. В то же время эти электроны притягиваются к центральным положительно заряженным протонам ядра. Это заставляет электроны формировать орбиту. Когда один электрон отталкивает от себя другой, ядро притягивает его внутрь. Существует постоянный эффект толчка и притяжения, который удерживает электроны в движении.

В некоторых материалах, таких как резина или дерево, электроны очень стабильны, и их нелегко вывести из равновесия.На их орбиту не могут слишком легко повлиять внешние силы. Эти материалы известны как электрические изоляторы. Другие материалы, как и большинство металлов, имеют электроны, которыми можно легко манипулировать. Это означает, что можно повлиять на орбиту этих электронов и изменить их нормальную орбиту. Эти материалы известны как электрические проводники.

В природе на электроны действует трение, в результате чего они заряжаются. Движение молекул воды в облаке заставляет атомы тереться друг о друга, и это возбуждает электроны, известная ионизация — эффект добавления энергии к молекуле.Можно сказать, что эти электроны становятся беспокойными или возбужденными. Они хотят уйти со своей орбиты, потому что равновесие нарушено. В ионизированной молекуле некоторые электроны будут иметь больший заряд, чем другие электроны, вращающиеся вокруг ядра. Таким образом, эти электроны будут отталкивать другие с большей энергией, отталкивая их дальше.

Между облаком и землей нет сильного проводника (воздух может проводить электричество, но для этого требуется больше энергии, чем для металлического проводника). Таким образом, эти электроны остаются внутри облака в виде потенциальной или кинетической энергии .Это означает, что они могут создавать электрический ток, но оставаться статическими — отсюда и термин «статическое электричество». Как только появится возможность, эти электроны вырвутся наружу в виде электрического тока. Это когда разность потенциалов становится достаточно большой.

Разность потенциалов — это потенциал для перемещения электрона из места с отрицательным зарядом в место с положительным или нейтральным зарядом. В случае ионных молекул воды в облаке облако является местом отрицательного заряда, а земля — нейтральной или положительной точкой.По мере того, как ионные молекул в облаке увеличиваются, увеличивается и разность потенциалов — это означает, что их потенциальная энергия увеличивается по мере того, как все больше электронов получает энергию. В какой-то момент разность потенциалов между облаком и землей возрастет до такой степени, что электричество будет течь через воздух на землю в виде электрического тока. Это мы воспринимаем как молнию.

Мы измеряем разность потенциалов как напряжение. Более высокая разность потенциалов (вольты) означает, что энергия электронов, необходимая для создания тока, должна быть больше, чем при низком напряжении.Молния имеет очень высокое напряжение — в большинстве случаев это напряжение слишком велико, чтобы его можно было измерить. Высокому напряжению нужна меньшая проводимость, поэтому высокое напряжение может проходить по тонкому проводу или, если оно достаточно мощное, по воздуху.

Чтобы вырабатывать электричество, нам нужно создать разность потенциалов. Это означает возбуждение или возбуждение электронов в одной точке, а затем их направление через проводник в точку, где отрицательная энергия ниже.

Мне всегда нравится использовать аналогию с водой для описания электричества.Многие принципы одинаковы, но мы можем видеть воду и наблюдать за ней, поэтому мы лучше ее понимаем. Если мы сравним воду с электричеством, мы примем трубу, по которой течет вода, в качестве нашего электрического проводника — провода, по которому течет электричество. Чтобы вода текла по трубе, нам нужно создать в ней давление. Разность потенциалов равна давлению воды.

Вода будет течь из точки высокого давления в точку низкого давления. Итак, если мы посмотрим на этот пример, система водоснабжения высокого давления похожа на электрическую систему высокого напряжения.Мы используем насос для нагнетания воды, и это можно сравнить с генератором, который используется для возбуждения электронов, создавая напряжение. Прежде чем мы рассмотрим, как генератор преобразует энергию электронов атомов в полезный ток, нам нужно понять, что такое ток.

Опять же, используя воду в качестве примера, мы можем посмотреть, сколько воды мы перекачиваем. Объем воды, измеряемый в литрах в минуту, будет определять, сколько воды мы получим из крана, когда откроем его. Вода может иметь высокое давление, но если она течет по очень тонкой трубе, мы не получим много воды на другом конце.Итак, если наше давление сравнивается с напряжением, то наш объем или расход воды сравнивается с током. Сила тока измеряется в амперах (амперах). Наличие высокой силы тока похоже на наличие большого потока воды.

Теперь давайте посмотрим на мощность . Допустим, мы хотим использовать перекачиваемую воду для привода водяного колеса. Количество воды (объем) позволит нам двигать большее или меньшее водяное колесо с различной мощностью. Большой объем воды будет легче двигать большое колесо. Наше давление будет определять скорость вращения колеса.Таким образом, у нас есть соотношение между давлением и объемом, которое определяет, какого размера колесо мы вращаем и с какой скоростью. Мы можем обменять одно на другое. Если мы увеличим давление, мы будем проталкивать воду быстрее. Если мы увеличим размер трубы, мы протолкнем больше воды. Таким образом, мы можем увеличить мощность, с которой мы вращаем наше водяное колесо, увеличив поток или давление.

Используя тот же принцип превращения воды в вольты и амперы, мы можем сделать следующий вывод: большой ток увеличивает мощность, с которой мы вращаем двигатель, более высокое напряжение увеличивает скорость.Регулировка соотношения между ними будет определять нашу выходную мощность. Электрическая мощность измеряется в ваттах. Мощность ( ватт ) равна разности потенциалов ( вольт ) умноженной на силу тока ( ампер ). Это дает нам общее электрическое уравнение P=VA (Мощность равна Вольтам, умноженным на Ампер).

Подводя итог, можно посмотреть на это так. Ток (ампер) — это количество энергии, которую мы используем, а разность потенциалов (вольты) — это мощность, которую мы используем.Если мы используем более сильную мощность (более высокие вольты), нам не потребуется столько тока (ампер), чтобы добиться того же эффекта. Двигатель на 12 В, потребляющий 100 А, будет иметь точно такую же мощность, как двигатель на 120 В, потребляющий 10 А. Используя формулу P=VA, это становится очевидным: 1200Вт = 12В х 100А или 1200Вт = 120В х 10А. Соотношение остается прежним, хотя мы используем другое напряжение. Как и в любом уравнении, числа должны быть уравновешены — если мы увеличиваем или уменьшаем одну часть уравнения, мы должны соответствующим образом скорректировать части.

Встроенный двигатель/генератор объемом 306 куб. см.( Купить на Amazon )

Как работает электрический генератор?

В приведенном выше примере мы можем рассматривать генератор так же, как водяной насос. Насос добавляет энергию молекулам воды, заставляя их течь. Генератор добавляет энергию электронам, заставляя их течь. Так как же генератор возбуждает электроны?

Чтобы понять генераторы, нам сначала нужно обратиться к другому научному принципу, о котором мы все когда-то знали: энергия не может быть создана или уничтожена, ее можно только перевести из одного состояния в другое.Все генераторы используют движение как средство для создания электрического заряда. Исключением здесь будут солнечные панели . Солнечные батареи, строго говоря, не являются генераторами. Они преобразуют свет в электричество. В этой статье мы сосредоточимся на генераторах, поэтому мы оставим фотогальваническую энергию (солнечное электричество) на другой раз.

Чтобы производить электричество с помощью генератора, нам нужно несколько основных вещей.

1. Топливо : Для создания движения необходимо использовать некоторую форму топлива.Топливо содержит потенциальную энергию, которая может быть преобразована в тепло.

2. Механическая энергия : Тепло, выделяемое топливом, необходимо преобразовать в движение. Для этого мы можем использовать двигатель внутреннего сгорания , который использует газ или дизельное топливо, или двигатель внешнего сгорания , который использует нагретый газ для привода турбины . Примерами двигателя внешнего сгорания могут быть угольная (паровая) турбина, реактивная (газовая) турбина или ядерная (паровая) турбина.Есть два типа турбин, которые не используют источник топлива, эти турбины используют естественную потенциальную энергию, а именно ветер и вода. Гидроэлектроэнергия использует силу гравитации , которая заставляет воду течь вниз, а ветряные турбины используют движение воздуха, создаваемое разницей температур на земле.

3. Генератор переменного тока : Для преобразования механической энергии в электрический ток во всех генераторах используется генератор .

Теперь давайте возьмем эти три аспекта и посмотрим на процесс производства электроэнергии.

Первые генераторы электроэнергии использовали уголь в качестве источника топлива, и он остается наиболее распространенным источником топлива для электростанций по всему миру. За исключением двигателей внутреннего сгорания, все электростанции работают по одному и тому же принципу, даже если меняется источник топлива. Это означает, что атомная электростанция будет работать так же, как угольная электростанция , просто используя другое исходное топливо для производства необходимого тепла.

На электростанции, работающей на угле, уголь сжигается и используется для нагрева воды.Вода нагревается под давлением для получения перегретого пара (пар, который нагревается намного выше нормальной температуры кипения). Давление этого пара высвобождается через форсунки, которые врезаются в турбину. Это похоже на невероятно сильный порыв ветра, направленный точно в точку. Это заставит турбину вращаться, а вращающаяся турбина приводит в действие генератор переменного тока.

Что такое генератор переменного тока и как он работает?

Генератор переменного тока используется для производства переменного тока (AC) путем преобразования механической энергии в электромагнитное поле .Для этого генератору нужны два основных компонента — статор и ротор.

Ротор состоит из проводника (обычно медного), который намотан на вал так же, как электромагнит. Этот вал соединен с двигателем, который его вращает. Электроны в проводнике получают энергию за счет вращательного движения, что приводит к образованию магнитного поля.

Это электромагнитное поле передается статору.Статор представляет собой статическую обмотку, которая надевается на ротор, но не касается его. Когда поле проходит через обмотки статора, оно генерирует напряжение. Этот процесс известен как магнитная индукция. Магнитное поле колеблется при изменении полярности с положительной на отрицательную. Это заставляет напряжение пульсировать между состоянием высокого заряда и низкого заряда, создавая синусоидальную волну. Синусоидальная волна создается по мере того, как ток нарастает до точки высокого заряда, а затем спадает до точки низкого заряда — нейтрального состояния.Напряжение необходимо регулировать, чтобы поддерживать его постоянным.

ВИДЕО | См. Как работает генератор переменного тока

Автоматический регулятор напряжения (АРН) управляет потоком тока, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Когда нагрузка на генератор увеличивается, напряжение падает. AVR увеличит магнитное поле, чтобы удовлетворить более высокий спрос. И наоборот, когда потребность в мощности падает, АРН уменьшает энергию магнитного поля.

Трехфазный генератор будет использовать шесть различных обмоток на статоре. Каждая из обмоток соединена по две. Если три комплекта соединены последовательно, будет производиться более высокое напряжение. Если наборы соединены параллельно, будет производиться более низкое напряжение.

Напряжение проходит от генератора через диод к проводнику, по которому ток передается к месту использования. Диод похож на обратный клапан или «односторонний» клапан, который используется для управления потоком воды.Диод представляет собой полупроводник, который заставляет электрический поток двигаться в одном направлении, это означает, что ток должен течь из генератора в проводник, а не обратно в генератор.

Все генераторы используют эти основные принципы для производства электроэнергии. В наших домах, на предприятиях и в автофургонах мы используем несколько различных типов генераторов, в зависимости от наших потребностей. Есть несколько основных категорий генераторов, которые имеются в продаже.

Домашние генераторы
Портативные генераторы
Инверторные генераторы.

Хотя все эти типы генераторов похожи, они имеют разные области применения и не все работают одинаково. Давайте ответим на общие вопросы, связанные с этими электрогенераторами.

Что такое домашний генератор?

Briggs & Stratton 40396: домашний генератор мощностью 20 000 Вт. ( Купить на Amazon )

Термин домашний генератор довольно широк, но, по сути, он используется для описания генератора, достаточно мощного для обеспечения электричеством, необходимым для работы всего дома.Они автоматически включаются при сбое питания и снова выключаются при восстановлении сетевого питания. Это те же генераторы, которые используются в больших зданиях, только меньшего размера.

Как работает домашний генератор?

Домашний генератор использует двигатель внутреннего сгорания для привода генератора переменного тока. В качестве источника топлива двигатель может использовать газ, дизельное топливо или природный газ (пропан). Размер генератора переменного тока будет варьироваться и может составлять от 10 до 40 кВт и более.Эти генераторы могут быть однофазными или трехфазными.

Домашний генератор подключен к основному источнику питания в вашем доме через автоматический переключатель. Автоматический ввод резерва представляет собой переключатель с электронным управлением. Когда сетевое питание работает нормально, переключатель направляет питание из сети в ваш дом. При сбое сетевого питания переключатель запускает генератор, а затем переключает подачу электроэнергии в ваш дом на цепь генератора. Тогда вы будете управлять своим домом за счет энергии, вырабатываемой генератором.

Когда сетевое питание будет восстановлено, безобрывный переключатель переключит электропитание вашего дома обратно на сетевое питание и выключит генератор. Всегда существует запрограммированная задержка между переключением с сети на питание от генератора или наоборот. Это связано с тем, что электричество в доме может включаться и выключаться несколько раз в быстрой последовательности, прежде чем подача будет восстановлена навсегда. Очень часто при первом включении питания в сети могут наблюдаться провалы и пики напряжения, поскольку мощность сети приспосабливается к потребности в мощности.Вот почему существует задержка перед переключением источника питания. Эта задержка дает источнику питания вашего дома время, чтобы приспособиться к нормальному напряжению и оставаться постоянным перед включением или выключением генератора.

Поскольку домашний генератор имеет относительно большую генерирующую мощность, он может приспосабливаться к изменениям спроса без нарушения напряжения. Встроенный АРН на домашнем генераторе будет регулировать напряжение по мере изменения спроса, а синусоида останется относительно стабильной. Если потребность в мощности близка к максимальной выходной мощности генератора, АРН не сможет справиться с изменениями напряжения при высокой потребности в мощности, и синусоида будет искажена.Это может привести к повреждению вашей электронной схемы.

Домашние генераторы требуют специальной установки. Квалифицированный электрик рассчитает требования к максимальной пиковой нагрузке вашего дома и поставит генератор, способный удовлетворить этот спрос. По этой причине домашний генератор всегда будет обеспечивать стабильное напряжение без чрезмерной нагрузки.

Как пользователь домашнего генератора вам не нужно ничего делать. Генератор будет включаться и выключаться автоматически, а нагрузка будет постоянно контролироваться компьютеризированной системой.Вам нужно только убедиться, что в генераторе достаточно топлива. Несмотря на дороговизну, домашние генераторы являются наиболее удобными системами резервного питания для обычного домовладельца.

Что такое переносной генератор?

Портативный генератор — это генератор, работающий на газе, дизельном топливе или пропане, предназначенный для переноски. У них есть топливный бак, который установлен на машине, и они достаточно легкие, чтобы их можно было переносить или передвигать вручную. Мощность, вырабатываемая портативным генератором, может составлять от 1 до 6 кВт.Небольшие портативные генераторы могут весить всего 10-15 фунтов, но не обеспечивают большой мощности. Большие портативные генераторы, которые могут обеспечить достаточную мощность для работы большинства бытовых приборов, могут весить более 100 фунтов. Эти генераторы по-прежнему считаются портативными, хотя один человек не может их поднять, потому что у них есть колеса, которые позволяют вам перемещать их.

Cat RP7500E — пример отличного переносного генератора.( Купить на Amazon )

Поскольку портативные генераторы не слишком мощные, они часто могут работать при нагрузках, близких к их пиковой мощности. Когда генератор подает большой ток (близкий к его пиковой мощности), мощность становится нестабильной, а напряжение колеблется. Даже если генератор оснащен АРН, нагрузка может быть слишком велика для правильного управления напряжением. При пиковых нагрузках небольшой генератор не очень хорошо адаптируется к изменениям потребляемой мощности, и синусоида будет искажаться.Это может привести к повреждению чувствительной электроники.

Как работает переносной генератор?

Переносной генератор работает так же, как домашний генератор. Единственное отличие состоит в том, что вы должны включить его вручную и подключить либо с помощью удлинителя , либо подключив его к основному источнику питания вашего дома через ручной переключатель . Ручной переключатель служит для той же цели, что и автоматический переключатель, вам просто нужно включить генератор самостоятельно и переключиться на генератор или питание от сети, повернув переключатель вручную.

Что такое инверторный генератор?

Поскольку небольшие переносные генераторы легко подвержены влиянию изменений нагрузки, вырабатываемое ими напряжение может быть нестабильным. Когда портативный генератор работает с высокой нагрузкой, изменения напряжения приводят к небольшим пикам и провалам синусоиды переменного тока. Это называется гармоническим искажением – синусоидальная волна искажается при изменении напряжения.

Инвертор используется для создания синусоидальной волны, которая постоянно контролируется электронным способом.Принятый стандарт для инвертора, обеспечивающего ток, который не повредит чувствительной электронике, должен быть в состоянии генерировать синусоидальный сигнал с общим гармоническим искажением (THD) менее 3% при пиковой нагрузке.

Синусоида | Обычный генератор и инверторный генератор

Как работает инверторный генератор?

Инверторный генератор производит электричество так же, как и любой портативный генератор. Это означает, что он использует двигатель для привода генератора переменного тока, который вырабатывает переменный ток.Инверторный генератор отличается тем, что он использует выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный ток, а затем использует инвертор для обратного преобразования мощности в переменный ток. В процессе, известном как двойное преобразование.

Хотя это может показаться странным, есть веская причина, по которой двойное преобразование является лучшим способом получения чистой энергии. Постоянный ток — это очень управляемый ток, это означает, что легко контролировать напряжение, поэтому постоянное напряжение может оставаться стабильным при изменении нагрузки.Инвертор использует полупроводники и транзисторы для создания синусоидальной волны переменного тока от источника питания постоянного тока.

Используя микропроцессор, инвертор может отслеживать синусоиду несколько тысяч раз в секунду. Если есть какие-либо изменения в напряжении, конденсаторы используются для корректировки напряжения. Это означает, что даже малейшее изменение синусоиды, независимо от того, как быстро оно произойдет, будет обнаружено инвертором и немедленно скорректировано. В результате получается синусоида без каких-либо искажений или не более 3% THD при пиковой нагрузке.

Инверторные генераторы, такие как Yamaha EF3000iS, очень тихие

Вырабатывают чистую высококачественную энергию. ( Купить на Amazon )

Как пользоваться генератором

Любой портативный генератор, будь то обычный генератор или генератор с инвертором, требует участия пользователя для управления им. Не все генераторы имеют одинаковые функции. У некоторых может быть электрический стартер, а у других может использоваться ручной стартер. Для двухтактного генератора вам потребуется смешать бензин с маслом, тогда как для четырехтактного генератора потребуется только газ.В некоторых случаях генератор может работать как на природном газе, так и на обычном газе. Эти генераторы известны как гибридные генераторы. Эти различия будут объяснены в руководстве пользователя, поэтому важно внимательно прочитать руководство перед первым использованием генератора.

Несмотря на то, что генераторы различаются, основные процедуры, которым необходимо следовать, остаются одинаковыми. Большинство рабочих процедур по использованию генератора сосредоточены на безопасности пользователя, поэтому важно правильно выполнять эти шаги.

Прежде чем вы начнете пользоваться генератором, вам необходимо установить его в правильное положение. Генератор должен стоять на ровной поверхности, чтобы он не мог легко опрокинуться или вытекать топливо из бензобака. Важным фактором при размещении генератора является вентиляция. Двигатель нуждается в достаточной вентиляции, чтобы предотвратить его перегрев. Выхлопные газы тоже должны выходить. Выбросы выхлопных газов очень опасны при вдыхании людьми или животными, поэтому следите за тем, чтобы генератор никогда не находился в закрытом пространстве рядом с вами или вашими домашними животными.

Генератор также нуждается в кислороде в рамках цикла сгорания, это означает, что он должен иметь подачу свежего воздуха к воздухозаборнику на карбюраторе. Если ваш генератор будет использоваться в корпусе, он должен быть построен для этой цели и обеспечивать достаточную вентиляцию как для охлаждения, так и для забора чистого воздуха.

Для удобства большинство людей размещают свои портативные генераторы на открытом воздухе. Это нормально, если генератор не подвергается воздействию воды. Оставлять генератор под дождем крайне опасно.Даже если генератор защищен от дождя, необходимо следить за тем, чтобы поток воды не попал на генератор. Наружное крыльцо, защищенное от непогоды, является идеальным местом для размещения генератора.

Когда вы будете готовы запустить генератор, убедитесь, что на него не подается электрическая нагрузка. Лучше ничего не подключать к генератору до его запуска. Если ваш генератор подключен к безобрывному переключателю, убедитесь, что переключатель не находится в положении «генератор», когда вы запускаете генератор.

Запуск генератора аналогичен запуску любой машины, работающей на газе. Обычно есть переключатель для запуска / остановки, а некоторые могут иметь переключатель или кран подачи топлива. Когда подача топлива открыта, рабочий переключатель находится в рабочем положении, а воздушная заслонка установлена в положение, соответствующее погодным условиям (в жаркую погоду воздушная заслонка требуется редко), вы запускаете двигатель, либо потянув за ручной стартер, либо повернув ручку. ключ зажигания, если генератор имеет электрический стартер. Как только двигатель запустится, дайте ему немного времени, чтобы настроиться на нужные обороты.Если вы использовали воздушную заслонку для запуска двигателя, дайте двигателю прогреться до точки, при которой он нормально работает с закрытой воздушной заслонкой, прежде чем продолжить.

Когда двигатель работает на холостом ходу, вы готовы подключить кабель питания к генератору. Если ваш генератор оснащен вольтметром , рекомендуется проверить правильность напряжения перед подключением кабеля питания. Вставьте удлинитель в соответствующую розетку и, если на генераторе есть выключатель питания, включите питание.

Вот несколько советов по безопасности, которые следует помнить:

Никогда не добавляйте топливо в генератор при работающем двигателе. Всегда выключайте генератор перед заправкой бензобака.
Никогда не используйте поврежденный удлинитель с генератором.
Никогда не запускайте генератор с нагрузкой более 75 % в течение длительного периода времени (30 минут и более). Это может легко привести к перегреву генератора, что может привести к необратимому повреждению и, возможно, стать причиной возгорания.
Всегда используйте для генератора топливо с указанным октановым числом и типом масла.
Обслуживайте генератор в соответствии со спецификациями производителя.
Всегда используйте генератор в хорошо проветриваемом помещении.
Будьте осторожны, не прикасайтесь к двигателю или выхлопу, когда генератор горячий.
Никогда не допускайте контакта генератора с водой во время работы и никогда не запускайте генератор, если он мокрый.
Не размещайте генератор рядом с легковоспламеняющимися материалами.

Узнайте больше, прочитав нашу статью о солнечных генераторах.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Вас также могут заинтересовать:

Как работает электрический генератор для выработки электроэнергии?

Электрический генератор — это машина, используемая для выработки электроэнергии, которую можно использовать для любого количества приложений, 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 множество типов генераторов, от бензиновых до портативных генераторов и инверторных генераторов. К домашним генераторам, которые могут работать на природном газе, резервным генераторам на случай отключения электроэнергии и гораздо более крупным промышленным генераторам. Однако в этой статье мы будем говорить конкретно о дизельных генераторах, также известных как генераторные установки.

Опытные отраслевые эксперты компании Advanced знают все, что нужно знать о дизельных генераторных установках. Итак, этот блог будет направлен на то, чтобы объяснить, как работает генератор энергии и каковы основные рабочие компоненты, из которых он состоит.

Как производится электричество?

Простое объяснение этого состоит в том, что дизельные генераторы работают как электрические машины, преобразующие 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 электрогенератор для преобразования механической энергии в электрическую, мы рассмотрим роли всех этих компонентов, начиная с дизельного двигателя.

Дизельный двигатель

Это обычный дизельный двигатель, ничем не отличающийся от тех, что стоят в легковых автомобилях, фургонах, грузовиках или других крупных транспортных средствах. Это источник механической энергии, и размер двигателя имеет значение. Если вам нужна большая мощность генератора, вам нужен больший двигатель. Чем больше двигатель, тем больше электроэнергии вы можете производить.

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 на заказ расширенный базовый топливный бак или устройство может быть прикреплено к дополнительному отдельно стоящему объемному топливному баку.

Для крупных проектов по производству электростанций, требующих установки генераторной установки в акустическом кожухе, отдельные топливные системы обычно устанавливаются или располагаются либо внутри кожуха, либо под кожухом, а иногда даже и там, и там.

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 электрогенератор.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.

ЛУЧШИЕ ЦЕНЫ на электрические генераторы в Великобритании

Магазин дизельных генераторов Купить бесшумные генераторы Купить домашние генераторы

Блог, опубликованный Advanced Diesel Engineering 4 сентября 2018 г.

Как работают генераторы для производства электроэнергии

Если вы когда-нибудь видели генератор в действии, у вас может возникнуть вопрос на миллион долларов: как работают генераторы? Как этот механизм производит достаточно электроэнергии для питания всего здания?

Короче говоря, генераторы используют электромагнитную индукцию для производства электричества.Мы объясним этот принцип вместе с компонентами генератора далее в этом руководстве.

Электрические генераторы — находка для районов, где часто бывают перебои с электричеством. Кроме того, они устанавливаются в качестве резервных копий, чтобы предотвратить прерывание работы определенного важного оборудования.

Что еще более важно, генераторы являются единственными поставщиками электроэнергии в отдаленных районах, лишенных основных линий электропередач. Точно так же люди, работающие на объекте или путешествующие на автодоме, также полагаются на генераторы, поскольку у них нет доступа к основным линиям электропередач.

Как работают генераторы?

Прежде чем вдаваться в подробности о работе генератора, было бы полезно знать, что генераторы не производят электричество. Вместо этого они облегчают его с помощью электромагнитной индукции — принципа, впервые представленного Майклом Фарадеем в 1830-х годах.

Думайте об этом как о водяном насосе. Он перемещает воду, но не создает ее. Это именно то, что генератор делает с электричеством.

Проще говоря, Фарадей обнаружил и предположил, что когда вы наматываете две катушки с изолированным проводом вокруг железного кольца и пропускаете ток через одну катушку провода, ток индуцируется во втором проводе.

Тот же принцип используется в генераторах и сегодня.

Как различные части генератора работают вместе?

Для создания электромагнитной индукции различные части генератора работают вместе, производя электричество. Вот три основных компонента:

Двигатель: Двигатель, пожалуй, самый важный и мощный компонент генератора. Он может работать на любом топливе, наиболее распространенным является дизельное топливо.
Генератор переменного тока: Он состоит из двух компонентов, называемых ротором и статором.Пока ротор движется, статор остается неподвижным. В зависимости от размера генератора ротор движется, создавая сильное вращающееся магнитное поле.
Регулятор напряжения: Как видно из названия, напряжение генератора регулируется регулятором напряжения.

Ротор – подвижная часть – генератора переменного тока может создавать магнитное поле разными способами, включая следующие:

Бесщеточные генераторы в более мощных генераторах создают магнитное поле за счет индукции.
Малые генераторы имеют постоянные магниты.
В некоторых роторах используется возбудитель – источник постоянного тока, который подает энергию на ротор через токопроводящие щетки и токосъемные кольца.

Механизм

Теперь, когда вы знаете об основных компонентах, давайте вместе обсудим, как они производят электричество. Процесс состоит из четырех следующих шагов:

На первом этапе регулятор напряжения преобразует часть напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока и подает его на обмотки возбуждения статора генератора переменного тока.
Затем вторичные обмотки статора выполняют функцию первичной обмотки, добавляя к производимому переменному напряжению . Вторичные обмотки подключаются к вращающимся выпрямителям.
Они снова преобразуют переменный ток в постоянный и направляют ток на ротор, создавая электромагнитное поле в магнитном поле ротора.
Подобно проводам в эксперименте Фарадея, переменное напряжение индуцируется в ротор из обмоток статора, создавая более высокое переменное напряжение.

Эти шаги повторяются до тех пор, пока не будет достигнута полная мощность генератора.

Компоненты генератора

Чтобы полностью понять, как работают генераторы, вы также должны знать об их компонентах. В зависимости от сложности конструкции генератор может иметь разные детали, но стандартные компоненты остаются прежними.

Двигатель

Двигатель приводит в действие генератор, обеспечивая необходимую механическую энергию, которая должна быть преобразована в электрическую энергию.Мощные генераторы имеют более крупные двигатели для более высокой выработки энергии.

Двигатели работают на различных видах топлива, включая бензин, природный газ, пропан и чаще всего дизельное топливо. Меньшие двигатели, такие как те, что используются в жилых автофургонах, работают на пропане, в то время как более крупным и мощным для работы требуется дизельное топливо.

Некоторые двигатели также имеют двухтопливную систему, что означает, что они могут работать как на газе, так и на дизеле.

Генератор

Как обсуждалось ранее, генератор переменного тока имеет подвижную и неподвижную части, которые работают синхронно для производства электроэнергии.

Генератор переменного тока является неотъемлемой частью генератора, так как он вызывает движения между электрическим и вращающимся магнитным полем.

Генераторы переменного тока могут быть изготовлены из пластика или металла, но последний предпочтительнее из-за его долговечности и прочности. С другой стороны, пластик имеет тенденцию со временем повреждаться, что снижает эффективность генератора.

Точно так же бесщеточный генератор считается лучшим выбором, поскольку он обеспечивает более чистую мощность и требует минимального обслуживания.

Топливная система

Топливная система генератора состоит из следующих компонентов: насос, вентиляционная труба, соединительная трубка, водоотделитель, форсунка и переливной патрубок.

Обычно топливный бак поддерживает работу генератора в течение шести-восьми часов.

Несмотря на то, что небольшие генераторы имеют встроенные топливные баки, для более крупных генераторов требуется установка внешних баков, например, на проектных площадках.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения преобразует небольшую часть переменного напряжения в постоянный ток, а затем подает его на вторичную обмотку статора или обмотку возбуждения.После этого процесс продолжается, как описано выше.

При увеличении нагрузки генератора выходное напряжение немного падает. Почувствовав это, регулятор напряжения начинает действовать и снова запускает цикл, останавливаясь только после того, как генератор достигает своей полной мощности.

Система охлаждения

При непрерывном использовании внутренние компоненты генератора неизбежно нагреваются. Вот где система охлаждения встает на место. Вот некоторые часто используемые системы охлаждения:

Вентилятор или радиатор на генераторе
Водород
Вода

Выхлопная система

Дымы генератора содержат токсичные химические вещества, такие как окись углерода и некоторые углеводороды.Их необходимо обслуживать и правильно утилизировать, чтобы предотвратить загрязнение воздуха. Об этом позаботится выхлопная система.

Система смазки

Трение может снизить эффективность движущихся частей генератора. Поэтому существует система смазки, обеспечивающая бесперебойную работу.

Обязательно отслеживайте утечки и проверяйте уровень смазочного масла каждые восемь часов.

Заключение

Хотя это правда, что большинство пользователей не может меньше беспокоиться о том, как работают генераторы, иногда это помогает удовлетворить ваше любопытство и узнать о вашем повседневном оборудовании и механизмах.

Некоторые детали и функции могут отличаться в зависимости от сложности и конструкции генератора, но стандарт аналогичен тому, что обсуждается в этой статье.

Как работают резервные генераторы во время отключения

Как резервные генераторы автоматически восстанавливают питание при отключении электроэнергии

Перебои в подаче электроэнергии, вызванные ураганами и другими факторами Оставьте свой дом и семью без необходимого электричества

Для поддержания работы первых генераторов требовалась команда инженеров.Они поддерживали работу паровых двигателей, которые обеспечивали механическую энергию для генератора, и постоянно регулировали генератор, чтобы регулировать выработку электроэнергии. По мере развития технологии потребность в постоянном наблюдении постепенно уменьшалась, пока генераторы не смогли работать самостоятельно. По мере снижения стоимости и повышения надежности системы, предназначенные для обеспечения резервного питания, нашли свое место на рынке.

Называемые резервными генераторами, они всегда готовы обеспечить питание в любое время без вмешательства оператора.Современные домашние резервные генераторы используют в качестве топлива природный газ или пропан. Если топливо недоступно или недоступно, другой альтернативой является дизельный генератор.

Покупатель Руководство: Какой размер резервного генератора мне нужен?

Основы

Система резервного генератора постоянно установлена за пределами жилого или бизнес и подключается к долгосрочной поставке топлива, чтобы исключить частые заправка. Жилые и коммерческие системы обычно работают на природном газе или сжиженном газе. газ.автоматический автоматический переключатель подключает генератор к электрической системе здания и выбирает либо мощность генератора, либо мощность сети.

Когда генератор обнаруживает отключение питания, двигатель запускается автоматически и включает генератор энергии, называемый генератором переменного тока. То генератор преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию. Через несколько секунд обороты двигателя стабилизируются и электрический выход, безобрывный переключатель изолирует цепи, которыми он управляет, от к коммунальной сети и подает электроэнергию от генератора в дом или на предприятие.

Лучший Генератор природного газа для всего дома

Автоматический переключатель ввода резерва

Автоматический переключатель резерва делает генератор постоянно установленным решение проблем с отключением электроэнергии. В зависимости от модели это может быть система ATS центра нагрузки. со своими собственными автоматическими выключателями или управляет панелью главного автоматического выключателя или вспомогательная панель. Некоторые автоматические переключатели резерва включают управление питанием. возможности для 240-вольтовых, сильноточных нагрузок.

Автоматический переключатель отключает резервный генератор от сети. линии.При сбое автоматически отключает коммунальную услугу и подключает генератор, как только он готов к подаче электроэнергии. Типичный переключение занимает менее минуты от запуска до передачи. Изоляция предотвращает генератор от питания инженерных сетей и создания опасности для коммунальных служб. Когда утилита восстанавливает питание, изоляция защищает генератор от повреждения.

Когда утилита восстанавливает питание, безобрывной переключатель отключает генератор и снова подключает электроэнергию — автоматически.

Покупатель Руководство по автоматическим переключателям резерва

Управление питанием

При высоковольтных устройствах (кондиционеры, электроводонагреватели, электрические сушилки и т. д.) все пытаются работать одновременно, резервный генератор может не в состоянии выдержать полную нагрузку. С опцией управления питанием, высоковольтным нагрузки работают только тогда, когда генератор имеет достаточную мощность. Это может заставить один воздух кондиционер для ожидания, пока работает другой, и другие мощные нагрузки также могут должен подождать.

Системы управления питанием

обычно выбирают нагрузки для работы на основе заданного приоритета. потому что дома и предприятия часто имеют несколько нагрузок, которые нуждаются в управлении при работе в режиме ожидания. При правильном управлении питанием эти каждая нагрузка получает свою долю мощности, необходимую для поддержания работы приборов. работает во время простоя.

Управление нагрузкой на основе приоритетов позволяет менее дорогостоящий резервный генератор, чтобы выполнять работу более крупного генератора, который стоит больше и потребляет больше топлива.

Режим ожидания Генераторные системы с управлением питанием

«Лучшая покупка» Резервный генератор Champion

Покупайте резервный генератор природного газа в Norwall

Контроллер генератора

Контроллер Generac Evolution имеет двухстрочный многоязычный дисплей

Контроллер лежит в основе генератора. Он обрабатывает все резервные Генератор работает от запуска до остановки и контролирует генератор на предмет проблемы. Некоторые модели обнаруживают перебои в подаче электроэнергии, другие полагаются на переключатель передачи для обнаружения отключения.В любом случае короткая задержка в несколько секунд гарантирует, что сбой не будет мгновенным. Двигатель запускается и стабилизируется на полной скорости примерно через пять секунд. При этом мощность генератора достигает полного напряжения, и система готова выдерживать полную электрическую нагрузку нагрузка.

После того, как утилита восстановит питание, контроллер запускает двигатель в цикл охлаждения, обычно около минуты, а затем выключает генератор. Чтобы резервный генератор был смазан и готов к работе, контроллер также тренируйте генератор по установленному графику.Он запускает устройство, позволяет ему работать на короткое время, затем снова выключается.

Как Это работает: компоненты резервного генератора

Система резервного генератора

Производители разрабатывают автоматические переключатели и контроллеры генераторов для работы вместе как единое целое и обеспечивают больше возможностей, чем при использовании отдельно разработанных и производства выключателей и генераторов. Это устраняет проблемы совместимости, упрощает установку и снижает стоимость при одновременном повышении надежности.Резервный генераторную систему часто называют «генераторной установкой» для генераторной установки. Набор включает в себя генератор и автоматический переключатель, а также любые дополнительные электрические необходимое оборудование, такое как модули управления питанием.

Современная система резервного генератора всегда готова к подаче электроэнергии во время отключение для обеспечения безопасности домов и работы предприятий.

Топ 5 брендов домашних резервных генераторов на случай отключения электроэнергии

Как генератор производит электричество? Как работают генераторы

Генераторы — это полезные машины, которые снабжают электроэнергией при отключении электроэнергии и противодействуют прерыванию повседневных занятий или нарушению рабочих задач.Они доступны в различных электрических и физических конструкциях для использования в различных приложениях. Поэтому в сопутствующих сегментах мы рассмотрим, как работает генератор, основные части генератора и как генератор работает в качестве дополнительного источника электроэнергии в частных и промышленных целях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную из внешнего источника, в электрическую энергию в качестве выхода.

Функция генератора

Однако вы должны понимать, что генератор на самом деле не «производит» электрическую энергию. Скорее, он использует предоставленную ему механическую жизненную силу, чтобы вызвать развитие электрических зарядов, введенных в провод его обмоток через внешнюю электрическую цепь. И этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, обеспечиваемый генератором. Вы можете понять это, рассмотрев генератор как очень похожий на водяной насос, который создает поток воды, но на самом деле не «заставляет» воду течь через него.

Ультрасовременный генератор основан на принципах приема электромагнитных волн, найденных Майклом Фарадеем в 1831–1832 годах. Фарадей обнаружил, что указанный выше поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического конвейера, например провода, содержащего электрические заряды, в поле притяжения. Это развитие создает контраст напряжения между двумя замыканиями провода или электрического конвейера, что, таким образом, заставляет поток электрических зарядов вдоль этих линий генерировать электрический ток.

Что такое первичные сегменты генератора?

Первичные сегменты генератора

Первичные сегменты электрического генератора могут быть широко названы в честь дублей (ссылка на изображение выше):

Двигатель
Генератор
Топливная система
Регулятор напряжения
Системы охлаждения и выпуска
Система смазки
Зарядное устройство
Панель управления
Основная сборка/рама

Ниже приведено изображение основных сегментов генератора.

(1) Двигатель

Двигатель генератора является источником информационной механической жизнеспособности генератора. Объем двигателя напрямую зависит от максимальной мощности, которую может обеспечить генератор. Но есть несколько факторов, которые вы должны помнить при оценке двигателя вашего генератора. Производитель двигателя должен знать, как получить полные определения задач двигателя и планы поддержки.

Тип используемого топлива – Генераторные двигатели работают на различных заправках, например, дизельное топливо, бензин, пропан (в конденсированном или газообразном состоянии) или природный газ.Однако двигатели меньшего размера обычно работают на бензине, а двигатели большего размера продолжают работать на дизельном топливе, жидком пропане, пропановом газе или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двухдизельном топливе и газе в двухтопливном режиме.
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 двигателя расположены в головной части камеры двигателя, а не на квадрате двигателя.Двигатели с верхним расположением клапанов имеют несколько преимуществ перед другими двигателями, например,.

Компактный план
Более простой инструмент для занятий
Долговечность
Адаптация пользователя к задачам
Низкий шум среди деятельности
Низкий уровень излучения

В любом случае двигатели с верхним расположением клапанов дополнительно дороже других двигателей.

С). Чугунная гильза (СНГ) в цилиндре двигателя – СНГ представляет собой покрытие в камере двигателя.Это уменьшает износ и гарантирует надежность двигателя. Большинство двигателей с верхним расположением клапанов оснащены CIS, однако крайне важно проверить наличие этого компонента в двигателе генератора. CIS не является дорогостоящим элементом, но он играет важную роль в мощности двигателя, особенно если вам приходится использовать генератор часто или на большие расстояния.

(2) Генератор

Генератор переменного тока, также называемый «генератором», представляет собой часть генератора, которая создает электрическую мощность на основе механической информации, предоставляемой двигателем.Он содержит набор неподвижных и движущихся частей, заключенных в корпус. Части взаимодействуют, чтобы вызвать относительное развитие между притягивающими и электрическими полями, что, таким образом, создает энергию.

Статор – это стационарная часть. Он содержит расположение электрических каналов, скрученных в петли над железным центром.
Ротор/якорь — это подвижная часть, создающая вращающееся поле притяжения одним из трех следующих способов:

(i) По приемке – они известны как бесщеточные генераторы переменного тока и обычно используются как часть мощных генераторов.
(ii) С помощью прочных магнитов – это нормально для небольших генераторов переменного тока.
(iii) С помощью возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока, который стимулирует ротор посредством набора ведущих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся поле притяжения вокруг статора, которое приводит в действие разницу напряжений между обмотками статора. Это создает мощность вращающегося тока (AC) генератора.

Ниже приведены переменные, которые вы должны помнить при оценке генератора переменного тока:

по сравнению с пластиковым. Цельнометаллический корпус гарантирует надежность генератора.Пластиковые накладки со временем деформируются и обнажают движущиеся части генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для клиента.Шариковые подшипники
по сравнению с игольчатыми подшипниками — ориентация шариков предпочтительнее и служит дольше.Бесщеточная конструкция
. Генератор переменного тока, в котором не используются щетки, требует меньшей поддержки и, кроме того, обеспечивает более чистую мощность.

(3) Топливная система

Между тем, топливный бак, как правило, имеет достаточную способность поддерживать работу генератора в течение 6-8 часов в обычном режиме.Однако из-за небольших размеров генераторных установок топливный бак является частью накладной конструкции генератора или монтируется с учетом наилучшего контура генератора. Для бизнес-приложений может быть важно установить и установить внешний топливный бак. Каждое такое учреждение должно быть одобрено отделом городского планирования. Но коснитесь прилагаемого соединения, чтобы получить дополнительную информацию о топливных баках для генераторов.

Основные особенности топливной системы включают в себя:

Трубопровод от топливного бака к двигателю. Подающий трубопровод направляет топливо от бака к двигателю, а приемный трубопровод направляет топливо от двигателя к баку.
Вентиляционная трубка для топливного бака – Топливный бак имеет вентиляционную трубку для сохранения развития веса или вакуума при дозаправке и опорожнении бака. При заправке топливного бака следите за металлическим контактом между заправочной горловиной и топливным баком, чтобы избежать вспышки.
Перелив из топливного бака в сливной патрубок — Это может произойти с целью, чтобы любое затопление при заправке бака не вызвало пролива жидкости на генераторную установку.
Топливный насос — перекачивает топливо из основного бака-хранилища в дневной бак.Топливный насос работает от электричества.
Топливный водоотделитель/топливный фильтр — изолирует воду и удаленные выбросы от жидкого топлива, чтобы защитить различные сегменты генератора от расхода и загрязнения.
Топливная форсунка — распыляет жидкое топливо и впрыскивает необходимое количество топлива в горящий узел двигателя.

Также читайте: Советы по покупке подержанного дизельного генератора, который прослужит дольше

(4) Регулятор напряжения

Как следует из названия, этот сегмент управляет выходным напряжением генератора.Прибор отображает под каждым сегментом, который влияет на шаблонную процедуру направления напряжения.

Все о направлении напряжения

Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток. Регулятор напряжения берет небольшую часть выходного генератора переменного напряжения и преобразует его в постоянный ток. Но контроллер напряжения в этот момент направляет этот постоянный ток на расположение вспомогательных обмоток в статоре, известных как обмотки возбуждения.
Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный ток. Обмотки возбудителя теперь работают как основные обмотки статора и создают небольшой переменный ток. А вот, выходные обмотки с единицами, можно еще их назвать поворотными выпрямителями.
Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный ток — они изменяют переменный ток, создаваемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Следовательно, этот постоянный ток передается на ротор/якорь, создавая электромагнитное поле, несмотря на вращающееся поле притяжения ротора/якоря.
Ротор/якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение. Ротор/якорь теперь возбуждает более высокое переменное напряжение по обмоткам статора, которое генератор теперь выдает как переменное напряжение с большим выходом.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет создавать выходное напряжение, пропорциональное его полному рабочему пределу. По мере увеличения мощности генератора регулятор напряжения обеспечивает меньший постоянный ток. Как только генератор достигает полного рабочего предела, регулятор напряжения выполняет условие баланса и выдает постоянный ток, достаточный для поддержания мощности генератора на полном рабочем уровне.

(5) Системы охлаждения и выхлопа

(а) Система охлаждения

Продолжительное использование генератора приводит к прогреву различных его сегментов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для одновременного отвода тепла.

Вы можете использовать сырую/свежую воду в качестве охлаждающей жидкости для генераторов. Однако могут быть определенные ограничения для конкретных обстоятельств, таких как небольшие генераторы в городских условиях или большие блоки мощностью более 2250 кВт или более. Водород есть везде, и вы можете использовать его в качестве хладагента для обмоток статора огромных генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты.

Необходимо постоянно проверять уровни охлаждающей жидкости генератора. Но система охлаждения и насос сырой воды должны быть промыты как часы, а теплообменник должен быть очищен после работы генератора. Генератор должен быть установлен в открытой и вентилируемой зоне с достаточным притоком естественного воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) предписывает, чтобы со всех сторон генератора оставалось пространство в 3 фута у основания, чтобы гарантировать свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система

Пары выхлопных газов, производимые генератором, очень похожи на выхлопные газы какого-либо другого дизельного или бензинового двигателя и содержат исключительно смертоносные химические вещества, за которыми следует надлежащим образом следить. Таким образом, необходимо ввести достаточную систему дымоудаления, чтобы отбрасывать дымовые газы. Этот момент невозможно подчеркнуть, поскольку вред от угарного газа остается одной из наиболее широко признанных причин смерти на территориях, подверженных влиянию тропических штормов, поскольку люди склонны не принимать во внимание его, пока не будет пройдена точка невозврата.

Однако дымовые каналы обычно состоят из твердого металла, искусственного железа или стали. Но они должны быть отсоединены и не должны поддерживаться двигателем генератора. Дымовые каналы крепятся к двигателю. Поэтому в нем используются адаптируемые разъемы для ограничения вибраций и противодействия вреду выхлопной системы генератора. Дымоход заканчивается снаружи и ведет от подъездов, окон и различных отверстий к дому или зданию. Но вы должны гарантировать, что нет никакой связи между расположением выхлопных газов вашего генератора и каким-либо другим оборудованием.

(6) Система смазки

Система смазки

Поскольку в двигателе генератора есть движущиеся части, он ожидает, что масло обеспечит прочность в течение длительного периода времени. Поэтому масло в насосе работает как смазка для двигателя генератора. Уровень смазывающего масла следует проверять как часовой механизм работы генератора. Таким образом, вы также должны проверить, нет ли разливов смазки. А смазывающее масло меняйте через равные промежутки времени работы генератора.

(7) Зарядное устройство

Пусковая мощность генератора обеспечивается аккумуляторной батареей. Зарядное устройство держит аккумулятор генератора заряженным, обеспечивая его точным «буйковым» напряжением. Поэтому, если напряжение буя низкое, аккумуляторы не будут заряжаться. В случае, если напряжение буя высокое, это сократит срок службы батареи. Хотя зарядные устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали, чтобы избежать эрозии. Тем не менее, вы также можете настроить программу без каких-либо адаптаций или каких-либо изменений в настройках.Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства установлено на уровне 2,33 В, что соответствует точному напряжению буя. Зарядное устройство имеет отдельный выход постоянного напряжения, который мешает нормальной работе генератора.

(8) Панель управления

Это пользовательский интерфейс генератора природного газа , содержащий расположение электрических розеток и элементов управления. В сопроводительной статье приведены дополнительные сведения о панели управления генератора. Тем не менее, известные производители изменили акценты, чтобы предложить панели управления своих устройств.Список ниже.

Электрическое включение и выключение — панели управления с автоматическим запуском естественным образом запускают генератор при отключении электроэнергии. Но экранируйте генератор во время работы и, следовательно, выключайте агрегат, когда он больше не потребуется.
Проверки двигателя. Различные меры демонстрируют критические параметры, например вес масла, температуру охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Следовательно, последовательная оценка и наблюдение за этими параметрами позволяет закрыть генератор.Если какой-либо из них пересекает свои определенные граничные уровни.
Проверка генератора — на панели управления также есть счетчики для оценки выходного тока, напряжения и рабочей частоты.
Прочие элементы управления — переключатель фаз, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.

(9) Основная сборка/рама

Все генераторы, портативные или стационарные, имеют модифицированные помещения, которые обеспечивают вспомогательную поддержку базы. Край также принимает во внимание выход на землю для обеспечения безопасности.

Как работает ультразвуковой генератор в системе ультразвуковой очистки

Ультразвуковой генератор лежит в основе систем ультразвуковой очистки, поскольку он производит высокочастотный сигнал, который ультразвуковые преобразователи преобразуют в звуковые волны в очищающем растворе. В дополнение к генерации сигнала устройство может управлять частотой и мощностью, создавать несколько или диапазон частот и действовать как часть интегрированного решения «под ключ» или независимо для питания отдельных преобразователей. Ультразвуковые генераторы необходимо выбирать в соответствии с конкретными требованиями к очистке, чтобы система работала эффективно. Ключевыми критериями выбора генератора являются мощность и частота генератора и соответствующие преобразователи. В каждом случае резервуар для очистки должен быть достаточно большим, чтобы вместить самую длинную очищаемую деталь, мощность должна быть достаточно высокой для размера резервуара, а частота должна соответствовать типу загрязнения и механической прочности деталей. быть очищенным.

Как работает генератор

Ультразвуковой генератор использует электроэнергию с частотой 60 Гц для создания частот в диапазоне от примерно 20 кГц до диапазона 1 МГц. Некоторые модели могут генерировать только одну или несколько частот, в то время как другие могут воспроизводить широкий диапазон. Также доступны различные уровни мощности. Для многочастотных моделей операторы могут выбрать частоту, наиболее подходящую для их задач по очистке.

Ультразвуковые генераторы не только генерируют высокочастотный сигнал, но и управляют сигналом, чтобы максимизировать эффективность очистки.Генераторы могут автоматически регулировать сигнал, чтобы компенсировать большую или легкую загрузку резервуара для очистки, и они могут «раскачивать» сигнал, слегка изменяя частоту, чтобы устранить резонанс или стоячие волны в резервуаре для очистки. Например, когда генератор работает на частоте 38 кГц, случайное изменение частоты в диапазоне от 36 до 40 кГц устраняет точки перегрева и резонанс резервуара, которые могут повредить очищаемые детали.

Выбор подходящей модели

Выбор правильной частоты для применения является ключом к эффективной ультразвуковой очистке.Низкие частоты в диапазоне от 26 до 38 кГц создают большие энергичные кавитационные пузырьки в чистящем растворе. Очищающее действие мощное, но хрупкие компоненты могут быть повреждены, а на мягких поверхностях могут появиться ямки. Этот диапазон подходит для таких предметов, как обработанные детали, стекло и провода.

В диапазоне средних частот от 78 до 160 кГц кавитационные пузырьки меньше, а очищающее действие мягче. Жесткие диски, солнечные батареи и керамические детали можно чистить на этих частотах.Наиболее деликатные компоненты можно очищать в самых высоких частотных диапазонах от 450 до 950 кГц. Эти частоты подходят для полупроводников, светодиодов и хрупких медицинских компонентов.

Если ультразвуковой генератор используется в одном процессе и всегда должен очищать одни и те же детали, имеет смысл выбрать одночастотную модель. Для объектов общего назначения, где система ультразвуковой очистки может использоваться для различных целей очистки, хорошим выбором является генератор, который может производить много частот.

Ультразвуковые генераторы Kaijo

Kaijo имеет полную линейку ультразвуковых генераторов и предлагает бесплатные консультации, чтобы убедиться, что клиенты выбирают тип системы, наиболее подходящий для их задач по очистке. Среди моделей генераторов Quava High Power, Quava Mini и Phenix Legend. Модели доступны в виде отдельных компонентов или в составе комплексных систем «под ключ».

Мощные ультразвуковые генераторы Quava, которые могут работать на нескольких частотах 26/78/130 кГц или 38/100/160 кГц или на десяти различных одночастотных системах от 26 до 950 кГц.Quava mini — автономная компактная настольная система для небольших работ по уборке. Phenix Legend имеет 4 одночастотные системы: 78 кГц, 100 кГц, 130 кГц и 160 кГц. Свяжитесь с Kaijo, чтобы получить бесплатное предложение или консультацию по выбору подходящих компонентов оборудования для вашего конкретного применения.