Типы генераторов переменного тока: схема и виды, индукционный и электромеханический

Содержание

Виды электромеханических генераторов

Электричество исправно спасает нас от погружения во тьму и питает наши приборы. Можно, не задумываясь, заявить, что без него жилось бы очень несладко. Тем не менее, электростанции, которым вверено бесперебойное снабжение домов электричеством, не всегда справляются со своей задачей. Для того чтобы подача электроэнергии не прекращалась, а также для обеспечения ею мест, где не распространяются электросети, используется специальное оборудование – электрогенераторы.

За свою почти двухвековую историю генераторы успели претерпеть множество изменений, и сегодня можно приобрести модели самых разных модификаций, самая распространённая из которых называется электромеханическим генератором. Как понятно из названия, это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. В качестве источника механической энергии выступает вращающийся вал, приводимый в движение различными способами. В зависимости от характеристик, классификация электромеханических генераторов выглядит следующим образом:

1.

    По типу первичного двигателя. Главным элементом любого электромеханического генератора является двигатель, для работы которого используется различное топливо.
- Турбогенератор. В качестве источника механической энергии в таком генераторе используется паровая турбина. Такие генераторы, как правило, обладают высокой мощностью и используются только на электростанциях.
- Гидрогенератор. Двигателем такого агрегата является гидравлическая турбина. Конечно, установка такого устройства возможна лишь в месте большого скопления воды.
- Дизельный генератор. В таком генераторе установлен двигатель внутреннего сгорания, использующий дизельное топливо. Это наиболее универсальный агрегат, способный развивать как небольшую мощность для бытового использования, так и тысячи киловатт для промышленного  применения.
- Бензиновый генератор. Не такой эффективный, как дизельный, но использующий тот же принцип, агрегат. В качестве топлива используется бензин.
- Газотурбинный генератор. Ещё одно мощное устройство, использующее энергию газовой турбины. Применяется только в промышленных целях.
- Ветрогенератор. В электричество преобразуется кинетическая энергия ветра. Такой генератор получил широкое распространение в Европе, где большинство холмов могут похвастаться ветровой электорстанцией.
- Генератор на альтернативном топливе. Такие генераторы выпускаются редко, а в качестве топлива в них могут использоваться дрова, спирт, пластмасса и другие необычные вещества. В основном используется для военных нужд.

2.    По виду выходного тока.
- Генератор постоянного тока. Первые генераторы были именно такими, но за счёт большей эффективности их вытеснили генераторы переменного тока.
- Генератор переменного тока – однофазный или трёхфазный, с включением обмоток звездой или треугольником.

3.    По способу возбуждения.
- С возбуждением постоянными магнитами.
- С внешним возбуждением.
- С самовозбуждением.

VAPE | Генераторы переменного тока

Роторы

Типовое обозначение: AR.. (+1 až 2)

Ротор представляет собой вращающуюся часть генератора переменного тока. Он состоит из магнитопроводящего  корпуса, вытянутого в  форме U, который симметрично наклёпан на втулку ротора (поводок ротора), либо весь корпус вместе с втулкой выточен на  CNC станках из поковки или полуфабриката. Внутри по периметру корпуса закреплены постоянные магниты. У роторов с внешним снятием по периметру корпуса  наштампован или закреплён полюсный наконечник, далее только "маркер". Речь идёт о магнитопроводящем выступе высотой около 2 мм над периметром корпуса. В зависимости от назначения маркер ротора имеет различную форму и длину. На оси втулки ротора имеется коническое отверстие, с помощью которого весь ротор закреплён на коленчатом валу двигателя.

Функция ротора

Речь идёт о роторах генераторов переменного тока с постоянным возбуждением, где магнитный поток возбуждается не батареей, а постоянными магнитами. Магнитный поток проходит из магнитов через сердечник статора и корпус ротора. При вращении ротора в обмотке статора генератора переменного тока возбуждается  электрический ток. Типы обмоток описаны в разделе СТАТОРЫ. Маркер имеется только у роторов с "внешним снятием", в системах, где синхронизирующий электрический импульс получается с  помощью датчика положения. При вращении ротора маркер пройдёт в тесной близости от датчика положения, в котором индуцируется электрический импульс, управляющий зажиганием. Угловое положение маркера точно определено относительно углового перемещения коленчатого вала двигателя. Как правило, положение ротора, тем самым также маркера фиксировано врезной клиновой шпонкой во втулке двигателя и коленчатом валу. 

Классификация роторов

  1. По диаметру:
  2. По принципу синхронизации:
    • Для внешнего снятия по периметру ротора имеются 1 - 2 маркера, если речь идёт об 1 или 2 цилиндрах. Для прямого управления электронными датчиками зажигания могут использоваться короткие угловые маркера, либо маркеры с постепенным разгоном до скорости обратного хода двигателя.
      Маркеры для управления цифрового управляющего устройства имеют более длинный маркер, около 28°.
    • 1.По форме и длине втулки ротора, по конусности и входному Ø конусного отверстия.
  3. Классификация по электрической мощности генератора переменного тока описана в разделе СТАТОРЫ.

Важное предостережение!
При манипуляции с ротором не допускается прикладывать механическую нагрузку по периметру корпуса ротора, либо падение ротора на ребро периметра корпуса. Также запрещается прикладывать прямую механическую нагрузку к магнитам. При такой манипуляции магниты могут быть повреждены.

Автомобильные генераторы переменного тока.


Генераторы переменного тока




Развитие автомобилестроения сопровождалось ростом требований к безотказности и увеличению срока службы автомобилей, комфорту их эксплуатации, снижению эксплуатационных затрат на техническое обслуживание и ремонт, а также соответствие все возрастающим требованиям безопасности движения.


В связи с этим появилась необходимость существенного увеличения мощности и срока службы автомобильных генераторов, как основных источников электрического тока, улучшения их эксплуатационных характеристик и снижения эксплуатационных затрат. Появилась необходимость уменьшения габаритных размеров и массы генераторов, как, впрочем, и многих других агрегатов и устройств, что позволяло гибко проектировать компоновку и внешний дизайн автомобилей, а также получать экономию дорогостоящих металлов.

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

Название «генератор переменного тока» несколько условно, и касается в основном особенностей конструкции генератора, поскольку они оснащены встроенными полупроводниковыми выпрямителями и питают потребители постоянным (выпрямленным) током.


В генераторах постоянного тока таким выпрямителем является щеточно-коллекторный узел, осуществляющий выпрямление переменного тока, полученного в обмотках якоря.
Развитие полупроводниковой техники позволило применить в генераторах переменного тока более совершенный и надежный выпрямитель на полупроводниковых диодах, в котором отсутствовали механические детали и узлы, подверженные износу и отказам.

***

Преимущества и недостатки генераторов переменного тока

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

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

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

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

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

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

Первые автомобильные генераторы переменного тока были спроектированы для работы с отдельными селеновыми выпрямителями и вибрационными регуляторами напряжения.

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

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

***

Принципиальное устройство генератора переменного тока

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

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

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

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

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

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

***



Бесконтактные генераторы с электромагнитным возбуждением

Для автомобильных генераторов надежность и срок службы определяются тремя факторами:

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

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

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

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

Фпер = 0,5 (Фmах - Фmin)

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

f = zn/60,

где z- число зубцов ротора.

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

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

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

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

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

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

***

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

***

Устройство и работа генератора автомобиля ВАЗ


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок.

Физика, 9 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

 

 

Рисунок \(1\). Опыт по получению индукционного тока

 

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.


Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

 

 

Рисунок \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита


Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

 

 

Рисунок \(3\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)


В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.


Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

 

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

 

 

Рисунок \(4\). Устройство гидрогенератора: \(1\) — статор; \(2\) — ротор; \(3\) — водяная турбина

Интегральные гидролопаточные привод-генераторы

Гидролопаточный привод-ге­нератор представляет собой ре­гулируемый гидродинамический преобразователь крутящего мо­мента и трехфазный генератор переменного тока стабильной частоты, 400+2 % Гц, с номи­нальным напряжением 208/120 В, объединенные в единый агрегат.

Регулируемый гидродинами­ческий преобразователь крутя­щего момента, центробежный насос которого приводится во вращение от коробки приво­дов авиадвигателя, обеспечива­ет передачу мощности за счет гидродинамических сил пото­ка рабочей жидкости (топлива), подаваемой от центробежного насоса к гидротурбине, уста­новленной на валу ротора гене­ратора переменного тока.

Охлаждение агрегата про­изводится прокачкой через его полости рабочей жидкости (то­плива).

Подвод рабочей жидкости к привод-генератору осуществля­ется от двигательного центро­бежного насоса (ДЦН), а слив из него производится на вход в ДЦН или частично в топливный бак самолета. В круге циркуля­ции рабочей жидкости гидро­динамического преобразовате­ля с оригинальной геометрией проточных полостей установле­ны лопатки с поворотным меха­низмом, посредством которых через систему регулирования агрегата поддерживается ча­стота вращения генератора, а, следовательно, и частота элек­трического тока в заданных пре­делах. Система регулирования включает в себя центробежный регулятор частоты вращения ге­нератора, механизм поворота лопаток и электронный блок за­щиты, регулирования и управ­ления генератором.

Следует особо отметить, что интегральные гидролопаточные привод-генераторы типа ПГЛ по массовым характеристикам, габаритам, технологичности и стоимости превосходят другие типы привод-генераторов, при­ меняемых в авиационных элек­трических системах перемен­ного тока стабильной частоты и не уступают им по надежности и ресурсу работы.

Созданные по этой принци­пиальной схеме интегральные гидролопаточные привод-гене­раторы ПГЛ-21, ПГЛ-40, ПГЛ- 80 и ПГЛ-130 и их модифика­ции мощностью от 15 до 80 кВА с высокими энергетическими и массовыми характеристиками успешно применяются на само­летах МИГ-29, ЯК-130 и на ряде других самолетов.

Для самолета, создаваемо­го КНР, разработан и успешно прошел испытания гидролопа­точный привод-генератор ПГЛ 40-2К, а по проекту модерни­зации самолета МИГ-21 в со­трудничестве с Индией создан гидролопаточный привод-гене­ратор ПГЛ-21И.

Применение регулируемых гидродинамических преобразо­вателей крутящего момента с оригинальной геометрией про­точных полостей гидродинами­ческого тракта, аналогично раз­работанных для агрегатов типа ПГЛ, является весьма перспек­тивным направлением для ис­пользования их в приводах и других агрегатах как для авиаци­онной, так и для других отраслей промышленности.

Обозначение

Диапазон мощность

Привод

Число оборотов

Масса

Генератор

Габариты

Применяемость

Давление

Расход

кВт

кгс/см2

л/мин

об/мин

кг

мм

ПГЛ-130

7-16

1,0-3,2

1700

4500-8650

23

ГТ16НЖЧ12ТК

517х270х156

Як-130

ПГЛ-21И

20-30

2,2-5,0

2300

11380-18612

25

ГТ30НЖЧ12Т

510х225х220

МиГ-21, 21БИС

ПГЛ-21К

20-30

10-20

2400

11380-18612

25

ГТ30НЖЧ12Т

510х225х220

МиГ-29, 29КУБ, 35

ПГЛ-30М

12,8-30,0

3,4-6,0

5000

8000-12800

22,5

СКГ-30/15

315х210х99

МиГ-23, 23Б; Су-24, 24М

ПГЛ40-2

20-30

6-18

2750

9323-17442

25

ГТ30НЖЧ12Т

478х227х227

МиГ-29, 29КУБ, 35;

48; Т

ПГЛ40-3

20-40

6-18

3000

5200-17200

25

ГТ30НЖЧ12Т

517х270х156

КСА-54

ПГЛ-80

25-80

7,0-35

5500

9000-18000

35

ГТ30НЖЧ12Т

517х270х156

МиГ-31; 05; 07

ЭУ-117

16-40

0,6/0,9

700

11760/12240

16,0

ГТ30НЖЧ12Т1

354х265х240

Т-50

Генераторы электрического тока - презентация онлайн

1.

Генераторы электрического тока

2. Генератор электрического тока

(старое
название альтернатор) является
электромеханическим устройством, которое
преобразует механическую энергию в
электрическую энергию переменного тока.
Большинство генераторов переменного тока
используют вращающееся магнитное поле.

3. История:

Системы производящие переменный ток были
известны в простых видах со времён открытия
магнитной индукции электрического тока. Ранние
машины были разработаны Майклом Фарадеем и
Ипполитом Пикси.
Фарадей разработал «вращающийся
треугольник», действие которого было
многополярным — каждый активный проводник
пропускался последовательно через область, где
магнитное поле было в противоположных
направлениях.
Первая публичная демонстрация наиболее
сильной «альтернаторной системы» имела место в
1886 году. Большой двухфазный генератор
переменного тока был построен британским
электриком Джеймсом Эдвардом Генри
Гордоном в 1882 году.
Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также
разработали ранний альтернатор, производивший
частоты между 100 и 300 герц.
В 1891 году Никола Тесла запатентовал
практический «высокочастотный» альтернатор
(который действовал на частоте около 15000 герц).
После 1891 года, были введены многофазные
альтернаторы.
Принцип действия генератора основан на
действии электромагнитной индукции — возникновении
электрического напряжения в обмотке статора, находящейся в
переменном магнитном поле. Оно создается с помощью
вращающегося электромагнита — ротора при прохождении по его
обмотке постоянного тока. Переменное напряжение преобразуется
в постоянное полупроводниковым выпрямителем.

5. Все двигатели постоянного тока состоят из ротора и статора, причем ротор-это подвижная часть двигателя, а статор нет.

Схема радиально-поршневого роторного насоса:
1 — ротор
2 — поршень
3 — статор
4 — цапфа
5 — полость нагнетания
6 — полость всасывания

8.

Классификация генераторов по типу первичного двигателя:Турбогенератор
Дизель-генератор
Гидрогенератор
Ветрогенератор

9. Турбогенератор

— устройство, состоящее
из синхронного генератора и паровой или газовой
турбины, выполняющей роль привода. Основная
функция в преобразовании в внутренней
энергии рабочего тела в электрическую, посредством
вращения паровой или газовой турбины.

10. Дизельная электростанция (дизель-генератор)

Дизельная электроста́нция (дизель-генераторная установка,
дизель-генератор) — стационарная или подвижная
энергетическая установка, оборудованная одним или
несколькими электрическими генераторами с приводом
от дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Как правило, такие электростанции объединяют в
себе генератор переменного тока и двигатель внутреннего
сгорания, которые установлены на стальной раме, а также
систему контроля и управления установкой. Двигатель
внутреннего сгорания приводит в движение синхронный или
асинхронный электрический генератор. Соединение двигателя и
электрического генератора производится либо
напрямую фланцем, либо через демпферную муфту

11. Гидрогенератор

— устройство, состоящее из электрического
генератора и гидротурбины, выполняющей роль
механического привода, предназначен для выработки
электроэнергии на гидроэлектростанции .
Обычно генератор гидротурбинный представляет собой
синхронную явнополюсную электрическую
машину вертикального исполнения, приводимую во вращение
от гидротурбины, хотя существуют и генераторы
горизонтального исполнения (в том числе капсульные
гидрогенераторы).
Конструкция генератора в основном определяется
параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят
от природных условий в районе строительства
гидроэлектростанции (напора воды и её расхода). В связи с
этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется
новый генератор.

12. Ветрогенератор

(ветроэлектрическая установка или сокращенно
ВЭУ) — устройство для преобразования кинетической
энергии ветрового потока в механическую энергию
вращения ротора с последующим её преобразованием
в электрическую энергию.
Ветрогенераторы можно разделить на три категории:
промышленные, коммерческие и бытовые (для частного
использования).
Промышленные устанавливаются государством или крупными
энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в
сети, в результате получается ветровая электростанция. Её
основное отличие от традиционных (тепловых, атомных) —
полное отсутствие как сырья, так и отходов. Единственное важное
требование для ВЭС — высокий среднегодовой уровень ветра.
Мощность современных ветрогенераторов достигает 8 МВт.

13. Применение генераторов в быту и на производстве

Электростанции переменного тока работают на дачах и в частных
домах в качестве автономного источника электроснабжения, в
составе оборудования в ремонтных и пуско-наладочных бригадах.
Сварочные электростанции на стройках намного удобнее, чем
стационарные сварочные аппараты, особенно на начальных этапах
стройки.
Сдать ремонт под ключ с автономными электрогенераторами
становится проще. Они экономят время и становятся незаменимыми в
полевых условиях, когда электроснабжение отсутствует. Монтаж и
изготовление металлоконструкций также становится проще, когда
поблизости нет источников электроснабжения. Собирать
металлоконструкции удобнее на месте, а не транспортировать готовую
конструкцию на место установки.
Бывают случаи, когда дублирование основного электроснабжения
жизненно важно. Для клиник и больниц с реанимационными и
хирургическими отделениями наличие автономной аварийной системы
электроснабжения очень важно. Ведь от этого зависят человеческие
жизни. Генераторы переменного тока нашли широкое применение в
быту и на производстве благодаря компактности, безотказности и
мобильности. Широкий спектр применения делает их универсальными
устройствами, способными производить ток не только для нужд
производства, но и в быту.

Генератор - основные неисправности

Генератор - самый активно нагруженный компонент электрики

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

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

Генераторы бывают двух видов:

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

Генератор переменного тока

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

Переменный ток генератора выпрямляется двухполупериодным трехфазным выпрямителем с полупроводниковыми диодами.

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

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

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

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

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

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

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

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

Контактные кольца должны быть чистыми, без следов масла.

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

Основные неисправности генератора и способы их устранения

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

типов генераторов: особенности, преимущества и использование

Типы генераторов переменного тока во многом зависят от их конструкции, способа использования и других факторов. Но что такое генератор? Генератор - это электрический генератор, который использует механическую энергию и преобразует ее в электричество. Генератор начинает свою основную задачу по преобразованию энергии после создания достаточной механической энергии с помощью магнитного поля и ротора. Чтобы узнать больше о генераторе, его частях и функциях, а также ответить на вопрос, что именно он делает, помимо типов генераторов, продолжайте читать здесь, в Linquip.

Как работает генератор?

Три основных элемента автомобильной системы зарядки - это аккумулятор, регулятор напряжения и генератор переменного тока. В качестве аккумулятора генератор переменного тока обеспечивает электроэнергией электрооборудование автомобиля, такое как внутреннее и внешнее освещение и приборная панель.

Генераторы переменного тока обычно расположены рядом с передней частью двигателя и приводятся в действие коленчатым валом, который позволяет поршням перемещаться вверх / вниз по кругу. Многие генераторы подключаются к определенной точке на двигателе с помощью скоб. Один кронштейн обычно имеет фиксированную точку, а другой кронштейн можно модифицировать для натяжения приводного ремня. Генераторы вырабатывают переменный ток за счет электромагнетизма. Электричество передается в батарею, и различные электрические системы работают с напряжением.

Прежде чем продолжить, какие бывают типы генераторов и как они работают, давайте рассмотрим следующий раздел, посвященный деталям и функциям генератора.

Детали генератора

Независимо от типа генератора, он обычно состоит из трех частей: статора, ротора и диода, а также регулятора напряжения.

Ротор и статор

Ротор и статор генератора переменного тока представляют собой группу магнитов, приводимых в движение ремнем, который создает магнитное поле внутри медной проводки. Шкив, соединенный с двигателем, позволяет ротору вращаться с высокой скоростью, что создает магнитное поле, которое используется в качестве ремня. Затем статор создает электричество и напряжение, которые поступают на диодную опору. Создаваемое электричество называется переменным током или переменным током.

Диодная сборка

Постоянный ток, тип тока, используемый автомобильными аккумуляторами, преобразуется в постоянный ток диодной сборкой генератора (переменного тока).Сборка двухполюсных диодов работает, позволяя только одному направлению течь электричеству, генерируемому статором.

Регулятор напряжения

Для управления процессом зарядки регулятор напряжения управляет подачей питания от генератора на аккумулятор. Регуляторы спроектированы и работают в соответствии со своими характеристиками, с разными функциями.

Функции генератора

Генератор - важная часть энергосистемы любого транспортного средства. Основная функция генератора переменного тока - преобразовывать механическую энергию в электрическую, которую он использует для электрического заряда батареи.Он также подает питание на другие электрические компоненты автомобиля.

Подробнее о функции генератора переменного тока Linquip

: полное и легкое для понимания руководство по работе генераторов переменного тока

Перезарядка аккумулятора

Независимо от того, какие типы генераторов у нас есть, ключевой особенностью любого генератора является выработка электроэнергии от батареи. В зависимости от местности и от того, используете ли вы другие функции утечки электроэнергии, такие как фары или радио, получение нового автомобильного аккумулятора с неисправным генератором может занять от 20 до 30 минут.Генератор подзаряжает аккумулятор во время использования автомобиля, чтобы аккумулятор работал долгое время.

От механической энергии к электрической энергии

Поршни в коленчатом валу, где происходит сгорание, вынимаются из бензобака. Коленчатый вал передает энергию взрыва от горения на змеевик, соединенный с генератором. Когда шкив генератора переменного тока вращается, магнит и катушка преобразуют механическую энергию в электрическую и вырабатывают электричество.

Электрооборудование

Большинство электрических систем состоит из генератора переменного тока, хотя некоторая мощность может потребляться напрямую от батареи. Одним из компонентов электрической части любого автомобиля является генератор переменного тока, и если есть подозрения, что он не работает должным образом, вы можете использовать минимум электроэнергии, чтобы добраться до места, где вы можете починить генератор.

Типы генераторов

В зависимости от использования, конструкции, выходной мощности и охлаждения генераторы можно разделить на разные категории.

Типы генераторов в зависимости от их использования

  1. Генераторы автомобильные
  2. Дизель-электрические генераторы
  3. Судовые генераторы
  4. Бесщеточные генераторы
  5. генераторы для радиопередачи с низкочастотным диапазоном частот.

Типы генераторов по типу конструкции

  1. Явнополюсный ротор
  2. Гладкий цилиндрический ротор

Типы генераторов в зависимости от выходной мощности

  1. Однофазный генератор переменного тока - непрерывно генерирует одно переменное напряжение
  2. Двухфазный генератор переменного тока - обмотка генерирует максимальный магнитный поток в первой четверти, затем вторая обмотка генерирует нулевой магнитный поток, вторая обмотка генерирует максимальный магнитный поток, а первая обмотка генерирует нулевой магнитный поток во второй четверти.
  3. Трехфазный генератор переменного тока - напряжение каждой обмотки составляет 120 ° от одной ступени и напряжения в двух других обмотках. Обмотки подключены к трехфазному выходу внутри звезды.

Генератор и генератор: в чем разница между генератором и генератором?

Генератор преобразует механическую энергию в топливо или электричество. Он имеет вращающуюся прямоугольную катушку, которая вращается вокруг своей оси в магнитном поле. К концам катушки подсоединены два контактных кольца.Контактное кольцо поглощает индуцированный ток катушки и передает его на внешнее нагрузочное сопротивление R. Вращающаяся катушка известна как медный якорь.

Но генераторы и генераторы - это одно и то же? Посмотрим:

  1. Генератор переменного тока - это машина, которая преобразует механическое электричество от первичного двигателя в переменный ток, в то время как генератор преобразует механическую энергию главного двигателя в переменный или постоянный ток.
  2. Генератор переменного тока имеет вращающееся магнитное поле, а генератор имеет вращающееся магнитное поле для генерации высокого напряжения и стационарного магнитного поля низкого напряжения.
  3. Генератор обеспечивает питание от статора, а в генераторе - от ротора.
  4. Якорь генератора переменного тока неподвижен, но вращается в генераторе.
  5. Выходное напряжение генератора переменное, а выходное напряжение генератора постоянное.
  6. Пока генератор не заряжает полностью разряженную батарею, генератор заряжает.
  7. Выход генератора более мощный, чем выход генератора.

Знаете ли вы о бесщеточном генераторе?

В щеточном генераторе переменного тока используется щетка для перемещения электричества через генератор или генератор переменного тока.щеточные генераторы полезны для движения электрического тока; однако они нуждаются в большом обслуживании. У них есть несколько движущихся частей, которые работают вместе и могут повлиять на остальную часть генератора, даже если одна из частей сломана или неисправна.

Бесщеточный генератор переменного тока, с другой стороны, больше подходит для более длительного и постоянного использования, потому что нет щеток для замены или ремонта и меньше внутренних деталей повреждается. Но как бесщеточный генератор переменного тока передает электрический ток? Два набора роторов вращаются вместе в бесщеточном генераторе переменного тока, чтобы генерировать и передавать электрический ток.Второй, меньший генератор на конце устройства, а не щетки, используется бесщеточным генератором переменного тока для передачи любого электрического тока. Это прямое преимущество перед щеточным генератором, потому что в нем нет сменных или ремонтных щеток, что сэкономит вам деньги и время в долгосрочной перспективе.

В этой статье мы дали вам простое, но четкое определение генератора переменного тока. Вы также прочитали о деталях и функциях генератора переменного тока, о том, как он работает, и о типах генераторов переменного тока в зависимости от многих факторов.Если вам нужна дополнительная информация о типах генераторов переменного тока, нажмите «Зарегистрироваться» на Linquip и задайте свои вопросы. Вы обязательно найдете все, что ищете.

Описание различных типов генераторов переменного тока

Электрическая система вашего автомобиля состоит из трех основных частей: аккумуляторной батареи, регулятора напряжения и генератора переменного тока. Генератор получил свое название от термина «переменный ток», поскольку он преобразует механическую энергию в электрическую. Вместе с аккумулятором генератор вырабатывает энергию для работы аксессуаров вашего автомобиля, включая фары, аудиосистему, навигационную систему и обогреватель.Существуют разные типы генераторов переменного тока и области применения, в которых они используются, помимо вашего автомобиля.

Еще один синхронный генератор

Синхронный генератор - это еще одно название генератора переменного тока. Этот термин часто используется при описании основного источника подачи коммерческой электроэнергии.

Электрогенераторные станции обычно включают синхронные генераторы, подключенные к сети. Они являются одним из компонентов, вырабатывающих электроэнергию для жилой и коммерческой недвижимости.

Судовые генераторы, которые обычно используются на яхтах, аналогичны автомобильным генераторам. Специально адаптированные для работы в соленой воде, они взрывобезопасны, чтобы исключить искрение от кисти, которое может воспламенить газовые смеси в аппаратной. Чем крупнее яхта, тем больше вероятность наличия двух или более генераторов переменного тока, способных справиться с более тяжелой нагрузкой.

Поезда, в частности электровозы, также используют генератор переменного тока. Здесь первичный двигатель (дизельный двигатель) включает генератор переменного тока, который подает электроэнергию для тяговых двигателей.Помимо привода поездов, тяговые двигатели помогают перемещать гибридные и чисто электрические пассажирские автомобили.

Еще одно применение генератора переменного тока было найдено на заре радиопередач. Так называемые радио-генераторы использовались для междугородной связи, включая трансатлантический диалог. Их было дорого строить, и они быстро устарели, поскольку к окончанию Первой мировой войны появились ламповые передатчики.

Сделаем электричество

Что касается вашего личного автомобиля, генератор переменного тока включает в себя регулятор напряжения, статор, ротор и диод. .При зажигании питание от аккумуляторной батареи включает стартер, который затем через вспомогательный привод вращает ремень генератора, который вращает шкив на генераторе. Это заставляет ротор, расположенный внутри генератора переменного тока, быстро вращаться. Ротор представляет собой группу магнитов, расположенных в выступе из медных проводов, известном как статор.

Электричество генерируется вращением магнитов с высокой скоростью, что известно как электромагнетизм. Электричество проходит от медных проводов к диоду, где электричество преобразуется из переменного тока в постоянный, создавая необходимый ток для аккумулятора автомобиля.Между тем, регулятор напряжения контролирует электрический ток к автомобильному аккумулятору, перекрывая поток всякий раз, когда напряжение достигает определенного уровня, обычно 14,5 вольт. При этом регулятор гарантирует, что аккумулятор не перезарядится и не сгорит. В то же время регулятор подает ток на батарею по мере ее разряда.

У нас проблема

Как вы можете себе представить, неисправность генератора переменного тока приводит к проблемам для вашего автомобиля. К счастью, первые признаки очевидны и могут включать затруднения при запуске автомобиля, слабые фары, разрядившуюся аккумуляторную батарею, активный рабочий свет двигателя и другие возможные индикаторы для всех типов генераторов переменного тока.Немедленный диагноз поможет вам избежать застревания.

Ознакомьтесь со всеми продуктами для электрических систем, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о том, какой генератор переменного тока установлен в вашем автомобиле, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Morguefile.

ГЕНЕРАТОРЫ

ГЕНЕРАТОРЫ ГЕНЕРАТОРЫ

Электрогенератор - это машина который преобразует механическую энергию в электрическую с помощью электромагнитных индукция.Генератор, вырабатывающий переменный ток, называется в качестве генератора переменного тока и, благодаря сочетанию слов «чередующийся» и "генератор" слово "генератор переменного тока" вошло в широкое употребление. В В некоторых областях слово «генератор переменного тока» применяется только к небольшим генераторам переменного тока. В этом тексте эти два термина рассматриваются как синонимы и используется термин «генератор переменного тока». чтобы различать генераторы переменного и постоянного тока.

Основное отличие генератора переменного тока а генератор постоянного тока - способ подключения к внешней цепи; то есть генератор подключен к внешней цепи токосъемными кольцами, но генератор постоянного тока подключен через коммутатор.

Типы генераторов

Генераторы подразделяются на несколько способов, чтобы правильно различать различные типы. Одно средство классификации зависит от типа используемой системы возбуждения. В генераторах, используемых на самолетах, На возбуждение можно воздействовать одним из следующих способов:

1. Прямое подключение, постоянный ток генератор. Эта система состоит из генератора постоянного тока, закрепленного на том же валу. с генератором переменного тока.Разновидностью этой системы является генератор переменного тока. который использует для возбуждения постоянный ток от батареи, после чего генератор самовозбуждается.

2. Путем преобразования и исправления от системы переменного тока. Этот метод зависит от остаточного магнетизма для начального нарастание переменного напряжения, после которого на поле подается выпрямленное напряжение от генератора переменного тока.

3. Встроенный бесщеточный. Этот устройство имеет генератор постоянного тока на одном валу с переменным генератор тока.Цепь возбуждения завершена через кремний выпрямители, а не коммутатор и щетки. Выпрямители установлены на валу генератора и их выход подается непосредственно на переменный основное вращающееся поле генератора тока.

Другой метод классификации по количеству фаз выходного напряжения. Генераторы переменного тока может быть однофазным, двухфазным, трехфазным или даже шестифазным и более. В электрических системах самолета трехфазный генератор переменного тока далеко самый распространенный.

Еще один способ классификации зависит от типа используемого статора и ротора. С этой точки зрения есть два типа генераторов: револьверный тип якоря и револьверный тип поля. Генератор с револьверным якорем аналогичен по конструкции. к генератору постоянного тока, в котором якорь вращается через стационарный магнитное поле. Генератор с вращающимся якорем встречается только в генераторах переменного тока. малой мощности и обычно не используется.В генераторе постоянного тока э.м.ф. генерируемый в обмотках якоря преобразуется в однонаправленный напряжение (постоянного тока) с помощью коммутатора. В револьверном типе арматуры генератора переменного тока генерируемое переменное напряжение подается в неизменном виде на нагрузку. с помощью контактных колец и щеток.

Генератор переменного тока с вращающимся полем (рисунок 9-34) имеет неподвижную обмотку якоря. (статор) и обмотка вращающегося возбуждения (ротор). Преимущество наличия стационарная обмотка якоря заключается в том, что якорь можно подключать напрямую к нагрузке без скользящих контактов в цепи нагрузки.Вращающийся для арматуры потребуются контактные кольца и щетки для проведения тока нагрузки от якоря до внешней цепи. Контактные кольца имеют относительно короткий срок службы и возникновение дуги - постоянная опасность; поэтому высокий Генераторы напряжения обычно бывают стационарного якоря, вращающегося поля тип. Напряжение и ток, подаваемые на вращающееся поле, относительно маленькие, и контактные кольца и щетки для этой схемы подходят. Прямая подключение к цепи якоря позволяет использовать большое сечение проводники, должным образом изолированные для высокого напряжения.

Так как генератор переменного тока используется почти повсеместно в авиационных системах, этот тип будет объяснен подробно, как однофазный, двухфазный и трехфазный генератор переменного тока.

Однофазный генератор

Поскольку Э.д.с. индуцированный в арматуре генератора чередуется, такая же обмотка может использоваться на генератор как на генераторе постоянного тока. Этот тип генератора известен как однофазный генератор переменного тока, но поскольку мощность, выдаваемая однофазной цепь пульсирует, этот тип цепи неприемлем во многих приложениях.

Однофазный генератор переменного тока имеет статор. состоит из нескольких последовательно соединенных обмоток, образующих единую цепь в генерируется выходное напряжение. На Рис. 9-35 схематично показан схема однофазного генератора переменного тока, имеющего четыре полюса. Статор имеет четыре полярные группы, равномерно распределенные по корпусу статора. Ротор имеет четыре полюса, с соседними полюсами противоположной полярности. Когда ротор вращается, В обмотках статора индуцируются переменные напряжения.Поскольку один полюс ротора в том же положении относительно обмотки статора, что и любой другой полюс ротора, все полярные группы статора разделены равным числом магнитных силовых линий в любое время.

В результате наведенные напряжения во всех обмотках имеют одинаковую амплитуду или значение в любой момент времени. Четыре обмотки статора соединены друг с другом, так что переменное напряжение находятся в фазе, или «добавление ряда». Предположим, что полюс ротора 1, южный полюс, индуцирует напряжение в обмотке статора в направлении, указанном стрелкой 1.Поскольку полюс ротора 2 является северным полюсом, он будет индуцировать напряжение в направление в обмотке 2 статора противоположно направлению обмотки 1.

Чтобы два наведенных напряжения были кроме того, две катушки подключаются последовательно, как показано на схеме. Используя те же рассуждения, напряжение, индуцированное в катушке статора 3 (по часовой стрелке вращение поля) в том же направлении (против часовой стрелки), что и напряжение, индуцированное в катушке 1. Точно так же направление индуцированного напряжения в обмотке 4 противоположно направлению индуцированного в катушке напряжения 1.Все четыре группы катушек статора соединены последовательно, так что напряжения индуцированный в каждой обмотке добавить, чтобы получить общее напряжение, которое в четыре раза больше напряжение в любой одной обмотке.

Двухфазный генератор

Двухфазные генераторы имеют два или больше однофазных обмоток, расположенных симметрично вокруг статора. В двухфазный генератор имеет две однофазные обмотки, физически разнесенные так что индуцированное переменное напряжение в одном из них на 90 ° не совпадает по фазе с напряжение, индуцированное в другом.Обмотки электрически отделены от друг с другом. Когда одна обмотка перерезается максимальным магнитным потоком, другая резка без флюса. Это условие устанавливает соотношение 90 ° между две фазы.

Трехфазный генератор
Трехфазная или многофазная цепь, используется в большинстве генераторов самолетов вместо одно- или двухфазных генератор. Трехфазный генератор имеет три однофазные обмотки. разнесены таким образом, чтобы наведенное в каждой обмотке напряжение сдвигалось по фазе на 120 ° с участием

напряжения в две другие обмотки.А

принципиальная схема трехфазного Статор, показывающий все катушки, становится сложным, и трудно увидеть, что на самом деле происходит.

Упрощенная принципиальная схема, показывающая каждая из трех фаз показана на рисунке 9-36. Ротор отсутствует для простоты. Осциллограммы напряжения показаны справа от схематический. Три напряжения разнесены на 120 ° и аналогичны напряжения, которые будут генерироваться тремя однофазными генераторами переменного тока, чьи напряжения сдвинуты по фазе на угол 120 °.Три фазы независимы друг друга.

Вместо шести выводов от трехфазный генератор переменного тока, можно подключить один из выводов от каждой фазы чтобы образовать общий стык. В этом случае статор называется звездой или звездой. Общий провод может быть выведен из генератора, а может и нет. Если это выведен наружу, он называется нейтральным проводом. Упрощенная схема (A на рисунке 9-37) показан статор, соединенный звездой. с невыведенным общим проводом.Каждая нагрузка подключена к двум фазы последовательно. Таким образом, RAB подключается последовательно через фазы A и B; RAC подключается последовательно через фазы A и C; и РБК подключен через фазы B и C последовательно. Следовательно, напряжение на каждой нагрузке больше, чем напряжение на одной фазе. Общее напряжение, или линейное напряжение на любых двух фазах представляет собой векторную сумму отдельных фазные напряжения. Для сбалансированных условий линейное напряжение в 1,73 раза больше фазное напряжение.Поскольку в линейном проводе есть только один путь для тока и фаза, к которой он подключен, линейный ток равен фазный ток.

Трехфазный статор также может быть подключены таким образом, чтобы фазы были соединены встык, как показано в B на рисунок 9-37. Такое расположение называется дельта связь. При соединении треугольником напряжения равны фазному напряжения; линейные токи равны векторной сумме фазных токов; а линейный ток равен 1.В 73 раза больше фазного тока, когда нагрузки сбалансированы.

Для равных нагрузок (равная мощность кВт), соединение треугольником обеспечивает повышенный линейный ток при значении линейного напряжение равно фазному напряжению, а питание звездочки увеличено линейное напряжение при значении линейного тока, равном фазному току.

Генератор выпрямительный блок

Тип генератора, используемого в электрическая система многих самолетов весом менее 12500 фунтов показано на рисунке 9-38.Этот тип источника питания иногда называют постоянным током. генератор, поскольку он используется в системах постоянного тока. Хотя его выход - постоянный ток напряжения, это блок выпрямителя генератора.

Этот тип выпрямителя генератора представляет собой самовозбуждающийся блок, но не содержит постоянного магнита. Возбуждение для запуска получается от АКБ, и сразу после запуска, блок самовозбуждает. Охлаждение воздуха для генератора переменного тока проводится в установку с помощью продувочной трубки на крышке воздухозаборника (рис. 9-38).

Генератор с прямым подключением к авиационному двигателю посредством гибкой приводной муфты. Выход постоянного тока напряжение можно регулировать с помощью регулятора напряжения из углеродного ворса. Выход части генератора переменного тока трехфазного переменного тока, полученный из трехфазной системы, соединенной треугольником, включающей три фазный двухполупериодный мостовой выпрямитель (рисунок 9-39).

Это устройство работает в диапазоне скоростей от 2100 до 9000 об / мин, с выходным напряжением постоянного тока 26-29 В и 125 ампер.

Обзор типов переменного тока генератора переменного тока

Меню промышленных электродвигателей и генераторов
Поставщики электрогенераторов

Обзор типов генераторов переменного тока

Генераторы бывают однофазными или многофазными. Варианты включают трехфазные генераторы переменного тока, используемые как однофазные блоки, с изоляцией и без использования одного фазного вывода. Поскольку провод не используется, он не выводится на терминал.Номинальная мощность снижается по сравнению с трехфазным блоком, поскольку она ограничена величиной тока, проводимого катушкой. Генератор, предназначенный только для однофазной работы, обычно не имеет катушек во всех пазах якоря, потому что торцевые катушки вносят небольшой вклад в выходное напряжение и увеличивают импеданс катушки в той же пропорции, что и любая другая катушка.

Однофазные генераторы переменного тока обычно используются в небольших системах (с ограничением до 25 кВт или меньше) и вырабатывают мощность переменного тока при рабочих напряжениях.Напряжение на клеммах обычно составляет 120 вольт. Электрическая нагрузка подключается к клеммам с предохранителями. Один вольтметр и один амперметр измеряют выходную мощность в вольтах и ​​амперах соответственно. Двухпроводный генератор переменного тока имеет две клеммы питания, по одной на каждом конце катушки якоря.

Двухпроводный однофазный генератор переменного тока

Трехпроводный однофазный генератор имеет три клеммы питания; по одному с каждого конца катушки якоря и по одному от средней точки.Напряжение на клеммах обычно составляет 120 вольт от середины до любого конца катушки якоря и 240 вольт между двумя концами. Нагрузка подключается между двумя внешними проводами или между внешним проводом и нейтралью, в зависимости от напряжения, требуемого нагрузкой. Предполагая, что напряжение генератора составляет 120/240 вольт, нагрузка 1,0 и нагрузка 2,0 будут состоять из 120-вольтовых ламп и 120-вольтового однофазного силового оборудования. Нагрузка 1,2 будет состоять из силового оборудования на 240 вольт. Для определения нагрузки в киловольт-амперах (кВА) требуются два вольтметра и два амперметра (или эквивалент).

Трехпроводный однофазный генератор переменного тока

Многофазные генераторы могут быть двух, трех или шести фаз. Двухфазное питание используется только в нескольких населенных пунктах. Шестифазный в основном используется для вращающихся преобразователей или больших выпрямителей. Трехфазные генераторы переменного тока наиболее широко используются для производства электроэнергии. Полифазные генераторы переменного тока имеют мощность от 3 кВт до 250 000 кВт и напряжение от 110 В до 90 207 13 800 В. Два основных типа обмоток трехфазного генератора - это обмотка треугольником, используемая в трехпроводных, трехфазных генераторах, и используемая обмотка звезды или звезды. в четырехпроводном, трехфазном исполнении.Трехпроводные трехфазные генераторы переменного тока имеют три набора однофазных обмоток, разнесенных на 120 электрических градусов вокруг якоря. Один электрический градус эквивалентен одному градусу дуги в двухполюсной машине, 0,50 градуса дуги в четырехполюсной машине, 0,33 градуса дуги в шестиполюсной машине и так далее. Три однофазных обмотки соединены последовательно, образуя соединение треугольником, а клеммы
подключаются к точке соединения каждой пары катушек якоря (см. Иллюстрацию ниже - Трехпроводный трехфазный генератор переменного тока ).Полный ток в схеме, соединенной треугольником, всегда равен векторной сумме токов в двухфазных обмотках. Мгновенный ток течет к нагрузке через две обмотки и возвращается от нагрузки через третью обмотку. Поскольку катушки похожи физически и электрически, на клеммы генерируются равные напряжения. Из-за разнесения катушек вокруг якоря максимальное напряжение между парами выводов не возникает одновременно.

Трехпроводный трехфазный генератор

Характеристики трехпроводных, трехфазных (или треугольных) генераторов:

  • Величина тока, протекающего через клеммы генератора, представляет собой алгебраическую сумму тока, протекающего через катушки генератора.
  • Токи не равны ни по величине, ни по времени.
  • Соединение между катушками может быть выполнено как внутри, так и снаружи генератора.
  • В 60-герцовой машине каждая катушка испытывает максимальное мгновенное напряжение, сначала положительное, а затем отрицательное, 120 раз в секунду. Независимо от направления напряжения, максимальные мгновенные напряжения возникают на последовательных катушках с интервалом 0,003 секунды. Из-за разницы во времени между напряжениями и результирующими токами величина тока через клеммы генератора переменного тока и величина через катушки генератора не равны по величине или времени.Ток через генератор переменного тока на 73 процента больше, чем через катушки. Напряжения катушек и клемм одинаковы. Три вольтметра и три амперметра (или эквивалент) необходимы для измерения нагрузки на генератор. Среднее значение трех токов, умноженное на среднее значение трех напряжений плюс 73 процента, дает близкое приближение к нагрузке генератора в киловольт-амперах. Для измерения выходной мощности генератора в киловатт-часах требуются два однофазных или один двухэлементный многофазный счетчик киловатт-часов.

Четырехпроводный трехфазный генератор имеет три набора катушек якоря, разнесенных на 120 электрических градусов вокруг якоря, так же, как трехпроводный трехфазный генератор переменного тока. Один конец каждой из трех катушек подключен к общей клемме (нейтрали). Другой конец каждой катушки подключается к отдельным клеммам (фазным клеммам). Таким образом, четырехпроводной генератор переменного тока имеет четыре клеммы, которые подключаются к трехфазным проводам и нейтрали шины силовой установки.Когда каждый конец каждой катушки выведен на отдельные клеммы, соединения между катушками выполняются вне генератора, что позволяет установить более комплексную систему защитных реле.

Четырехпроводный трехфазный генератор


Четырехпроводный трехфазный генератор переменного тока можно подключить к трансформатору вместо шины электростанции с помощью преобразования звезда-звезда. Возникающие нерегулярные (двойные или тройные) гармоники можно подавить с помощью трансформатора с сердечником.Третья или третичная обмотка с соединением треугольником также может использоваться в качестве подавителя. Трансформатор звезда-треугольник может использоваться, если шина силовой установки трехпроводная, а генератор переменного тока - четырехпроводная звезда.

Также используются четырехпроводные трехфазные генераторы с двойным напряжением и частотой. Они поставляются в размерах от 15 до 1500 кВт, 127–220 В, трехфазные, 60 Гц или 230–400 В, трехфазные, 50 Гц. На каждой фазе используются двойные обмотки статора. Концы катушек выведены на клеммную колодку для выполнения соединений.Комбинации напряжения и частоты показаны ниже ( Dual Voltage и Frequency ).

Двойное напряжение и частота

В большинстве стран мира используется стандартная мощность переменного тока 50 или 60 Гц. В Соединенных Штатах обычно используется мощность в шестьдесят герц. Мощность 50 Гц используется во многих странах за пределами США. Соотношение между частотами 60-50 Гц составляет 6: 5. Электрическая энергия, полученная на одной частоте, может быть преобразована в другую частоту с помощью преобразователя частоты.Если существует большая потребность в мощности, может быть более экономичным использовать специальный генератор переменного тока для выработки энергии с желаемой частотой.

Применимое уравнение:

Где:

В = генерируемое напряжение
K = число постоянного значения (скорость)
= фаза / фазовый угол
N = количество витков
f = частота сети

Генерируемое напряжение пропорционально силе магнитного поля, фазе и количеству витков между клеммами и скорости.

Ссылки: «Объединенные управления армии и флота, эксплуатация и ремонт вспомогательных генераторов, 26 августа 1996 г.»

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Генератор: определение, функции, детали, типы, работа, выпуск

Большинство пользователей автомобилей никогда не понимают секрета автомобилей с автоматической зарядкой. Что ж, вы узнаете об генераторах переменного тока здесь.Вы должны знать, что аккумулятор может выйти из строя, но следует спросить генератор, когда он разрядится. Это система зарядки, которая увеличивает мощность аккумуляторной батареи двигателя.

Генераторы находятся в передней части двигателя, приводятся в движение коленчатым валом. бывают разные виды и конструкции. Генераторы с постоянным магнитом для создания магнитного поля известны как магнето, а генераторы на электростанциях, приводимые в действие паровыми турбинами, называются турбогенераторами. Тем не менее, основная функция генераторов переменного тока в любом механическом приложении - это зарядка их электрических устройств.

Ранние автомобили использовали отдельный приводной ремень для привода шкива генератора. Но в современных автомобилях змеевик или один ремень приводит в движение все компоненты за счет мощности коленчатого вала. Большинство генераторов устанавливаются с помощью кронштейна, который крепится к двигателю в определенной точке. Один из кронштейнов находится в фиксированном положении, а другой регулируется, чтобы приводной ремень можно было правильно натянуть.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, детали, схемы, типы, принципы работы и худшие симптомы генератора переменного тока, используемого в автомобильном двигателе.

Подробнее: Понимание двигателя стартера двигателя

Определение генератора

Генератор переменного тока можно определить как электрический генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую. Работа выполняется в виде переменного тока. Электрические компоненты состоят из вращающегося магнитного поля со стационарным якорем, что делает его конструкцию менее сложной и дешевой.

Автомобильная зарядная система состоит из трех основных частей, включая аккумуляторную батарею, регулятор напряжения и генератор переменного тока.Без этих трех зарядная система будет неполной, хотя генераторы переменного тока теперь оснащены регуляторами напряжения. Генератор работает от аккумулятора для выработки энергии для электрических компонентов автомобиля, таких как внутреннее и внешнее освещение и т. Д.

Генераторы получили свое название от термина «переменный ток» (AC), поскольку они вырабатывают энергию за счет электромагнетизма. Этот электромагнетизм формируется за счет взаимосвязи статора и ротора. Это будет дополнительно объяснено ниже в этой статье.

Функции генераторов переменного тока

Ниже приведены функции генераторов переменного тока

  • Основная функция генератора переменного тока - заряжать автомобильный аккумулятор, чтобы другие электрические компоненты автомобиля могли получать питание.
  • Заряженный аккумулятор обеспечивает электричество, необходимое стартеру для запуска автомобиля. И
  • Когда автомобиль движется, генераторы вырабатывают энергию для питания электрической системы и аккумулятора.

Генераторы работают как генераторы, поскольку работают одинаково.Шкив вращается и создает постоянный ток (DC). Во время вращения переменный ток (AC) проходит через магнитное поле, которое создает электрический ток.

Основные компоненты генератора переменного тока

Ниже представлены компоненты генератора и их функции:

Регулятор:

Регулятор напряжения - это часть, которая регулирует количество энергии, подаваемой от генератора к батарее. Он контролирует процесс зарядки, поскольку имеет различные функции и работает в зависимости от приложения.

Выпрямитель:

Выпрямитель используется для преобразования переменного тока (DC) в постоянный ток (DC) во время процесса зарядки.

Ротор:

Ротор - это часть, которая вращается внутри генератора, вращает шкив и приводит в движение ременную систему. Он действует как вращающийся электромагнит.

Контактные кольца:

Контактные кольца служат средством получения постоянного тока и подачи энергии на ротор.

Концевой подшипник скольжения:

Подшипники генератора предназначены для поддержки вращения вала ротора.

Статор:

Статор - это железное кольцо, содержащее несколько витков проволоки, намотанных вокруг него. Часть статора служит корпусом генератора переменного тока, создавая электрический ток, когда создается магнитное поле.

Подшипник приводного конца:

Подшипники приводного конца также помогают поддерживать вращение вала ротора.

Шкив:

Шкив - это деталь, соединенная с валом ротора и системой приводного ремня. Хотя вращение передается от двигателя приводным ремнем на шкив. Вращение вызывает процесс зарядки.

Генераторы

содержат некоторые функциональные крошечные компоненты, хотя мы объяснили несколько важных. но внутри электрического устройства мы можем найти диодный выпрямитель или выпрямительный мост, регулятор напряжения, контактные кольца и щетки.Мы также можем найти обмотку возбуждения ротора, полюса пальцев, обмотку возбуждения, статор и т. Д.

Подробнее: Принцип работы сварки трением

На задней панели генератора есть несколько клемм или точек подключения, которые служат для различных целей:

IG Terminal - выключатель зажигания, который включает регулятор напряжения.

S Клемма - это точка подключения, которая определяет напряжение аккумуляторной батареи.

L Клемма - замыкает цепь на контрольную лампу.

B Клемма - это клемма выхода главного генератора. Он подключен напрямую к батарее.

F Клемма - это байпас полного поля для регулятора.

Типы генераторов Генераторы

классифицируются по разным причинам в зависимости от их конструкции и применения. Ниже приведены 5 типов генераторов в зависимости от их применения:

Автомобильные генераторы переменного тока - используются в современных автомобилях.

Дизель-электрические локомотивы-генераторы - используются в дизель-электрических локомотивах.

Радио Генераторы - используются для передачи радиочастот низкого диапазона.

Судовые генераторы - используются в морских приложениях

Бесщеточные генераторы переменного тока - используются в качестве основного источника энергии на электростанциях.

Подробнее: что нужно знать о двигателях с турбонаддувом

Генераторы переменного тока (генераторы) также классифицируются по конструкции:

Гладкие цилиндрические генераторы:

Гладкая цилиндрическая конструкция генераторов аналогична генератору с приводом от паровой турбины.Ротор изготовлен из гладкого цельного стального цилиндра из кованой стали, в котором имеется определенное количество пазов для размещения катушек возбуждения. Он вращается с очень высокой скоростью, так как может содержать от 2 до 4 полюсов турбогенератора, работающего со скоростью 36000 или 1800 об / мин соответственно.

Типы явных полюсов:

Эти типы генераторов используются как средне- и низкоскоростные генераторы. Он содержит большое количество выступающих полюсов, сердечники которых прикреплены болтами к тяжелому магнитному колесу. Магнитное колесо из чугуна или стали хорошего магнитного качества.Эти генераторы выглядят как большое колесо, но в основном используются для тихоходных турбин, например, на электростанции Hydel. Но они классифицируются по большому диаметру и короткой осевой длине.

Принцип работы

Работа автомобильного генератора переменного тока довольно проста и менее сложна. Он содержит две обмотки, такие как статор (неподвижная внешняя обмотка) и ротор (вращающаяся внутренняя обмотка). Регулятор напряжения подавал напряжение на обмотку ротора, которое возбуждает и превращает его в магнит.Ротор через шкив вращается двигателем через приводной ремень.

Поскольку магнитное поле создается вращающимся ротором, он индуцирует электрический ток переменного тока в неподвижной обмотке статора. Диоды помогают преобразовывать переменный ток в постоянный, необходимый для электрической системы автомобиля. Обычно в генератор встроены регуляторы напряжения. Они контролировали выходное напряжение.

Автомобильные генераторы относительно небольшие и легкие, имеют алюминиевый внешний корпус.этот легкий металл не намагничивается, поэтому рассеивает тепло, выделяемое во время процесса, и потому, что узел ротора создает магнитное поле. На передней и задней части генератора есть вентиляционные отверстия, которые также помогают отводить тепло.

Во время работы двигателя коленчатый вал вращает приводной ремень, который вращает шкив генератора. И когда генератор вращается, вырабатывается ток. Вот почему говорят, что генераторы переменного тока преобразуют механическую энергию двигателя в электрическую энергию для компонентов автомобиля.

Водная видеосъемка работающих генераторов:

Подробнее: все, что вам нужно знать о карбюраторе

Признаки неисправного и неисправного генератора

Ниже приведены общие симптомы неисправного и вышедшего из строя генератора:

Одним из наиболее распространенных симптомов, которые часто возникают в системе зарядки автомобиля, является то, что индикатор подогрева значка аккумулятора на приборной панели горит во время движения. Обычно сигнальная лампа загорается при включении зажигания автомобиля, но гаснет при запуске двигателя.Если гореть постоянно, значит проблема с системой зарядки двигателя. Профессионал должен проверить двигатель, так как сигнальная лампа прямо не говорит о том, что проблема в генераторе. Но частая проблема для такого знака - генератор.

При слабой системе зарядки вы увидите, что подсветка приборной панели и фары тускнеют на холостом ходу, но становятся ярче при увеличении оборотов двигателя. Эта проблема может быть вызвана слабым генератором, неисправным аккумулятором, плохим подключением аккумулятора или ослабленным змеевидным ремнем.Жужжание или воющий звук генератора переменного тока - еще один симптом неисправности генератора переменного тока. Это могло быть вызвано неисправным подшипником внутри генератора.

Наиболее частая проблема генератора переменного тока - изношенные контактные кольца, изношенные угольные щетки или неисправный регулятор напряжения. При восстановлении генератора переменного тока подшипники, регулятор напряжения, щетки и некоторые мелкие детали обычно заменяются новыми.

Подробнее: Понимание системы впрыска топлива в автомобильных двигателях

В заключение, генераторы переменного тока являются отличным компонентом автомобильной системы зарядки.Мы видели его функции, детали, работу. Мы также видели его типы и некоторые плохие признаки или симптомы неисправного генератора.

Надеюсь, вам понравилось чтение. Если да, то прокомментируйте, поделитесь и прочитайте какой-нибудь другой пост, чтобы получить больше знаний. Спасибо!

Что такое генератор и как он работает?

Вы можете подумать, что аккумулятор питает все электрические устройства в автомобиле, будь то дворники, фары или радио. На самом деле, автомобильный генератор вырабатывает большую часть электроэнергии вашего автомобиля - ваша батарея в основном используется только для запуска вашего автомобиля и обеспечения питания, когда двигатель не работает.[1] Генератор переменного тока является важным компонентом системы зарядки автомобиля, поэтому полезно понимать, как он работает, если вам приходится иметь дело с автомобилем, который не заводится.

Что такое генератор?

Генератор - это генератор, предназначенный для распределения электроэнергии по автомобилю и подзарядки аккумулятора. [1] За исключением некоторых гибридных моделей, все автомобили со стандартным двигателем внутреннего сгорания будут иметь генератор переменного тока. Генератор размером примерно с кокосовый орех, обычно устанавливается на передней части двигателя и имеет ремень, обтекающий его.[2]

Компоненты генератора

Компоненты генератора переменного тока предназначены для обеспечения транспортного средства нужного типа и нужной мощности. Система зарядки вашего автомобиля состоит из множества частей, но это основные компоненты и их функции:

Ротор и статор

Ротор и статор являются компонентами генератора переменного тока, производящими электричество. [3] [4] [5] Ротор, цилиндрическая деталь, окруженная магнитами, вращается внутри статора, который удерживает фиксированный набор проводящих медных проводов.Движение магнитов по проводке в конечном итоге создает электричество.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения контролирует мощность, вырабатываемую генератором. [2] Он контролирует уровень напряжения, которое выводится на аккумулятор, и подает питание на остальную часть автомобиля.

Диодный выпрямитель

Диодный выпрямитель преобразует напряжение от генератора в форму, которая может использоваться аккумулятором для подзарядки. [2] [4]

Вентилятор охлаждения

Генераторы выделяют много тепла, и для эффективной работы их необходимо охлаждать.Хотя они имеют вентиляционные отверстия и алюминиевый корпус для лучшего отвода тепла, они также оснащены вращающимися вентиляторами для дополнительного охлаждения. [2] [4] Новые модели генераторов имеют внутренние вентиляторы охлаждения, тогда как более старые версии, как правило, имеют внешние лопасти вентилятора.

Как работает генератор

Для чего нужен генератор? Как мы знаем, генератор обеспечивает большую часть электроэнергии в вашем автомобиле и помогает заряжать аккумулятор. Но для этого генератор переменного тока должен сначала преобразовать механическую энергию в электричество.

Как генератор вырабатывает электроэнергию

Процесс производства электроэнергии начинается с двигателя. В большинстве современных автомобилей генераторы приводятся в движение коленчатым валом двигателя через змеевик, хотя старые автомобили могут иметь отдельный шкив, идущий от коленчатого вала к генератору. Движение ремня - механическая энергия - раскручивает ротор генератора переменного тока на высокой скорости внутри статора. [2] [5]

Электричество вырабатывается при вращении ротора. Магниты, окружающие ротор, намеренно размещены так, чтобы при их прохождении по медной проводке в статоре создавалось магнитное поле. 5 Это магнитное поле, в свою очередь, создает напряжение, которое улавливается статором. Затем эта мощность достигает регулятора напряжения, который распределяет электричество по транспортному средству и регулирует величину напряжения, которое получает аккумулятор. [2]

Как генератор заряжает аккумулятор?

Прежде чем батарея сможет использовать энергию, поступающую от генератора, ее необходимо преобразовать в формат, который может использовать батарея. Это потому, что электричество может течь разными токами или направлениями.Автомобильные аккумуляторы работают на одностороннем постоянном токе (DC), в то время как генераторы выдают электричество переменного тока (AC), которое иногда течет в обратном направлении. [6] Таким образом, перед тем, как перейти к регулятору напряжения, питание, предназначенное для батареи, проходит через диодный выпрямитель и превращается в постоянный ток. [2] После преобразования аккумулятор может использовать мощность для подзарядки.

Как и любая автомобильная деталь, ваш генератор со временем может выходить из строя и может нуждаться в замене. Узнайте, как заменить генератор и что делать, если ваш автомобиль сломался в дороге.

[1] itstillruns.com/functions-alternator-6148787.html

[2] auto.howstuffworks.com/alternator.htm

[3] galco.com/comp/prod/moto-ac.htm

[4] autoshop101.com/forms/alt_bwoh.pdf

[5] «Генераторы и аккумуляторы | Как они работают », Donut Media, youtube.com/watch?v=nuLl_Z9_T9E (30 мая 2018 г.).
[6] chicagotribune.com/autos/sc-alternator-autos-0128-20160127-story.html

Серия тренингов по электричеству и электронике ВМС (NEETS), модуль 5, с 3-1 по 3-10

NEETS Модуль 5 - Введение в генераторы и двигатели

Страницы i - ix, От 1-1 до 1-10, От 1-11 до 1-20, 1-21 до 1-30, 1-31 к 1-34, От 2-1 до 2-10, 2-11 до 2-16, От 3-1 до 3-10, С 3-11 по 3-22, От 4-1 до 4-10, С 4-11 по 4-18, индекс


ГЛАВА 3

ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ


По завершении этой главы вы сможете:

1.Опишите принцип магнитного индукция применительно к генераторам переменного тока.

2. Опишите различия между двумя основными типами переменного тока. генераторы.

3. Перечислите преимущества и недостатки двух типов генераторов переменного тока.

4. Описать генераторы возбудителя в генераторах переменного тока; обсудить конструкцию и назначение.

5. Сравните типы роторов, используемых в генераторах переменного тока, и приложений каждого типа для различных первичных двигателей.

6. Объясните факторы, определяющие максимальную выходную мощность генератора переменного тока, и влияние этих факторов на рейтинг генераторы.

7. Объясните принцип работы многофазных генераторов переменного тока и сравните их с однофазными.

8. Опишите отношения между индивидуальным выходом и результирующим векторным суммарным напряжением в многофазном режиме. генераторы.

9. Объясните, используя схемы, различные методы подключения трехфазных генераторов переменного тока и трансформаторов.

10. Перечислите факторы, определяющие частоту и напряжение на выходе генератора.

11. Объясните термины «контроль напряжения» и «регулирование напряжения» в генераторах переменного тока и перечислите факторы, влияющие на каждую величину.

12. Опишите цель и порядок параллельной работы генератора.

ВВЕДЕНИЕ


Большая часть электроэнергии, используемой на борту кораблей и самолетов ВМФ, а также в гражданских целях, составляет ac.В результате генератор переменного тока является наиболее важным средством производства электроэнергии. Генераторы переменного тока, обычно называемые генераторами переменного тока, сильно различаются по размеру в зависимости от нагрузки, на которую они подают питание. Для Например, генераторы, используемые на гидроэлектростанциях, таких как плотина Гувера, огромны по размеру, генерируя тысячи киловатт при очень высоких уровнях напряжения. Другой пример - генератор в обычном автомобиле, что очень мало для сравнения.Он весит всего несколько фунтов и производит от 100 до 200 Вт мощности. обычно при потенциале 12 вольт.

Многие термины и принципы, описанные в этой главе, будут вам знакомы. Они такие же
, как и те рассматривается в главе, посвященной генераторам постоянного тока. Мы рекомендуем вам вернуться, если это необходимо, и ссылаться на

3-1


в любой другой источник, который поможет вам овладеть предметом этой главы.Ни один источник не отвечает полные потребности каждого.

БАЗОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Независимо от размера, все электрические генераторы, будь то постоянного или переменного тока, работают по принципу магнитного поля. индукция. ЭДС индуцируется в катушке в результате (1) прохождения катушки через магнитное поле или (2) магнитное поле, прорезающее катушку. Пока существует относительное движение между проводником и магнитным поле, в проводнике будет индуцировано напряжение.Та часть генератора, которая производит магнитное поле, - это называется поле. Та часть, в которой индуцируется напряжение, называется якорем. Для относительного движения принять место между проводником и магнитным полем, все генераторы должны иметь две механические части - ротор и статор. ROTor - это часть, которая вращается; СТАТОР - это та часть, которая остается СТАЦИОНАРНОЙ. В генераторе постоянного тока якорь всегда ротор. В генераторах якорь может быть как ротором, так и статором.

1 кв. Какие два элемента возникают при относительном движении магнитной индукции?

ГЕНЕРАТОРЫ С ВРАЩАЮЩИМ ЯКОРОМ

Генератор с вращающимся якорем по конструкции аналогичен генератору. Генератор постоянного тока, в котором якорь вращается в постоянном магнитном поле, как показано на рисунке 3-1, вид A. В генераторе постоянного тока В генераторе ЭДС, генерируемая в обмотках якоря, преобразуется из переменного тока в постоянный с помощью коммутатора.В В генераторе
генерируемый переменный ток без изменений подается на нагрузку с помощью контактных колец. Вращающийся якорь встречается только в генераторах переменного тока малой мощности и обычно не используется для подачи электроэнергии в большие количества.

3-2



Рисунок 3-1. - Типы генераторов переменного тока.


ГЕНЕРАТОРЫ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ПОЛЯ

Генератор переменного тока имеет стационарный обмотка якоря и обмотка вращающегося поля, как показано на рис. 3-1, вид В. Преимущество наличия стационарного Обмотка якоря заключается в том, что генерируемое напряжение можно напрямую подключить к нагрузке.

А вращающийся якорь требует контактных колец и щеток для проведения тока от якоря к нагрузке. Арматура, щетки и Контактные кольца трудно изолировать, а возникновение дугового замыкания и короткого замыкания может привести к высокому напряжению. За это По этой причине высоковольтные генераторы обычно относятся к типу с вращающимся полем. Поскольку напряжение, приложенное к вращающемуся поле низкого напряжения постоянного тока, проблема возникновения дуги высокого напряжения на контактных кольцах не существует.

The стационарный якорь, или статор, этого типа генератора удерживает обмотки, разрезанные вращающимся магнитное поле. Напряжение, генерируемое в якоре в результате этого режущего действия, представляет собой мощность переменного тока, которая будет быть приложенным к нагрузке.

3-3


Статоры всех генераторов с вращающимся полем примерно одинаковы. Статор состоит из многослойного железного сердечника. с обмотками якоря, встроенными в этот сердечник, как показано на рисунке 3-2.Сердечник закреплен на раме статора.

Рисунок 3-2. - Стационарные обмотки якоря.


2 кв. В какой части генератора генерируется выходное напряжение?

Q3. Каковы два основных типа генераторов переменного тока?

4 кв. В чем главное преимущество вращающегося поля генератор?

ПРАКТИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ


Генераторы, описанные до сих пор в этой главе, являются ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ по своей природе; они используются редко, за исключением в качестве примеров, чтобы помочь понять практические генераторы переменного тока.

В оставшейся части этой главы принципы элементарного генератора переменного тока к генераторам переменного тока, фактически используемым в гражданском сообществе, а также на борту кораблей и самолетов ВМФ. В следующих параграфах этой главы мы познакомимся с такими понятиями, как первичный двигатели, возбуждение поля, характеристики и ограничения якоря, однофазные и многофазные генераторы, управление, регулирование и параллельная работа.

ФУНКЦИИ КОМПОНЕНТОВ ГЕНЕРАТОРА

Типичный генератор переменного тока с вращающимся полем состоит из генератора переменного тока и небольшого генератора постоянного тока, встроенных в один Блок.Выход секции генератора подает переменное напряжение на нагрузку. Единственная цель для DC Генератор возбудителя должен подавать постоянный ток, необходимый для поддержания поля генератора. Этот генератор постоянного тока называется возбудителем. Типичный генератор переменного тока показан на рисунке 3-3, вид A; рисунок 3-3, вид B, представляет собой упрощенная схема генератора.

3-4



Рисунок 3-3.- Графические и схематические чертежи генератора переменного тока.


Возбудитель представляет собой генератор постоянного тока с шунтовой обмоткой и самовозбуждением. Поле шунта возбудителя (2) создает зону интенсивный магнитный поток между его полюсами. При вращении якоря возбудителя (3) в потоке поля возбудителя в обмотках якоря возбудителя наводится напряжение. Выход коммутатора возбудителя (4) подключен через щетки и контактные кольца (5) в поле генератора. Поскольку это постоянный ток, уже преобразованный коммутатора возбудителя, ток всегда течет в одном направлении через поле генератора (6).Таким образом, Магнитное поле фиксированной полярности постоянно поддерживается в обмотках возбуждения генератора. Когда генератор поле вращается, его магнитный поток проходит через обмотки якоря генератора (7).

The якорь намотан для трехфазного выхода, который будет рассмотрен позже в этой главе. Помните, что напряжение индуцируется в проводнике, если он неподвижен и магнитное поле проходит через проводник, так же, как если бы поле неподвижно, а проводник перемещается.Переменное напряжение в обмотках якоря генератора переменного тока составляет подключен через фиксированные клеммы к нагрузке переменного тока.

Q5. В большинство крупных генераторов переменного тока встроен небольшой генератор постоянного тока. Какова его цель?

3-5


ПЕРВИЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Все генераторы, большие и малые, переменного и постоянного тока, требуют источника механическая сила для вращения их роторов. Этот источник механической энергии называется первичным двигателем.

Prime По генераторам грузчики делятся на два класса - быстроходные и тихоходные. Паровые и газовые турбины быстродействующие. первичные двигатели, в то время как двигатели внутреннего сгорания, водяные и электродвигатели считаются низкоскоростными первичными двигателями.

Тип первичного двигателя играет важную роль в конструкции генераторов переменного тока, поскольку скорость вращения ротора Это определяет некоторые характеристики конструкции и работы генератора.

ГЕНЕРАТОР РОТОРЫ

В генераторах переменного тока используются два типа роторов. Их называют роторы с турбинным приводом и явнополюсные роторы.

Как вы уже догадались, ротор с турбинным приводом, показанный на рисунке 3-4, вид A, используется, когда первичным двигателем является высокоскоростная турбина. Обмотки в роторе с турбинным приводом расположены так, чтобы образовывать два или четыре отдельных полюса. Обмотки прочно вставлены в пазы, чтобы выдерживать огромные нагрузки. центробежные силы, возникающие на высоких скоростях.

Рисунок 3-4. - Типы роторов, используемых в генераторах.


Явнополюсный ротор, показанный на рис. 3-4, вид B, используется в тихоходных генераторах переменного тока. Выдающийся полюс ротор часто состоит из нескольких отдельно намотанных полюсных наконечников, прикрепленных болтами к раме ротора.

Если вы можно сравнить физический размер двух типов роторов с одинаковыми электрическими характеристиками, вы увидите что явнополюсный ротор будет иметь больший диаметр.При том же количестве оборотов в минуту он имеет большая центробежная сила, чем у ротора с турбинным приводом. Кому

3-6


уменьшите это усилие до безопасного уровня, чтобы обмотки не выпадали из машины, явный полюс используется только в тихоходных конструкциях.

ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОГРАНИЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

Генераторы переменного тока рассчитаны на номинальное напряжение, на которое они рассчитаны, и максимальный ток. способен предоставить.Максимальный ток, который может обеспечивать генератор переменного тока, зависит от максимального нагрева. потери, которые могут быть понесены в арматуре. Эти тепловые потери (которые представляют собой потери мощности I2R) нагревают проводников, а если их слишком много, разрушает изоляцию. Таким образом, генераторы рассчитаны на этот ток и по выходному напряжению - мощность генератора в малых единицах выражается в вольтах; в больших единицах это киловольт-амперы.

Когда генератор переменного тока покидает завод, он уже предназначен для выполнения очень специфической работы.Скорость, с которой это предназначен для вращения, создаваемое напряжение, ограничения тока и другие рабочие характеристики. дюйм. Эта информация обычно проставляется на паспортной табличке на корпусе, чтобы пользователь знал об ограничениях.

Q6. Как обычно оцениваются генераторы?

Q7. Для какого типа первичного двигателя требуется специально разработанный быстродействующий генератор?

Q8. Роторы с явнополюсными полюсами могут использоваться в генераторах переменного тока с какими типами первичного грузчики?

ОДНОФАЗНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Генератор, производящий одиночный, непрерывный переменное напряжение известно как ОДНОФАЗНЫЙ генератор переменного тока.Все генераторы, которые обсуждались до сих пор соответствуют этому определению. Обмотки статора (якоря) соединены последовательно. Таким образом, отдельные напряжения добавьте, чтобы получить однофазное переменное напряжение. На Рис. 3-5 показан базовый генератор переменного тока с однофазным выходом. Напряжение.

Рисунок 3-5. - Однофазный генератор переменного тока.


Определение фазы, которое вы узнали при изучении цепей переменного тока, может здесь не очень помочь.Помните, что «не в фазе» означает «вне времени».

Теперь, возможно, будет проще думать о слове «фаза» как о значении. напряжение как при одиночном напряжении. Потребность в модифицированном определении фазы в этом использовании будет легче увидеть как мы идем вместе.

3-7


Однофазные генераторы переменного тока используются во многих областях. Чаще всего они используются при нагрузках. управляемые относительно легкие.Причина этого станет более очевидной, когда мы перейдем к многофазным генераторам переменного тока (также называется многофазным).

Электроэнергия, которая используется в домах, магазинах и на кораблях для работы переносных инструментов и малых бытовая техника однофазное питание. Однофазные генераторы переменного тока всегда вырабатывают однофазную мощность. Однако все однофазное питание не поступает от однофазных генераторов переменного тока. Для вас это будет звучать более разумно, когда мы получим в следующие темы.

Q9.Что означает термин "однофазный"?

Q10. В однофазном генераторы переменного тока, чтобы напряжения, индуцированные во всех обмотках якоря, суммировались для одного выхода, как подключить обмотки?

ДВУХФАЗНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Две фазы подразумевают два напряжения, если мы применим наше новое определение фазы. И это так просто. Двухфазный Генератор предназначен для производства двух полностью отдельных напряжений.Каждое напряжение само по себе можно рассматривать как однофазное напряжение. Каждый генерируется полностью независимо от другого. Получены определенные преимущества. Они и механика генерации будут рассмотрены в следующих параграфах.

Поколение Двухфазное питание

На рис. 3-6 показан упрощенный двухполюсный двухфазный генератор переменного тока. Обратите внимание, что обмотки двух фаз имеют физически под прямым углом (90º) друг к другу.Вы ожидаете, что выходы каждой фазы будут разнесены на 90º, которые они есть. График показывает, что две фазы разнесены на 90º, с ведущей буквой B. Обратите внимание, что при использовании нашего оригинального определение фазы (из предыдущих модулей), мы могли бы сказать, что A и B сдвинуты по фазе на 90 °. Всегда будет 90º между фазами двухфазного генератора. Это сделано намеренно.

Рисунок 3-6. - Двухфазный генератор.


3-8


А теперь вернемся назад и посмотрим на сходства и различия между нашими оригинальными (однофазными) генераторы и этот новый (двухфазный).Обратите внимание, что применяемые принципы не новы. Этот генератор работает так же, как и другие, которые мы обсуждали.

Статор на рисунке 3-6 состоит из двух однофазных обмоток. полностью отделены друг от друга. Каждая обмотка состоит из двух обмоток, соединенных последовательно так, чтобы их напряжения прибавляют. Ротор идентичен ротору однофазного генератора. В левой схематично, полюса ротора расположены напротив всех обмоток фазы А.Следовательно, напряжение, индуцированное в фазе A, равно максимум, а напряжение, индуцированное в фазе B, равно нулю. Поскольку ротор продолжает вращаться против часовой стрелки, он движется от обмоток A и приближается к обмоткам B. В результате наведенное в фазе A напряжение уменьшается
от своего максимального значения, а напряжение, индуцированное в фазе B, увеличивается от нуля. На правой схеме Полюса ротора расположены напротив обмоток фазы B. Теперь индуцированное в фазе B напряжение максимально, в то время как наведенное в фазе А напряжение упало до нуля.Обратите внимание, что поворот ротора на 90 градусов соответствует четверть цикла или 90 электрических градусов. На изображении формы волны показаны напряжения, наведенные в фазах A и B. за один цикл. Два напряжения сдвинуты по фазе на 90 °. Обратите внимание, что два выхода, A и B, не зависят от друг с другом. Каждый выход представляет собой однофазное напряжение, как если бы другого не существовало.

очевидное Пока что преимущество в том, что у нас есть два отдельных выходных напряжения.Есть некоторая экономия в наличии одного набора подшипники, один ротор, один корпус и т. д., чтобы выполнять работу двух. Недостаток в том, что вдвое больше много катушек статора, для которых требуется более крупный и сложный статор.

Большая схема на рис. 3-7 показывает четыре отдельных провода, выведенных из обмоток статора A и B. Это то же самое, что и на рисунке 3-6. Уведомление, однако точечный провод теперь соединяет один конец B1 с одним концом A2.Эффект установления этой связи для обеспечения нового выходного напряжения. Это синусоидальное напряжение, C на картинке, больше, чем A или B. результат сложения мгновенных значений фазы A и фазы B. По этой причине он появляется ровно наполовину между A и B. Следовательно, C должен отставать от A на 45 ° и опережать B на 45 °, как показано на небольшой векторной диаграмме.

Рисунок 3-7. - Подключение выхода двухфазного, трехпроводного генератора.


3-9


Теперь посмотрите на меньшую схематическую диаграмму на рис. 3-7. Выведено всего три соединения от статора. Электрически это то же самое, что и большая диаграмма над ним. Вместо того, чтобы быть подключенным к Выходные клеммы, соединение B1-A2 было выполнено внутри, когда статор был подключен. Двухфазный генератор переменного тока подключенный таким образом, называется двухфазным трехпроводным генератором переменного тока.

Трехпроводное соединение делает Возможны три различных подключения нагрузки: A и B (по каждой фазе) и C (по обеим фазам). Выход на C всегда в 1,414 раза больше напряжения любой фазы. Эти несколько выходов являются дополнительными преимуществами двухфазный генератор переменного тока над однофазным типом.

Теперь вы можете понять, почему однофазное питание не всегда поступают от однофазных генераторов переменного тока. Он может генерироваться двухфазными генераторами переменного тока, а также другими многофазные (многофазные) генераторы, как вы скоро увидите.

Двухфазный генератор переменного тока, обсуждаемый в предыдущие абзацы редко можно увидеть на практике. Однако работать с многофазными генераторами легче. объяснил, используя две фазы, чем три фазы. Трехфазный генератор переменного тока, который будет рассмотрен далее, безусловно, самый распространенный из всех генераторов, используемых сегодня, как в военных, так и в гражданских целях.

Q11. Какие определяет соотношение фаз между напряжениями в двухфазном генераторе переменного тока?

Q12.Сколько выходы напряжения доступны от двухфазного трехпроводного генератора переменного тока?

Q13. Какая связь напряжение на C на рисунке 3-7 до напряжений на A и B?

ТРЕХФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Трехфазный генератор переменного тока, как следует из названия, имеет три однофазные обмотки, разнесенные таким образом, чтобы напряжение индуцированный в любой одной фазе смещен на 120º относительно двух других. Принципиальная схема трехфазного статора отображение всех катушек становится сложным, и трудно увидеть, что на самом деле происходит.Упрощенный схематическое изображение на рис. 3-8, вид A, показывает все обмотки каждой фазы, объединенные в одну обмотку. Ротор опущен для простоты. Осциллограммы напряжения, генерируемые в каждой фазе, отображаются на графике со смещением фаз. 120º друг от друга. Трехфазный генератор переменного тока, показанный на этой схеме, состоит из трех однофазных генераторы переменного тока, генерируемые напряжения которых не совпадают по фазе на 120º. Эти три фазы независимы друг от друга.

3-10



NEETS Содержание

  • Введение в материю, энергию, и постоянного тока
  • Введение в переменный ток и трансформаторы
  • Введение в защиту цепей, Контроль и измерение
  • Введение в электрические проводники, проводку Методы и схемы чтения
  • Введение в генераторы и двигатели
  • Введение в электронную эмиссию, трубки, и блоки питания
  • Введение в твердотельные устройства и Блоки питания
  • Введение в усилители
  • Введение в генерацию и формирование волн Схемы
  • Введение в распространение и передачу волн Линии и антенны
  • Принципы СВЧ
  • Принципы модуляции
  • Введение в системы счисления и логические схемы
  • Введение в микроэлектронику
  • Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
  • Знакомство с испытательным оборудованием
  • Принципы радиочастотной связи
  • Принципы работы радаров
  • Справочник техника, мастер-глоссарий
  • Методы и практика испытаний
  • Введение в цифровые компьютеры
  • Магнитная запись
  • Введение в волоконную оптику
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *