Как устроен простейший генератор переменного тока: Как устроен генератор переменного тока — советы электрика

Содержание

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.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, назначение

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

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

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

Эффект электромагнитной индукции

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

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

Как работают генераторы постоянного и переменного тока

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

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

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

Создание постоянного тока

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

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

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

Схема генератора переменного тока

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

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

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

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

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

Генератор синхронный переменного тока

Существуют такие типы генераторов переменного тока:

  • Машины синхронные.
  • Машины асинхронные.

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

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

Возбуждение генератора переменного тока реализуют двумя методами:

  1. Контактным.
  2. Бесконтактным.

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

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

Асинхронный генератор

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

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

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

  1. Полый ротор.
  2. Короткозамкнутый ротор.
  3. Фазный ротор.

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

Схемы включения генераторов

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

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

  • звездой;
  • треугольником.

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

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

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

Где применимы генераторы постоянного и переменного тока

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

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

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

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

Заключение

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

Генератор переменного тока — Генератор переменного тока состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь и вращающейся части — ротор или индуктор

В 1832-м году неизвестным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор переменного тока. Но в самых первых электронных устройствах применялся только постоянный ток, в то время как переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Тем не менее, вскоре выяснили, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, то есть тот ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций, генераторы переменного тока экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Поэтому были собраны надежные электрические двигатели переменного тока, которые сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. Надо отметить, что благодаря существованию переменного тока, его особенным физическим явлениям, смогли появиться такие изобретения, как радио, магнитофон и прочая автоматика и электротехника, без которой сложно представить современную жизнь.

Устройство генератора переменного тока

Генератор переменного тока – это устройство, которые преобразует механическую энергию, в электрическую.

Состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь (см. рисунок) и вращающейся части — ротор или индуктор. В генераторе переменного тока ротор — это электромагнит, который обеспечивает магнитное поле, которое передается на статор. На внутренней поверхности статора есть осевые впадины, так называемые пазы, в которых расположена обмотка переменного тока (проводник). Статор генератора изготавливается из 0.35 мм спрессованных стальных листов, которые изолированы покрытой лаком пленкой. Эти листы устанавливаются в станине устройства. Ротор крепится внутри статора и вращается посредством двигателя. Вал – одна из деталей, для передачи крутящего момента под действием расположенных на нём опор. На общем валу с генератором, располагается так называемый возбудитель постоянного тока, который питает постоянным током обмотки ротора. Аккумулятор в генераторе переменного тока выполняет функции стартерной батареи, которая имеет свойство накапливать и хранить электроэнергию при нехватке в отсутствии работы двигателя и при нехватке мощности, которую развивает генератор.

Применение генераторов переменного тока в жизни

В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Используются они как в промышленных, так и в бытовых сферах. Промышленные генераторы являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес центрах, а так же на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием.

Обслуживание

Практически любая дизельная электростанция в независимости от ее мощности и производителя имеет 2 главные составляющие. Это генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания. Так как поддерживать данные узлы необходимо в рабочем исправном состоянии, в ходе их эксплуатации нужен определенный перечень обязательных работ по их техническому обслуживанию. К сожалению, подавляющее большинство владельцев считает, что можно ограничиться лишь своевременной заменой масла и фильтра, при этом «техническое обслуживание» можно провести и самостоятельно. Но результатом этого зачастую становится полный отказ работы устройства. В результате чего, не сложно сделать вывод, что проще и дешевле, доверить оборудование профессионалам, которые благодаря знаниям и огромному опыту, смогут увеличить срок службы ДГУ и сократить расходы при аварийных ситуациях.

Как сделать генератор переменного тока 220в своими руками в домашних условиях

Генератор является устройством, который производит продукты, вырабатывающие электрическую энергию либо преобразующую ее в другую. Что собой представляет устройство, как сделать генератор, каков принцип его работы, в чем отличие от синхронного генератора? Об этом расскажем далее.

Устройство и принцип работы

Генератором называется электромашина, которая занимается преобразованием механической энергии в токовую электроэнергию. В большинстве случаев используется для этого вращательный тип магнитного поля. Состоит аппарат из реле, вращающегося индуктора, контактных колец, терминала, скользящей щетки, диодного моста, диодов, токосъемного кольца, статора, ротора, подшипников, роторного вала, шкива, крыльчатки и передней крышки. Нередко в конструкцию входит виток с электромагнитом, который осуществляет выработку энергии.

Генератор своими руками

Важно отметить, что генератор бывает переменного и постоянного тока. В первом случае не образовываются вихревые токи, работать аппарат может при экстремальных условиях и обладает пониженным весом. Во втором случае генератор не нуждается в повышенном внимании и имеет большее количество ресурсов.

Бывает генератор переменного тока синхронным и асинхронным. Первый это агрегат, который работает как генератор, где количество совершаемых вращений статора равно ротору. Ротор формирует магнитное поле и создает в статоре ЭДС.

Обратите внимание! В результате создается постоянный электрический магнит. Из преимуществ отмечают высокую стабильность создаваемого напряжения, из недостатков — токовую перегрузку, поскольку при завышенной нагрузке, регулятор повышает ток в роторной обмотке.

Устройство синхронного аппарата

Асинхронный аппарат состоит из короткозамкнутого ротора и точно такого же статора, как и предыдущей модели. В момент вращения ротора асинхронный генератор индуцирует электроток и магнитное поле создает синусоидальное напряжения. Поскольку он не имеет связи с ротором, то возможности в том, чтобы искусственно регулировать напряжение и ток, нет. Эти параметры изменяются под электрической нагрузкой на стартерной обмотки.

Устройство асинхронного аппарата

Принцип действия

Любой генератор действует по электромагнитному индуктивному закону, благодаря наводке электротока в замкнутой рамке пересечением вращающегося магнитного поля, создаваемое с помощью постоянных магнитов или обмоток. Электродвижущая сила попадает в замкнутый контур из коллектора и щеточного узла вместе с магнитным потоком, вращается ротор и вырабатывает напряжение. Благодаря подпружиненным щеткам, которые прижимаются к пластинчатым коллекторам, передается электроток к выходным клеммам. Далее он идет в сеть пользователя и распространяется по электрооборудованию.

Принцип работы

Отличие от синхронного генератора

Синхронный бензиновый генератор не перегружается из-за переходных режимов, которые связаны с пуском под нагрузкой из потребителей подобной мощности. Он является источником реактивной мощности, в то время как асинхронный ее потребляет. Первый не боится перегрузок при поставленном режиме благодаря системе авторегулирования через связь, которая обратна току с напряжением в проводе. Второй имеет нерегулируемую искусственно силу сцепления электромагнитного роторного поля.

Обратите внимание! Важно понимать, что асинхронная разновидность более популярна благодаря простой конструкции, неприхотливости, отсутствию надобности в техническом квалифицированном обслуживании и сравнительной дешевизне. Он ставится тогда, когда: нет высоких требований к частоте с напряжением; предполагается работать агрегату в запыленном месте; нет возможности переплачивать за другую разновидность.

Синхронная разновидность

Область применения

Генератор переменного тока — многофункциональный аппарат, благодаря которому энергию можно передавать на большие расстояния и при этом быстро ее перераспределять. Кроме того, она превращается в световую, тепловую, механическую и другую энергию по инструкции. Прост в изготовлении. Поэтому область их применения обширна. Сегодня используются такие устройства везде: как в промышленности, так и в условиях быта. Ими оснащается мощный мотор.

К примеру, электро и ветрогенератор будет полезен в то время, когда будет отключена сеть вольт, произойдет авария на электростанции, нужна будет дополнительная энергия в двигателе.

Бензиновый и магнитный генератор, благодаря небольшому весу и компактности, можно транспортировать и использовать в сельском хозяйстве, на даче, в лесу. Он послужит оборудованием быстрого реагирования и поможет создать аварийное освещение.

Область применения

Классификация прибора

Классификация прибора обширная. Сегодня он бывает асинхронным и синхронным, с неподвижным ротором или статором, однофазным, двухфазным и трехфазным, с независимым или самостоятельным возбуждением, с обмотками возбуждения или возбуждением от постоянно действующего магнита.

Обратите внимание! Стоит отметить, что на данный момент пользуются большей популярностью трехфазные модели благодаря вращающемуся круговому магнитному полю, уравновешенности системы, работы в нескольких режимах и высоких уровнях коэффициента полезного действия.

Классификация оборудования

Схема сборки устройства

Собрать электро генераторы на 220 своими руками можно по аналогии с производственной моделью. Для этого могут понадобиться видеоуроки или учебные пособия. Затем нужно правильно подключать все приборы одной системы. Сделать это можно по схеме звезда или треугольник.

В первом случае электросоединение происходит для всех концов обмоток одной точки, а во втором случае предусматривается последовательный тип обмоточных генераторных соединений. Важно отметить, что эти схемы можно использовать лишь в том случае, если нагрузка фаз равномерная. Тогда тема, как сделать генератор в домашних условиях, будет актуальной.

Схема подключения звезда

В целом, генератором называется устройство, превращающее механическую энергию в электрическую при помощи проволочной разновидности катушки магнитного поля. По количеству фаз агрегаты бывают с одной, двумя и тремя фазами.

Схема подключения треугольник

Сделать его сегодня можно своими руками, используя специальную схему, указанную выше.

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

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

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Как работает генератор переменного тока?

Работа генератора заключается в создании электродвижущей силы в проводнике под действием изменяющегося магнитного поля.

Схема и устройство простейшего генератора

По конструкции электрогенератор включает в себя следующие элементы:

  • вращающаяся индукторная составляющая, называющаяся рамкой;
  • движущая щеточная часть;
  • коллекторное приспособление, оснащенное щетками, предназначенное для отвода напряжения;
  • магнитное поле;
  • контактные кольца.

Схема простейшего генераторного устройства переменного тока

Принцип действия

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

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

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

Канал «Top Generators» наглядно и схематично в видеоролике показал принцип функционирования агрегата.

Основные виды генераторов переменного тока

Между собой устройства, позволяющие генерировать напряжение, делятся на синхронные и асинхронные. Они могут использоваться в различных сферах жизнедеятельности, но работать будут по разному принципу.

Синхронный генератор

Одним из свойств такого типа устройств является то, что частота тока, который оно воспроизводит, пропорциональна скорости вращения роторного механизма.

Между собой синхронные агрегаты делятся на несколько типов:

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

Синхронный агрегат конструктивно включает в себя два основных элемента:

  1. Ротор. Это подвижная составляющая оборудования. Она предназначена для преобразования системы вращающихся электрических магнитов, которые питаются от внешнего источника.
  2. Статорный механизм или неподвижная составляющая агрегата. В обмотке этого устройства посредством образования магнитного поля появляется ЭДС, которая идет на наружную электроцепь оборудования. Благодаря таким конструктивным особенностям в цепях нагрузок синхронных электрогенераторов не используются скользящие контакты. Магнитный поток от оборудования, который появляется посредством вращения ротора, возбуждается от стороннего источника. Последний монтируется на общем валу или может подключаться к нему с помощью муфты либо ременной передачи.

Схематическое устройство синхронного генераторного агрегата

Особенности работы

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

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

Процедура самовозбуждения оборудования состоит в следующем:

  1. При запуске установки в магнитной составляющей образуются небольшие ЭДС, это происходит благодаря явлению остаточной индукции. Одновременно в рабочей обмотке агрегата появляется ток.
  2. В результате ЭДС образуется во вторичных электрообмотках трансформаторных устройств. А в электроцепи появляется небольшой ток, который способствует усилению общей индукции магнитного поля.
  3. Увеличение параметра ЭДС осуществляется до момента, пока магнитная система агрегата не возбудится до конца.

Асинхронный генератор

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

Асинхронные агрегаты используются в разных сферах:

  • для моторов ветровых электрических станций;
  • для автономного питания жилых помещений и частных домов либо в качестве миниатюрных ГЭС-станций;
  • для инверторных агрегатов сварки;
  • с целью организации бесперебойного питания от переменного тока.
Схема и устройство

Схематическое подключение асинхронного агрегата

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

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

Особенности работы

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

Схемы подключения

По числу использующихся фаз все генераторные агрегаты делятся на две группы:

  • однофазные;
  • трехфазные.

Однофазный генератор

Схема подключения оборудования с одной фазой

Этот тип устройств используется для работы с любыми потребителями электроэнергии, главное — чтобы они были однофазными.

Самые простые конструкции состоят из:

  • магнитного поля;
  • прокручивающейся рамки;
  • коллекторного устройства, предназначенного для отвода тока.

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

Трехфазный генератор

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

Это обусловлено следующими преимуществами:

  1. В основе агрегата используется вращающееся круговое магнитное поле. Это обеспечивает возможность хорошей экономии при разработке оборудования.
  2. Трехфазные генераторы состоят из уравновешенной системы. Это обеспечивает ресурс эксплуатации агрегата в целом.
  3. В работе трехфазного устройства одновременно используется два напряжения — линейное и фазовое. Оба применяются в единой системе.
  4. Одно из основных преимуществ — повышенные экономические показатели. Это обеспечивает снижение материалоемкости силовых проводов, а также трансформаторных агрегатов. Благодаря данной особенности упрощается процедура передачи электричества на большие расстояния.
Схема соединения «звездой»

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

Схема типа «звезда» для подключения трехфазного оборудования

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

Схемы соединения «треугольником»

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

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

Электросхемы соединений агрегата «треугольником»

Особенности генераторов с разными типами двигателя

Автомобильные и бытовые установки могут разделяться между собой в соответствии с видом топлива, на котором они функционируют. Генераторный узел может работать на бензине или дизеле.

Бензогенераторы

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

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

Канал «Olifer TV» рассказал о выборе агрегатов для частного дома в соответствии с типом горючего, на котором он будет использоваться.

Дизельные генераторы

Такой агрегат приводит в действие мотор, функционирующий на дизеле.

В его основе используется:

  • механическая составляющая;
  • панель с кнопками, предназначенная для управления;
  • система подачи топлива;
  • охладительный узел;
  • система смазки трущихся компонентов и узлов.

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

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

Более надежными являются генераторные дизельные установки, не оснащенные щетками.

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

Канал «Фабрика Тока» продемонстрировал работу дизельного агрегата, использующегося для обеспечения энергией частного дома.

Инверторные генераторы

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

В основе агрегата используется электронный модуль, включающий в себя:

  • выпрямительный узел;
  • микропроцессорное устройство;
  • преобразовательный механизм.

По типу выходного напряжения инверторные агрегаты могут разделяться на:

  1. Прямоугольные. Такой вид устройств считается наиболее дешевым. Его энергии хватит только для запитки электроинструментов и маломощных приборов.
  2. Устройства с трапецеидальным сигналом. Могут использоваться для питания большинства электроприборов, кроме высокочувствительной техники. Стоимость таких агрегатов средняя.
  3. Устройства, работающие с синусоидальным напряжением. Такие генераторы характеризуются стабильными характеристиками и подходят для большинства электрических приборов.
  1. Прямоугольные. Такой вид устройств считается наиболее дешевым. Его энергии хватит только для запитки электроинструментов и маломощных приборов.
  2. Устройства с трапецеидальным сигналом. Могут использоваться для питания большинства электроприборов, кроме высокочувствительной техники. Стоимость таких агрегатов средняя.
  3. Устройства, работающие с синусоидальным напряжением. Такие генераторы характеризуются стабильными характеристиками и подходят для большинства электрических приборов.

Инверторные агрегаты могут функционировать без перерыва либо промежутками. В качестве объектов потребления энергии обычно выступают учреждения, где нельзя допустить перепадов напряжения.

Основные преимущества инверторных установок:

  • маленькие размеры и масса;
  • низкий расход горючего в результате регулировки выработки определенного объема электричества, необходимого в конкретный момент времени;
  • инверторные агрегаты могут функционировать в течение короткого временного интервала с перегрузкой.

Минусы:

  • высокая стоимость устройств по сравнению с классическими вариантами генераторных установок;
  • повышенная чувствительность к температурным изменениям в электронной составляющей;
  • невысокий уровень мощности установки;
  • дорогостоящий ремонт электронного модуля при его поломке.

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

Канал «Garage КАХОВКА» протестировал бензиновую установку инверторного класса от производителя «ПилоД».

Как сделать генератор переменного тока своими руками

Для самостоятельного изготовления асинхронного агрегата понадобится следующее:

  1. Мотор. Двигатель можно соорудить своими руками, но эта процедура слишком длительная и трудоемкая. Поэтому лучше использовать агрегат от старого неработающего бытового электрооборудования. Оптимальным вариантом будет применение двигателя от дренажного насосного устройства, стиральной машинки либо пылесоса.
  2. Статорный механизм. Рекомендуется приобрести готовое устройство, оборудованное обмоткой.
  3. Комплект электрических проводов.
  4. Изолента, допускается применение термоусадочных трубок.
  5. Трансформаторный узел или выпрямительный блок. Этот элемент потребуется в случае, если на выходе генератора переменного тока энергия будет иметь разную мощность.

Перед началом работ необходимо сделать несколько манипуляций, которые позволят правильно выполнить расчет параметра мощности агрегата:

  1. Использующийся двигатель подключается к электросети для определения скорости вращения. Чтобы выполнить эту задачу, потребуется специальное устройство — тахометр. После считывания информации полученное значение надо записать и прибавить к нему еще 10%. Это — компенсаторная величина. Если добавить 10% к скорости вращения, это позволит предотвратить перегрев агрегата во время функционирования.
  2. Выполняется подбор конденсаторных элементов с учетом требуемой величины мощности. Если на этом этапе возникли сложности, можно воспользоваться таблицей.
  3. Генераторная установка во время работы продуцирует электроэнергию, соответственно, заранее необходимо продумать заземление устройства. При его отсутствии и некачественной изоляции агрегат не только износится быстрее, но и может представлять опасность для человека.
  4. После подготовки выполняется процедура сборки, она не займет много сил. К двигателю, который будет использоваться в основе, подключаются конденсаторные элементы в соответствии со схемой. В ней указана очередность подсоединения компонентов. Надо учесть, что величина емкости каждой конденсаторной детали соответствует предыдущему устройству.
Схема сборки простого генератора переменного тока
Таблица выбора емкости конденсатора для агрегата

Полученный узел сможет обеспечить энергией электрическую пилу, циркулярку или болгарку, т. е. любой маломощный инструмент.

При использовании самодельного генератора переменного тока нельзя допустить перегрева двигателя, иначе это приведет к его поломке и даже взрыву.

В процессе сборки и эксплуатации надо учитывать следующие нюансы:

  1. Если коэффициент полезного действия падает прямо пропорционально в соответствии с длительностью работы, это норма. Данный нюанс связан с тем, что периодически генераторный агрегат должен отдыхать и остывать. Важно время от времени снижать температуру двигателя до 40 градусов Цельсия.
  2. Поскольку в простой схеме устройства не используется автоматика, потребитель должен сам контролировать все процессы работы приспособления. Время от времени к агрегату необходимо подключать измерительное оборудование — тахометр, вольтметр.
  3. Перед выполнением сборки нужно правильно подобрать электроприборы в соответствии с расчетом его технических параметров и свойств. Приведенная схема наиболее простая в плане реализации.

Видео «Принцип действия генераторного устройства»

Канал «Halyk Smart» рассказал о нюансах функционирования агрегата переменного тока.

Загрузка ...Загрузка ... Загрузка …

Как работает генератор переменного тока?

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

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

Принцип действия генератора переменного тока

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

Трехфазный генератор переменного тока

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

Изменение направления электрического тока

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

Переменный ток

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

Трехфазный генератор переменного тока

Автор Aluarius На чтение 4 мин. Просмотров 2.6k. Опубликовано

Тот, кто незнаком с генераторами, объясняем, что это агрегат, в котором из одного вида энергии получается другая. А, точнее, из механической электрическая. При этом эти приборы могут генерировать как ток постоянный, так и ток переменный. До середины двадцатого века использовались в основном генераторы постоянного тока. Это были аппараты больших размеров, которые работали не очень хорошо. Появление на рынке диодов полупроводникового типа позволило изобрести трехфазный генератор переменного тока. Именно диоды позволяют выпрямить переменный ток.

Трехфазный генератор

Принцип работы

В основе работы трехфазного генератора лежит закон Фарадея – закон электромагнитной индукции, который гласит, что электродвижущая сила будет обязательно индуцироваться во вращающейся прямоугольной рамке, которая установлена между двумя магнитами. При этом делается оговорка, что магниты будут создавать вращающееся магнитное поле. Направление вращения и рамки, и магнитного поля обязательно совпадают. Но электродвижущая сила будет возникать и в том случае, если рамка останется неподвижной, а внутри нее вращать магнит.

Чтобы разобраться, как работает генератор, обратите внимание на рисунок ниже. Это простейшая схема его работы.

Принцип действия генератора тока

Здесь хорошо видны магниты с разными полюсами, рамка, вал и токосъемные кольца, с помощью которых производится отвод тока.

Конечно, это просто схема, хотя лабораторные генераторы так и создавались. На практике же обычные магниты заменяют электромагнитами. Последние – это медная обмотка или катушки индуктивности. Когда по ним проходит электрический ток, образуется необходимое магнитное поле. Такие генераторы установлены во всех автомобилях (это для примера), чтобы их запустить, под капотом устанавливается аккумулятор, то есть, источник постоянного тока. Некоторые модели генераторов запускаются по принципу самовозбуждения или при помощи маломощных генераторов.

Схемa генерaторa переменного токaСхемa генерaторa переменного токa

Разновидности

В основе классификации заложен принцип действия, поэтому эти агрегаты переменного тока делятся на два класса:

  • Асинхронные. Это самые надежные в работе, небольших размеров и веса, простых по конструкции генераторы. Они прекрасно справляются с перегрузками и коротким замыканием. Правда, необходимо учитывать, что данный вид сразу же выходит из строя, если на него будет действовать большая перегрузка. К примеру, пусковой ток электрооборудования. Поэтому стоит учитывать этот факт, для чего придется приобретать генератор мощностью большей раза в три или четыре, чем потребляемая мощность оборудования при запуске.
  • Синхронные. А вот этот вид легко справляется с краткосрочными нагрузками. Такой генератор может выдержать перегруз раз в пять или шесть. Правда, высокой надежностью он не отличается по сравнению с асинхронным вариантов, к тому же он является обладателем больших размеров и массы.

Конечно, в данном разделении лежит принцип работы агрегата. Но есть и другие критерии.

Отличие генераторов тока

  • Однофазный.
  • Двухфазный.
  • Трехфазный.
  • Многофазный (обычно шесть фаз).
  • Сварочный.
  • Линейный.
  • Индукционный.
  • Стационарный.
  • Переносной.

Устройство трехфазного генератора

В принципе, устройство трехфазного генератора переменного тока достаточно простое. Это корпус с двумя крышками с противоположных сторон. В каждой из них проделаны отверстия для вентиляции. В крышках устроены ниши под подшипники, в которых вращается вал. На передний конец вала устанавливается передаточный элемент. К примеру, на автомобильном генераторе установлен шкив, с помощью которого вращение передается от двигателя внутреннего сгорания на генератор. На противоположном конце вала производится передача электрического тока, ведь вал в этом случае выступает как электромагнит с одной обмоткой.

Передача производится через графитовые щетки и токосъемные кольца (они из меди). Щетки соединены с электрорегулятором (по сути, это обычное реле), который регулирует подачу напряжение 12 вольт с требуемыми отклонениями. Самое важное, что реле не повышает и не понижает напряжение в зависимости от скорости вращения самого вала.

Устройство генератора

Так вот если говорить о трехфазных генераторах переменного тока, то это три вот таких однофазных. Только трехфазный агрегат имеет обмотку не на роторе (валу), а в статоре. И таких обмоток три, которые сдвинуты относительно друг друга по фазе. Вал, как и в первой конструкции, выполняет функции электромагнита, который питается через контакты скользящего типа постоянным током.

Вращение вала создает в обмотках магнитное поле. Электродвижущая сила начинает индуцироваться, когда происходит пересечение магнитного поля обмоток с ротором. А так как обмотки располагаются на статоре симметрично, то есть, через каждые 120º, то соответственно и электродвижущая сила будет иметь одинаковое амплитудное значение.

Генератор, принцип работы, симптомы, тестирование, проблемы, замена

Обновлено: 20 марта 2016 г.

Генератор переменного тока — это генератор электроэнергии в автомобиле, который является основным компонентом системы зарядки автомобиля. Все автомобили с двигателем внутреннего сгорания, кроме некоторых гибридов, имеют генератор переменного тока. Когда двигатель работает, генератор заряжает аккумулятор и подает дополнительную электроэнергию в электрические системы автомобиля.

Генератор закреплен на двигателе болтами и приводится в движение змеевиком (приводным ремнем).

Генератор не требует обслуживания. В некоторых автомобилях он может прослужить до 10-15 лет без ремонта. Если генератор выходит из строя, автомобиль может еще некоторое время работать от аккумулятора. Однако двигатель заглохнет, как только разрядится аккумулятор. Замена генератора на новый OEM-компонент стоит дорого, но есть альтернативы.
Подробнее читайте ниже.

Признаки неисправности генератора

Наиболее частым признаком проблемы с системой зарядки вашего автомобиля является сигнальная лампа в виде аккумулятора (на фото) или значок «ЗАРЯДКА», который загорается во время движения.Обычно эта сигнальная лампа должна загораться при включении зажигания, но гаснет при запуске двигателя. Если он остается включенным, проблема в вашей системе зарядки.

Предупреждающий световой сигнал в форме батареи
указывает на проблему с системой зарядки

Сигнальная лампа системы зарядки не указывает напрямую на неисправный генератор, хотя проблемы с генератором очень распространены. Вашему механику необходимо будет провести дополнительные испытания, чтобы определить неисправную деталь.

Еще одним признаком слабой системы зарядки является то, что приборная панель и фары тускнеют на холостом ходу, но становятся ярче, когда двигатель работает. Эта проблема может быть вызвана не только слабым генератором, но и неисправной батареей, плохим контактом на клеммах батареи или ослабленным змеевиком.
Пение / жужжание, исходящее от генератора переменного тока, является еще одним признаком неисправности генератора. В некоторых автомобилях это может быть вызвано шумом в подшипнике генератора. В некоторых автомобилях Jeep / Chrysler неисправный шкив развязки генератора может вызывать такой же шум.

Реклама — продолжить чтение ниже

Как тестируется генератор

Компьютеризированный тестер аккумуляторных батарей и систем зарядки

Ваш механик может проверить состояние вашей системы зарядки с помощью тестера аккумулятора и системы зарядки (на фото). Тест аккумулятора и системы зарядки (тест AVR) может стоить от 30 до 50 долларов. Тест может показать, слабая ли система зарядки или совсем не работает.Он также может определить, вышел ли из строя один из диодов внутри генератора.

Если система зарядки не прошла проверку, вашему механику потребуется провести дополнительную диагностику, чтобы определить, не является ли причиной проблемы генератор переменного тока или что-то еще. Другие проблемы системы зарядки включают ослабление приводного ремня, неисправную проводку или перегоревший предохранитель, неисправный выключатель зажигания и т. Д. Читайте также: Как проверить предохранитель в автомобиле.

Проверка выходного напряжения генератора с помощью мультиметра

Если тестер системы зарядки недоступен, ваш механик может провести простую проверку напряжения.Тест включает проверку напряжения аккумуляторной батареи при выключенном и работающем двигателе. Напряжение аккумуляторной батареи должно увеличиваться после запуска двигателя, поскольку генератор выдает дополнительную мощность (см. Фото). Если напряжение аккумуляторной батареи не увеличивается после запуска двигателя, проблема в системе зарядки.

Замена генератора и восстановление

Новый генератор

Замена генератора с запасной частью стоит от 350 до 520 долларов.Генераторы OEM от дилера дороже. Другой альтернативой является ремонт вашего генератора. Это работает так, что ваш механик может снять генератор и отправить его в ближайшую мастерскую по ремонту генератора / стартера.

Как только генератор будет восстановлен, ваш механик установит его обратно. Это может занять больше времени, но, как правило, дешевле, поскольку вы оплачиваете только стоимость удаления и установки (70–120 долларов США) плюс стоимость восстановления (80–150 долларов США). Восстановить генератор в домашних условиях сложно и занимает много времени, но не невозможно.Комплекты для восстановления генератора доступны в Интернете по цене от 15 до 50 долларов.

При каждой замене генератора рекомендуется также заменить змеевик. Это не очень дорого, и, заменив его вместе с генератором, вы можете сэкономить на рабочей силе, так как змеевиковый ремень необходимо снять для замены генератора. Подробнее про змеиный пояс.

Как продлить срок службы генератора

Часто генератор выходит из строя преждевременно, когда защитный кожух двигателя или щиток повреждены или отсутствуют.Это происходит из-за того, что брызги воды с дороги попадают внутрь генератора и вызывают его более быстрый износ. Если нижний щиток двигателя поврежден, замените его, чтобы моторный отсек оставался чистым и сухим.
Утечка охлаждающей жидкости или масла также может повредить генератор. Точно так же, если вам нужно мыть шампунь моторный отсек, генератор необходимо защитить от воды и моющих средств.

Как работает генератор, общие проблемы

Генератор в разрезе.Изображение предоставлено Robert Bosch GmbH

Типичный автомобильный генератор переменного тока имеет две обмотки: статор (неподвижная внешняя обмотка) и ротор (вращающаяся внутренняя обмотка). Напряжение, подаваемое через регулятор напряжения на обмотку ротора, возбуждает ротор и превращает его в магнит. Ротор приводится в движение двигателем через приводной ремень.

Магнитное поле, создаваемое вращающимся ротором, индуцирует электрический ток переменного тока в неподвижной обмотке статора.Диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный, используемый в электрической системе автомобиля. Выходное напряжение регулируется регулятором напряжения (фото ниже). Обычно в генератор встроен регулятор напряжения.

Регулятор напряжения. Изображение предоставлено Robert Bosch GmbH

Наиболее распространенные проблемы генератора включают изношенные угольные щетки (две «ножки» на этой фотографии), изношенные контактные кольца (два медных цилиндра на задней части ротора на изображении в разрезе) и неисправный регулятор напряжения.
Неисправные внешний и внутренний подшипники генератора (большой и маленький серебряные цилиндры на изображении выше в разрезе) могут издавать воющий шум.
Когда генератор перестраивается, подшипники, регулятор напряжения, щетки и некоторые другие детали обычно заменяются новыми.

.

FAQ, ответы на часто задаваемые вопросы по генератору

Чтобы отправить запрос на часто задаваемый вопрос, просто введите «FAQ» в заголовок темы и отправьте на [email protected]

Содержание

Общие вопросы по генератору переменного тока и ответы

    1. Как работает генератор, Узнайте, как работает автомобильный генератор?
    2. Что такое самовозбуждающий (однопроводной) генератор переменного тока?
    3. Мой генератор GM или Ford не работает, что теперь?
    4. Какая наиболее частая причина выхода из строя электрического генератора?
    5. Как подключить генератор GM (Delco-Remy), чтобы он заработал?
    6. Поиск и устранение неисправностей генератора
    7. Схема подключения стартера / генератора

    Электропроводка и общая информация о батареях для грузовиков и автомобилей

    1. Нужен ли мне больший провод аккумулятора к генератору?
    2. Какой размер провода аккумулятора мне использовать? Таблица размеров проводов аккумулятора

    Генератор высокой мощности Часто задаваемые вопросы

    1. Нужен ли мне регулятор высокого напряжения при использовании генератора с высокой выходной мощностью?
    2. Мне нужно больше мощности на холостом ходу, какой генератор мне использовать?
    3. Сколько лошадиных сил двигателя потребляет генератор?

    Электромонтаж регулятора напряжения — вопросы и информация

    1. Преобразование автомобиля Dodge Chrysler с генератора переменного тока с компьютерным управлением во внешний регулятор напряжения
    2. В чем разница между регулятором напряжения цепи «A» и регулятором напряжения цепи «B» в автомобильном генераторе переменного тока.
    3. Как подключить генератор переменного тока GM с внешней регулировкой, Как подключить генератор переменного тока Delco Remy 10DN
    4. Как подключить генератор переменного тока GM Delco-Remy CS-130, электрическая схема GM CS130

    Часто задаваемые вопросы и ответы по электронной почте

    1. Генератор переменного тока с высокой выходной мощностью 24 В, 36 В, 350 А
    2. Сигнальная лампа аккумуляторной батареи проскальзывания ремня генератора
    3. Могу ли я заменить тракторный генератор 12 В с плюсовым заземлением на генератор переменного тока?
    4. Могу ли я использовать кондиционер с генератором на 200 А на школьном автобусе Ford?
    5. DR44G Самовозбуждающийся регулятор AD244, преобразование
    6. Как определить, какой у меня генератор переменного тока Ford — большой или маленький?
    7. Как преобразовать генератор переменного тока с положительным заземлением с напряжением 6 вольт в генератор переменного тока с отрицательным заземлением на 12 вольт?
    8. У меня 98 Chevy K3500 5.7-литровый плуг с альтернативой 105 А Хотите обновить альтернативу до 140 или больше?
    9. У меня есть K1500 1996 года выпуска с 350 Vortec и мне нужна модернизация генератора
    10. Я хочу подключить две батареи, нужен ли мне изолятор батареи?
    11. Следует ли установить предохранитель на плюсовой провод аккумуляторной батареи генератора?
    12. Что такое генераторы с постоянными магнитами?
    13. Какие сверхмощные внешние регуляторы напряжения доступны для старых автомобилей Dodge и Chrysler?
    14. Какие модификации генератора высокой мощности доступны для грузовика Ford F-250 Super Duty 2000 года выпуска?
    15. Какие мощные генераторы доступны для Shelby GT500 2007 года выпуска?
    16. Какой размер гайки шкива генератора GM 70-х годов?
    17. Какие соединения «R» и «F» на моем генераторе?
    18. Что такое мостовой выпрямитель в генераторе переменного тока и для чего он нужен?
    19. В чем разница между последовательным и параллельным подключением батарей?
    20. Что такое генератор переменного тока с двойным выпрямителем и зачем он мне?
    21. Получит ли установка Quicktifier 210 на мой генератор GM на 105 А больше мощности?

    Щелкните здесь, чтобы просмотреть подробное руководство «Как работает генератор переменного тока?»

    В начало


    Размер провода аккумуляторной батареи и генераторы высокой мощности

    При обновлении до генератора с более высокой выходной мощностью всегда следует прокладывать провод большего диаметра между генератором и аккумулятором.Даже со стандартным выходным генератором вы получите лучшую производительность и срок службы вашего генератора, если модернизируете проводку основной батареи. Оригинальный провод просто недостаточно велик для правильной передачи энергии. Если вы используете свой генератор на максимальную мощность или когда вы переходите на генератор с более высокой мощностью, вы должны увеличить размер проводов. Способность генератора направлять мощность на батарею напрямую связана с размером провода и качеством соединения между генератором и батареей.Кроме того, слишком маленький провод при использовании на генераторе с высокой выходной мощностью может вызвать резервное копирование мощности внутри генератора, что приведет к его перегреву, возгоранию и отказу.

    Еще одна область, на которую мало обращают внимания, — это земля. Вы также должны улучшить землю. Плохое заземление помешает генератору подавать мощность на батарею и может сжечь генератор так же быстро, как ненадлежащий генератор на провод батареи. Когда вы впервые устанавливаете генератор, с заземлением может быть все в порядке, но со временем в заземляющих соединениях накапливаются коррозия и сопротивление.Вот почему лучше всего прокладывать заземление прямо от задней части генератора до аккумулятора.

    Вот еще один отличный совет от National Quick Start Sales для автоэлектрооборудования по модернизации провода между генератором и аккумулятором. Рэнди говорит, что вам не нужно вырывать старую проводку при обновлении. Вы можете подключить второй провод между генератором и аккумулятором. Главный провод аккумуляторной батареи, подключенный к задней части генератора, всегда находится под напряжением, даже когда автомобиль выключен.Вы подключаете этот провод как обычно, затем подключаете второй провод между генератором и аккумулятором. Мощность, выходящая из генератора, будет рассматривать два провода как один, мощность следует по пути наименьшего сопротивления.

    Из соображений безопасности, при прокладке второго провода необходимо предохранить его от аккумулятора. Предохранитель на всякий случай, если провод защемится или закорочен, предохранитель перегорит, а не сам провод. Вы должны использовать предохранитель максимального размера, который вы можете использовать для данного сечения провода, предохранители ограничивают ток.Обычно вы хотите, чтобы номинал предохранителя составлял 80% допустимой нагрузки провода.

    В начало


    Разница между однопроводными, двухпроводными и трехпроводными генераторами переменного тока с самовозбуждением

    Самовозбуждающий или «однопроводной» генератор переменного тока, как его иногда называют, имеет только один провод, идущий к нему. Этот провод является основным проводом большой батареи. Не путайте один провод, потому что вилка, идущая к генератору, имеет только один провод, это двухпроводная система. В однопроводном самовозбуждающемся генераторе используется специальный регулятор напряжения, для активации которого не нужен провод зажигания.

    Генератор этого типа требует только подсоединения к нему провода аккумуляторной батареи. Регулятор напряжения содержит схему, которая использует остаточный магнетизм в полях генератора переменного тока, чтобы определить, когда включать генератор, регулятор делает это, определяя число оборотов, которое вращает генератор. Когда генератор достигает определенных оборотов, регулятор напряжения «включается». Обычно вы заводите автомобиль, немного увеличиваете обороты двигателя, после чего генератор начинает заряжаться. Генератор этого типа обычно используется в специальных автомобилях, грузовиках, тракторах и других нестандартных устройствах, когда важна проводка.При выборе генератора этого типа вы должны учитывать, хотите ли вы немного увеличить обороты двигателя, чтобы генератор включился. Кроме того, при использовании генератора переменного тока с самовозбуждением на тракторах или других медленно вращающихся двигателях двигатель имеет достаточно оборотов в минуту для запуска зарядки генератора. Это можно преодолеть, используя меньший шкив или добавив провод зажигания. Это другое название упомянутого выше генератора с самовозбуждением. Вам нужно только подключить провод аккумулятора (однопроводный).

    Двухпроводный генератор:

    Большинство стандартных и все генераторы с самовозбуждением регуляторов будут работать с использованием двухпроводной схемы.Два провода означают, что вы используете провод аккумуляторной батареи и провод зажигания для включения генератора. При такой настройке генератор начинает заряжаться, как только двигатель работает.

    Трехпроводный генератор переменного тока:

    Эта установка использует провод батареи, провод зажигания / сигнальной лампы и провод измерения напряжения, три провода.

    В начало


    Регуляторы напряжения и генераторы высокой мощности

    При обновлении существующего генератора переменного тока вам не нужно обновлять регулятор напряжения.При обновлении до генератора с высокой выходной мощностью вам редко нужно менять регулятор напряжения. Регулятор напряжения управляет выходной мощностью генератора, посылая мощность на ротор (поле). Ротор вращается внутри статора, реакция между ротором и статором — это то, как мощность индуцируется внутри статора. Стабилизатор напряжения определяет напряжение аккумулятора, если аккумулятору требуется больше энергии, регулятор напряжения передает мощность на катушку ротора, включая генератор. Если регулятор определяет, что батарее или системе требуется много энергии, он посылает максимальное напряжение на ротор, превращая его в большой электромагнит, заставляя генератор вырабатывать максимальную мощность.Если регулятор обнаруживает небольшую потребность в батарее, он посылает минимальную мощность на ротор, в результате чего генератор вырабатывает небольшую мощность.

    Сила тока генератора переменного тока никогда не проходит через регулятор напряжения. Проблемой при переходе на генератор с высокой выходной мощностью является сила тока ротора. У регулятора напряжения есть номинальная сила тока возбуждения, и поскольку он имеет прямой контакт с ротором, вы должны учитывать силу тока ротора. Если сила тока ротора превышает номинальную для регулятора напряжения, регулятор выйдет из строя.

    В начало


    Повышение производительности на холостом ходу

    Есть несколько способов получить больше мощности при более низких оборотах двигателя. Если вам требуется немного больше мощности при более низких оборотах двигателя, вы можете использовать шкив меньшего размера. Шкив меньшего размера вращает генератор быстрее на более низких скоростях, обеспечивая большую мощность. При использовании шкива меньшего размера следует проявлять осторожность, чтобы не перегрузить двигатель. Если вы увеличите обороты генератора с меньшим шкивом, генератор может выйти из строя.

    На сегодняшний день лучший способ получить большую мощность при более низких оборотах двигателя — это установить генератор переменного тока увеличенного размера. Генераторы переменного тока физически большего размера вырабатывают больше мощности при более низких оборотах двигателя и гораздо более надежны при более высокой мощности. Установка генератора с более высокой выходной мощностью такого же размера, что и ваш оригинальный генератор, не даст вам большей мощности на холостом ходу.

    В начало


    Поиск и устранение неисправностей генератора GM или Ford

    Есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы разобраться с неработающим генератором переменного тока. Первое, на что вы должны обратить внимание, это провод зажигания, который включает генератор.И Ford, и GM, а также большинство импортных автомобилей используют какой-то провод зажигания. Этот провод зажигания имеет предохранитель, поэтому, чтобы проверить, не перегорел ли предохранитель, включите зажигание и проверьте провод зажигания к генератору. Он должен иметь питание, когда ключ включен, а питание выключено.

    • Проверьте аккумулятор: для правильной работы генератора у вас должен быть хороший аккумулятор с хорошими соединениями.
    • Проверить ремень: Ваш ремень должен быть в хорошем состоянии и правильно натянут.
    • Кабель аккумулятора: Кабель между генератором и аккумулятором должен быть правильно подобран для генератора переменного тока.Если вы используете генератор с более высокой выходной мощностью, вам потребуется кабель большего размера. Мы обнаружили, что даже заводские кабели недостаточно велики для генераторов стандартной мощности. Вы также должны рассмотреть возможность прокладки отдельного заземляющего кабеля от генератора до батареи для большей эффективности.

    В начало


    Требования к мощности для генераторов высокой мощности

    Сколько лошадиных сил требует генератор переменного тока?

    В начало


    Размер провода аккумуляторной батареи и генераторы высокой мощности

    Таблица размеров проводов аккумулятора

    В начало


    Электромонтаж генераторов серий 10Si, 12Si, 15Si, 17Si и 27Si

    General Motors имеет только 4 генератора переменного тока различных серий с момента его первой замены генераторов генераторами переменного тока в 1960-х годах.Самым первым генератором переменного тока был генератор 10DN с внешней регулировкой. Первым генератором с внутренней регулировкой была серия 10Si, начавшаяся в начале 70-х и использовавшаяся до середины 80-х. Эти генераторы были довольно популярны в автомобилях, грузовиках, промышленных, морских, сельскохозяйственных и адаптивных приложениях. С момента появления 10Si линия GM Delco-Remy предлагала генераторы 12Si, 15Si, 17Si, 27Si, а затем генераторы серии CS и AD для легковых и легких грузовиков.

    Этот первый раздел будет охватывать информацию о проводке только для серии SI, мы рассмотрим проводку серии CS и AD позже.Хотя они могут различаться по размеру и мощности, проводка одинакова для всей серии Si. Электромонтаж этих генераторов довольно прост. Все генераторы Si могут рассматриваться как двухпроводные, так и трехпроводные системы. Чтобы активировать эти генераторы переменного тока, вам необходимо только подключить провод основной батареи к клемме (BAT), которая должна быть включена, а провод зажигания — к клемме №1. Почти все генераторы серии Si должны иметь две плоские клеммы, но у некоторых есть три клеммы, третий предназначен для подключения тахиометра и определяет частоту вращения генератора.

    Рядом с лопаточными выводами на заднем корпусе должны быть пометки №1 и №2. Некоторые корпуса вторичного рынка не имеют маркировки, а другие могут быть изношены. Итак, если на корпусе вашего генератора нет маркировки, посмотрите с задней стороны генератора: клемма №1 находится слева, а клемма №2 — справа. Вам нужен только провод зажигания к клемме №1, чтобы генератор переменного тока серии Si работал. Клемма №2 предназначена для измерения напряжения и не является обязательной. Клемма измерения напряжения №2 позволяет регулятору напряжения определять напряжение аккумулятора, чтобы он знал, когда включать и выключать генератор.Клемма №2, если она не используется, заставляет регулятор вернуться к внутреннему считыванию и снять напряжение аккумулятора на основном проводе аккумулятора на задней стороне генератора. Некоторые генераторы подключаются с помощью перемычки от клеммы № 2 непосредственно к разъему аккумулятора на задней стороне генераторов, но это не требуется.

    Провод зажигания к клемме № 1 может подаваться двумя способами: прямой провод зажигания от замкового переключателя или через лампочку. Пропуск провода зажигания через лампочку перед подключением к генератору даст вам предупреждение, если ваш генератор не начинает заряжаться или если он перестает работать при работающем двигателе, это обычно известно как идиотский свет.Еще одна вещь, о которой следует упомянуть, — клемма №1 должна быть включена в зажигание. Я слышал о ситуациях, когда провод был подключен к клемме №1, на которой постоянно было питание. Что происходит, когда двигатель выключен, клемма №1 переключается на массу, что со временем может сжечь регулятор напряжения или провод, если питание не будет отключено на клемме №1. Еще одно замечание для специальной установки генератора переменного тока серии Si заключается в том, что в некоторых случаях, когда вы пытаетесь выключить автомобиль, подайте питание на клемму № 1 от земли до положительного напряжения, положительная мощность подается на катушку и поддерживает работу транспортного средства.Чтобы исправить это, вы должны установить диод в провод зажигания, который активирует клемму №1. Диод остановит подачу питания обратно в линию зажигания.

    В начало

    .

    10 основных признаков проблем с генератором

    В комбинации приборов большинства автомобилей, построенных за последнее десятилетие, есть сигнальная лампа, предназначенная для сигнализации о неисправности генератора. В большинстве случаев свет имеет форму батареи, хотя некоторые показывают «ALT» или «GEN», что означает генератор или генератор соответственно. (В некоторых старых автомобилях генератор называется генератором, что может быть полезно, если вы просматриваете руководство пользователя или руководство по ремонту.) Многие люди видят этот свет и инстинктивно думают, что у них проблема с аккумулятором, этот симптом будет рассмотрен позже, но на самом деле свет горит не по этой причине.

    Этот индикатор связан с компьютерными системами автомобиля, контролирующими выходное напряжение генератора. Если выходная мощность генератора опускается ниже или выше установленного предела, загорается приборная панель. Когда выходной сигнал находится в пределах допустимого диапазона, свет не горит. На ранних стадиях возникновения проблем с генератором может показаться, что свет мигает — на секунду загорается, а затем снова выключается. А может загорается только при активации аксессуаров.

    Объявление

    Например, предположим, что сейчас ночь, у вас включены фары и все работает нормально.Потом начинается дождь. При включении дворников загорается сигнальная лампа. Вы выключаете дворники, и сигнальная лампа гаснет. Хотя поначалу это может показаться серьезной проблемой, сигнальная лампа работает именно так, как задумано.

    Большинство генераторов переменного тока имеют выходное напряжение от 13 до 14,5 вольт, которое они стараются поддерживать на постоянном уровне. По мере того, как требуется больше мощности для фар вашего автомобиля, дворников, радио, сидений с подогревом, обогревателя заднего стекла и т. Д., Генератору необходимо работать больше, чтобы поддерживать необходимое напряжение.Если генератор переменного тока вашего автомобиля не работает на полную мощность или к нему предъявляются требования, которым он больше не может соответствовать, напряжение поднимется либо выше, либо ниже установленного уровня, и загорится сигнальная лампа.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *