Как устроен электрический генератор

Как устроен и работает автомобильный генератор?

Многие из вас знакомы с общим устройством автомобиля и знают, что некоторые устройства «жизненно» необходимы для полноценной работы всех систем транспортного средства.

К таким устройствам относится и автомобильный генератор, основное назначение которого превращение механической энергии в электрическую.

Электричество необходимо для вращения стартера при запуске двигателя, за что отвечает аккумуляторная батарея, зажигания топливной смеси внутри цилиндров и приведения в рабочее состояние всех систем и электроприборов автомобиля.

ДЕТАЛЬНО ПРО ⇒ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Немного истории

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

Все знают автомобильные генераторы как компактные устройства, имеющие связь с двигателем посредством ременной передачи, но они не всегда были такими. До 1960 года обычный генератор представлял собой громоздкую конструкцию очень большого веса.

При этом коэффициент полезного действия в устройствах начала второй половины прошлого столетия оставлял желать лучшего и точно никак не удовлетворял новым потребностям современных автомобилей, которые уже рвались на мировой рынок, заряженные небывалым энтузиазмом их разработчиков.

Миру требовалось что-то более простое и лёгкое, что давало бы больше энергии при том же крутящем моменте, и это случилось в виде обновлённого генератора, работающего по технологии полупроводниковых выпрямителей.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ ПРО ⇒ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ КАРБЮРАТОРА

Генераторы старого типа, поставляющиеся на рынок с шунтовой схемой параллельного возбуждения, обмоткой, имеющей связь с АКБ, либо со схемой стартера, последовательно подключённого к обмоткам якоря, нашли всеобщее признание у производителей гибридных и электрических автомобилей как основной силовой агрегат.

Мир же полностью перешёл на генераторы переменного тока, обладающие известными преимуществами, такими, компактность, повышенный КПД, усиленная мощность и сила тока при неизменной частоте вращения ротора.

Внимание читателя заслуживают оба типа генератора, и в последующих частях мы рассмотрим, как устроены генераторы постоянного и переменного тока и разберём принцип их работы.

Как устроен генератор постоянного тока?

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

Как же происходит выработка электричества генератором постоянного тока?

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

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

Как устроен генератор переменного тока?

Стандартный или компактный трёхфазный генератор переменного тока имеет намного меньшие габариты за счёт изменения конструкции статора, в качестве которого выступает отдельный модифицированный элемент и более эффективный ротор вместо якоря.

В связи с этим у производителей отпала необходимость создавать массивные и тяжёлые корпуса, а токосъёмные свойства генератора при этом увеличились в несколько раз.

Несмотря на разительные перемены в конструкции устройств разных поколений генераторов, принцип их работы практически ничем не различается.

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

Рассмотрим устройство элементов генератора переменного тока более детально:

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

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

Система зажигания двигателя: 1 – генератор;2 – выключатель зажигания;3 – распределитель зажигания;4 – кулачок прерывателя;5 – свечи зажигания;6 – катушка зажигания;

7 – аккумуляторная батарея[/caption]

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

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

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

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

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

Основные неисправности

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

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

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

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

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

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

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

Итог

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

Источник: https://wrc-info.ru/main/artikles/memuar/19534-kak-ustroen-i-rabotaet-avtomobilnyj-generator.html

Генератор водорода высокой чистоты

/ Статьи / Генератор водорода высокой чистоты

Водород используется в качестве газа-носителя при проведении хроматографических исследований. Для постоянного питания лабораторного оборудования необходимо либо подключать баллоны с H2 под давлением, либо генератор водорода. Второй вариант предпочтительнее по нескольким причинам, и все они будут рассмотрены в этой статье наряду с другими темами:

Преимущества генераторов водорода

Использование баллонного H2 приводит к повышению стоимости производственного цикла: компания вынуждена постоянно закупать и доставлять газ, из-за чего весь процесс работы ставится в зависимость от регулярности поставок. Кроме того, хранение баллонов под давлением — это всегда повышенный риск утечки, взрывов и пожаров.

Установка генератора водорода позволяет получать нужное количество вещества высокой степени очистки (до 99,999%). В результате предприятие оптимизирует структуру расходов, добиваясь при этом постоянного и равномерного проведения хроматографических исследований. Обеспечиваются и дополнительные преимущества:

Прибор генерирует газ только по мере необходимости: не нужно хранить водород, что исключает вероятность выброса газа в помещение.
Концентрация получаемого вещества ниже взрывоопасной: полностью соблюдается техника безопасности, минимизируются возможные травмы на производстве.
Оператор полностью контролирует качество получаемого газа, а в случае его снижения может предпринять меры по дополнительной очистке.

Принцип работы оборудования

Генератор водорода, купить который может любая компания или лаборатория, получает газ из дистиллята. Причем его качество влияет на процентное содержание примесей в готовом продукте. Если в генератор чистого водорода поступает вода с высокой концентрацией посторонних ионов, она несколько раз проходит через деионизационный фильтр и только потом попадает в электролизер. Последующие этапы получения H2 выглядят следующим образом:

Дистиллят расщепляется на кислород и водород в процессе электролиза (в качестве электролита применяется ионообменная мембрана).
О2 попадает в питающий бак, а потом сбрасывается в атмосферу, как побочный продукт работы устройства.
H2 подается в сепаратор, отделяется от воды, которая затем снова поступает в питающий бак. Это обеспечивает непрерывность процесса получения нужного вещества.
Водород еще раз проходит через разделяющую мембрану, удаляющую из газа остаточные молекулы кислорода, и поступает в хроматографическое оборудование.

По этому принципу работает любой водородный генератор, купить который предлагают современные производители. Технические параметры зависят от модели.

Особенности и возможности генераторов водорода

Главное требование к прибору — качество получаемого вещества. Генератор водорода, купить который предлагает НПФ «Мета-хром», производит H2 высшей категории, соответствующий ГОСТу. То есть он может использоваться в качестве источника газа-носителя для питания высокоточного лабораторного оборудования. Это актуальное решение, если потребителю по каким-либо причинам недоступен гелий: например, в случаях работы прибора с детектором по теплопроводности.

Современное оборудование полностью автоматизировано за счет наличия большого количества датчиков, контролирующих все этапы получения газа. В свою очередь датчиками управляет микропроцессор. Он позволяет оператору задавать нужные режимы работы с помощью клавиатуры. Генератор водорода, цена которого является доступной, регулирует следующие параметры:

Давление полученного вещества, подаваемого на хроматографическую линию.
Уровень заливаемого в бак дистиллята и его расход.
Герметичность газовых магистралей: при обнаружении утечки сразу подается соответствующий сигнал, работа прекращается.
Параметры тока в электролизере.

Выбор прибора

Когда выбирается генератор водорода, цена модели обычно отражает ее возможности. Чем их больше, тем удобнее прибор в регулярном использовании. К наиболее важным параметрам относятся:

Микропроцессорное управление для точного задания рабочих параметров.
Качество очистки готового продукта: желательно, чтобы техника поддерживала многоступенчатую подготовку H2.
КПД электролизера: чем он выше, тем меньше энергии расходуется на поддержание расщепления воды.
Возможность дозаливки дистиллята без отключения устройства для обеспечения непрерывности процессов.
Продуманная защита от повышения тока в камере электролиза или в случае превышения давления в питающих трубах. Оптимально, если устройство сразу отключается или автоматически меняет рабочие параметры.
Регулируемая производительность H2. Наличие этой функции позволяет оператору контролировать объемы генерируемого газа. Сокращается нагрузка на электролизер, повышается срок его службы без необходимости замены.
Управление температурным режимом дожигателя кислорода. Чем больше параметров, которые позволяют регулировать генератор чистого водорода, тем проще отладить производственный процесс.
Индикация влажности вещества (исключает риск попадания влаги в питающие линии).

Существуют и другие параметры, на которые рекомендуется обратить внимание перед тем, как купить водородный генератор: цена устройства, производительность, степень очистки газа, стабильность давления, обводненность готового вещества, время выхода на режим, потребляемая мощность и габариты.

Обслуживание генераторов водорода

Современные устройства не требуют сложной пусконаладки или дорогостоящего обслуживания. Это универсальные приборы, которые удобно использовать на производствах в любой отрасли промышленности. Управление осуществляется через мини-клавиатуры, а результаты выводятся на ЖК-монитор.

Использование прибора позволяет полностью отказаться или существенно сократить объемы потребления баллонного H2 и повышает эффективность работы предприятий.

Источник: https://www.meta-chrom.ru/company/articles/hydrogen-generator/

Устройство, принцип действия и конструкция синхронного генератора, режимы работы

Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах.

Основные конструктивные элементы

Основные части синхронного генератора: неподвижная — статор, вращающаяся — ротор, представляющая собой электромагнит, и две основные обмотки.

Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением.
Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.
Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.
Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.
Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как проверить аккумулятор с помощью мультиметра

В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы.

На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

Определение скорости вращения

Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:

n — скорость вращения, об/мин;
f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
p — количество пар полюсов.

Принцип работы СГ

Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:

При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.

В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме.

При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу.

Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.

Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.

Источник: https://www.litenergo.ru/pomoshch-pokupatelyu/ustrojstvo-sinhronnogo-generatora/

Электрический генератор

Электрический генератор — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию электрического поля. Источниками механической энергии может быть вода, пар, ветер, двигатель внутреннего сгорания и другие.

История

Первыми электрическими генераторами были – электростатические генераторы. Принцип их действия был основан на явлении статического электричества. Но широкого применения в промышленности эти генераторы не получили, так как они развивали высокое напряжение при малом токе. Ярким примером таких генераторов стал генератор Ван де Граафа. Этот генератор был изобретен Робертом Ван де Граафом в 1929 году и в основном служил для ядерных исследований.

Затем люди начали предпринимать попытки по созданию электромагнитных генераторов, то есть генераторов, работа которых основана на явлении электромагнитной индукции. Одним из первых в этом направлении стал гениальный физик Майкл Фарадей, который как раз и открыл явление электромагнитной индукции.

Также он сформировал принцип работы генераторов, который был назван законом Фарадея. Его суть заключалась в том, что в проводнике, движущемся перпендикулярно магнитному полю, образовывалась разность потенциалов. Доказательством этого принципа стал диск Фарадея.

Это простейший генератор, который представлял из себя медный диск, вращающийся между концами подковообразного магнита.

В 1832 году Ипполит Пикси построил первую динамо-машину. Она представляла из себя машину, в которой имелся статор, создающий постоянное магнитное поле и нескольких обмоток, которые в нем вращались. Ток снимался с помощью механического коммутатора. По сути это был первый генератор постоянного тока.

Потом развитие промышленности пошло вверх, и были изобретены генераторы переменного тока, асинхронные и постоянные двигатели.

Принцип действия

Принцип действия электрического генератора основан на взаимодействии проводника и магнитного поля, в котором он движется. Как всегда приводится классический пример с рамкой в магнитном поле. Когда рамка вращается, её пересекают линии магнитной индукции, при этом в рамке образовывается электродвижущая сила. Эта ЭДС заставляет ток течь по рамке и с помощью контактных колец попадать во внешнюю цепь. Примерно так устроен простейший электрический генератор.

Подробнее пример с рамкой разобран в статье – переменный синусоидальный ток.

Применение

Применение электрических генераторов обширно. Они применяются практически везде, где это только возможно. Снабжают
наши дома электроэнергией, заряжают аккумуляторы в автомобилях, используются в промышленности и многое другое.

В настоящее время стали популярны автономные бензиновые и дизельные электрогенераторы, которые могут служить источниками электрической энергии при её отключении, либо вообще при её отсутствии. Такие генераторы используются в быту и в строительстве, так как форма тока имеет искажения, то без применения специального инвертора, подключать к ним какие-то электронные устройства не целесообразно, так как они могут выйти из строя.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3.17 (29 Голоса)

Источник: https://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/elektricheskij-generator.html

Разница между инверторными и обычными генераторами

Если подумать, любой генератор можно разбить на две независимые составляющие: двигатель внутреннего сгорания и генератор переменного тока. Именно их специфика, дизайн и технические параметры определяют размер миниэлектростанции, шум, который она издает, и, конечно, цену устройства.

Большинство людей полагает , что ведущую роль в этом дуэте играет именно двигатель, который задает вращение, необходимое для получения электрической энергии. На самом же деле, исполнение альтернатора (прибора, переводящего механическую энергию в электрическую) является куда более важным фактором.

Существуют два варианта исполнения альтернаторов: стандартный и инверторный

Для того, чтобы определиться, какой именно генератор приобретать, следует понять, в чем же принципиальное отличие их исполнений. Также следует учесть следующие факторы: понимание целей применения бензинового генератора и вопрос стоимости. Рассмотрим принцип работы каждого альтернатора по отдельности.

Стандартный альтернатор.

Обычные генераторы переменного тока состоят из набора медных катушек. Эта конструкция генерирует достаточно грубый электрический сигнал.

Для работы генератора необходимо, чтобы двигатель работал на максимальной частоте оборотов, независимо от нагрузки в сети. Соответственно, затрачивая постоянное количество топлива и производя определенный уровень шума. Электрический ток, производимый генератором, не так чист, как того требуют обычно производители техники.

Поэтому обычные генераторы не рекомендуется использовать для питания точной электроники. Плюсами же стандартных генераторов, несомненно, является их доступность в любом сегменте мощности и относительная стоимость. Такие производители, как Honda и Europower, выпускают огромный ассортимент стандартных генераторов под любые нужды.

Инвертор.

Инверторные генераторы, в свою очередь, используют другой тип альтернатора и вырабатывают очень чистый переменный ток. А инверторная технология способствует уменьшению веса и размеров генератора. Более того, она позволяет двигателю работать на разных частотах, уменьшая потребление топлива и издаваемый шум.

Источник: https://honda-electric.ru/generators/raznica_mezhdu_invertornymi_i_obychnymi_generatorami/

Генераторы тока: переменного и постоянного

Отсутствие электричества сегодня не становится проблемой как в быту, так и в промышленности. Широкий ассортимент генераторов тока позволяет решить проблему быстро, с минимальными трудозатратами. Резервные источники питания незаменимы в современной реальности — всему нужна электроэнергия.

Гарантии, что подачу электроэнергии не прекратят в самый неподходящий момент – не может дать ни она организация.

Поэтому резервная электростанция на базе генератора постоянного или переменного тока — важное, а зачастую незаменимое оборудование, которое обеспечивает непрерывность производства, комфорт в бытовой сфере, безопасность и непрерывность технологических процессов.

Что такое генератор тока

Когда нет электрической энергии, требуется получить её из другого источника. Наши предки, например, использовали силу ветра, течения рек. Впрочем, сегодня подобную энергию применяют, если не жалко времени и сил на возведение плотин и ветряков.

Генераторы тока стандартно «работают» на топливе, за счет вращения обмотки в магнитном поле преобразовывая механическую энергию вращения в электричество. Ток возникает в замкнутом контуре, протекает по обмоткам, когда к электростанции подключается потребитель — именно так работает генератор тока.

В зависимости от того, как вращается магнитное поле (при неподвижном или подвижном проводнике) различают два типа этих электрических машин — генераторы постоянного или переменного тока.

В чем разница между постоянным и переменным током

Вспоминаем уроки физики. Электроток — заряженные микрочастицы, которые «бегут» в определенном направлении. У постоянного тока частицы движутся по прямой, в одном направлении от минуса к плюсу. У переменного движение электронов идет по синусоиде с определенной частотой (полярность между проводами меняется несколько раз за заданный промежуток времени).

Разница между движением заряженных частиц заложена в принцип работы генераторов электрического тока. Для простого обывателя можно сказать так: в розетке — переменный, в батарейке — постоянный. В качестве частного случая, с очень большим упрощением, можно сказать так: всё что с напряжением до 48 Вольт — всё постоянный, всё что от 100 до 500 Вольт — переменный.

Автор статьи и специалисты Mototech прекрасно осведомлены о том, что и постоянный ток может иметь практически любое напряжение (например, 380 Вольт на шине постоянного тока в ИБП), так же как и переменный ток для узких задач.

В чем конструктивная разница между генераторами

Несмотря на то, что конечный результат работы электростанций один — потребитель получает электроэнергию, методы преобразования механической энергии в электродвижущую силу и электричество различаются. Элементы (комплектующие) также отличны.

Особенности конструкции генераторов переменного тока

Электростанция такого типа состоит из:

Внешней силовой рамы, изготовленной из высокопрочных сплавов. Корпус рассчитан на интенсивную нагрузку, возникающую при передаче магнитного потока от полюса к полюсу. Проще говоря: чугунный кожух не «пробивается» разрядами тока.
Магнитных полюсов, закрепленные на корпусе болтами или шпильками. На «плюс» и «минус» монтируется обмотка.
Статора. Остов с катушкой возбуждения изготавливают из ферромагнитных материалов, на сердечнике устанавливают магнитные полюса, которые и образуют магнитное поле.
Вращающегося ротора (якоря). Задача магнитопровода — снизить вихревые токи и повысить КПД генератора постоянного тока.
Коммутационного узла, оснащенного щетками (обычно изготовленными из графита) и коллекторными пластинами из меди.

Полюсов может быть несколько (число минусов и плюсов всегда идентично).

Поэтому сегодня потребитель может купить электростанцию необходимой мощности и обеспечить электричеством как дом, так и промышленный объект.

Особенности конструкции генератора переменного тока

Конструктивной разницы в статоре и роторе между устройствами постоянного и переменного тока нет. Практически идентичны и силовые рамы. Существенное отличие в комплектации коммуникационного узла.

Каждый выход механизма помимо щеток оснащен токопроводящими кольцами. «Закольцованный» ток движется по синусоиде и несколько раз в секунду достигает пика мощности.

По типу устройства, характеристикам и принципу работы современные генераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

Специфика синхронного устройства: скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля в рабочем зазоре.

Асинхронным машинам характерны:

отсутствие электрической связи с ротором;
вращение якоря под воздействием остаточного механизма статора;
измененная электрическая нагрузка на статоре.

Такие агрегаты могут быть однофазными и трехфазными.

Принцип работы генератора постоянного тока

Простейший по конструкции генератор работает следующим образом:

Рамка вращается вокруг оси, расположенная на корпусе обмотка регулярно проходит через «минус» и «плюс» полюсов.
Каждый раз при достижении разнополюсных точек, происходит смена направления тока на противоположное.
Выходной цепи благодаря полукольцу, расположенному на коллекторном узле, создается постоянный ток.
С помощью щеток с положительного или отрицательного полюса снимается потенциал и по схеме передается потребителю.

Такая схема работает в простейшей конструкции, с одним плюсом и минусом, если положительных/отрицательных точек больше, ЭДС и ориентировочное количество электроэнергии рассчитываются по формуле.

К преимуществам генераторов постоянного тока относят:

небольшой вес и компактность агрегата;
возможность использовать в экстремальных условиях;
отсутствие потерь, связанных с вихревыми токами.

Минус: на большую мощность при использовании устройств такого типа рассчитывать не стоит.

Принцип работы генератора переменного тока

Устройства такого типа преобразуют механику в электроэнергию, вращая проволочную катушку в магнитном поле. Ток вырабатывается, когда силовые линии пересекают обмотку. До тех пор, пока магнитное поле соприкасается с проводником, в нем индуцируется электроток.
Идентичный принцип действует и в случае, если рамка вращается относительно магнита, пересекая силовые линии.

Основные достоинства генераторов переменного тока

В электростанциях с синусоидальной подачей тока отсутствует реактивная мощность. То есть весь запас электроэнергии (с вычетом потерь на проводах) расходуется на нужды потребителя, а не на поддержание работоспособности устройства.

Плюсами использования генераторов переменного тока являются:

большая выходная мощность при одинаковых габаритах устройств постоянного и переменного тока;
выработка электроэнергии на низких скоростях вращения ротора;
проще конструкция и схема, соответственно, меньше узлов, нуждающихся в техобслуживании и ремонте;
конструкция токосъемного узла отличается большей надежностью;
больше эксплуатационный ресурс и меньше эксплуатационные затраты.

Дополнительное преимущество: агрегаты с трехфазным питанием можно использовать для питания высоковольтных потребителей.

Где применяются генераторы постоянного и переменного тока

Оба вида генераторов популярны в бытовой и промышленной сфере. Станции постоянного тока нашли применение в сфере транспорта. Так, в трамваях, троллейбусах обычно установлены двигатели, работающие на постоянном токе. Низковольтные устройства незаменимы для питания систем освещения в местах, где нет доступа к централизованной подачи электроэнергии.

Например, на борту самолетов. Если большая мощность — не основополагающая характеристика электростанции, то генераторы постоянного тока отлично справятся с питанием оборудования в учебных, медицинских учреждениях, лабораториях.

Полноценные дизельные электростанции постоянного тока используются на аэродромах для зарядки и питания бортовых систем летной техники.

Электростанции переменного тока необходимы практически для всего остального. 99% того, что питается от централизованной сети — это устройства переменного тока. Соответственно, аварийное питание этих объектов так же должно осуществляться от соответствующего оборудования.

Мototech специализируется на продаже электростанций различного типа. Поможем выбрать оптимальный вариант электростанции мощностью от 5 до 6000 кВА и конечно же, это будут электростанции переменного тока.

Мы обеспечим сопроводительные строительные и электромонтажные работы, грамотную пуско-наладку и обслуживание устройств.

С клиентами работают сотрудники с энергетическим образованием, поэтому квалифицированную информацию, ответы на вопросы и правильные расчеты характеристик в соответствии с вашими потребностями гарантируем.

Источник: https://mototech.ru/info/generatory-toka-peremennogo-i-postoyannogo/

Альтернатива в розетке

22 апреля 2020 г. в 10:17
248

В СМИ чуть ли не каждый день мелькают новости про гигантские поля солнечных элементов и фотографии ветряков на фоне заката. Сегодня модно говорить про альтернативную энергетику, имея ввиду устройства, добывающие электроэнергию из явлений природы — солнечные электростанции, ветряные мельницы, электростанции, работающие на биотопливе, и так далее.

Я не придерживаюсь оптимистичного взгляда на эти вещи, и предлагаю взглянуть на понятие «альтернативные источники энергии» с другой точки зрения. С точки зрения потребителя, которому нужно позаботиться об энергобезопасности своего жилища.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как рассчитать резисторы

Традиционные источники электроэнергии

Для обывателя традиционная энергия — это электроэнергия, которая приходит к нам в жилище по проводам. Более 60 % традиционной энергии — тепловая генерация, которая происходит за счет сжигания газа и угля. Остальную долю вырабатывают атомные и гидроэлектростанции.

Плюсы этих источников — производство энергии давно отлажено, генерация стабильна и легко регулируется, тепловые и атомные станции можно располагать почти в любой точке планеты. Было бы топливо.

А вот как раз топливо — основной минус традиционных источников. Нефти и газа осталось на несколько десятков лет, атомное «топливо» опасно, его сложно получать и утилизировать, реки иссякают. Другой минус — большое отрицательное влияние на природу.

И вот, казалось бы, найден выход.

Альтернативные источники электроэнергии

Главное отличие альтернативной энергетики от традиционной — она использует возобновляемые, «бесконечные» источники энергии, при этом причиняя минимальный вред окружающей среде.

Вроде бы выход найден, и можно отказаться от генерации прошлого тысячелетия, зажигая наши лампочки не от грязного угля, а от чистого солнца?

Однако доля выработки «альтернативной» электроэнергии в большинстве стран едва превышает 1 %, поскольку эта энергия имеет свои минусы:

Стоимость солнечной энергии примерно в 3 раза выше, чем традиционной электроэнергии. И цена сильно зависит от региона генерации. Кроме того, как нам известно, ночью солнца нет, и «кина не будет», если не предусмотреть накопление электроэнергии.
Ветряные генераторы вроде бы тоже позволяют получать энергию «на халяву», но и они имеют свои минусы, главный из которых — большая зависимость от интенсивности ветра. Нет движения воздушных масс — и мы сидим в темноте, без «ВК» и «Инстаграма».
Биоэнергетика и другие способы альтернативной генерации особого распространения пока не получили из-за неотработанной технологии.

Кроме того, все эти способы имеют главные общие минусы — большие капиталовложения, низкая мощность генерации, большое время окупаемости, критичность в выборе места установки. А главное — солнце и ветер зависят только от «небесной канцелярии», и можно долго ждать у моря погоды, сидя на нуле.

В некоторых странах доля «зеленой энергии» высока. Например, в ряде провинций Китая более 80 % электроэнергии генерируется солнцем. А Дания и Исландия больше половины необходимой энергии получают «из воздуха»

Получается, что, несмотря на оптимистичные новости, мир не готов к отказу от угля и газа. Теплогенерация работает давно и стабильно, мощности огромные, стоимость электроэнергии небольшая. В принципе все всех устраивает.

Тут можно подлить немного конспирологии в статью. Понятно, что традиционные источники энергии — это огромные деньги. По разным оценкам, бюджет России более чем на 40 % пополняется от продажи нефти и газа за границу. Как думаете, компании, получающие миллиарды долларов прибыли, заинтересованы в развитии ветряных или солнечных электростанций?

Кстати, есть версия, что Никола Тесла изобрел способ передачи электроэнергии без проводов. Но производители меди были категорически против

Хотя, стоит сказать о том, что есть страны, в которых доля «чистой» электроэнергии перевалила за 50 %. Россия в их число не входит.

Альтернативные источники в России

Понятно, что пока в России традиционные источники сравнительно доступны, а капиталовложения в новые технологии минимальны, ждать альтернативы можно долго. Кроме того, районов со стабильно высокой солнечной и ветряной активностью у нас в стране крайне мало. Поэтому предлагаю применительно к России изменить терминологию и взгляды на вещи.

Считаю, что альтернативная электроэнергия — это энергия, поступающая не от централизованного электроснабжения, а от иных источников. Как правило, в России эти источники индивидуальные, имеющие небольшую мощность. Они являются, прежде всего, аварийными, помогающими пережить black out, когда из районной подстанции пошел дым или злобные терминаторы захватили контроль над сетью «Скайнет».

Реальная альтернатива

В нашей стране в подавляющем большинстве случаев в качестве источников альтернативной электроэнергии используются не солнечные батареи и не ветряки, а топливные генераторы. Для бытовых целей применяют генераторы небольшой мощности (порядка 5–10 кВт), работающие на жидком топливе (бензин, дизельное топливо).

Если нужно трехфазное напряжение и мощности более 10 кВт, в качестве топлива используют дизельное топливо и природный газ.

Генераторы могут иметь мощность до 2000 кВт, что позволяет питать от них среднее промышленное предприятие или небольшой поселок с населением около 1000 человек. Впрочем, такие мощности уже трудно назвать альтернативными, поскольку они используются в основном там, где отсутствует возможность подключения к обычным электросетям.

Отличия генераторов по виду топлива

Топливные генераторы сейчас есть в каждом хозяйстве среднего достатка. Большой плюс генераторов — они не зависят ни от кого. Главное — иметь достаточный запас горючего, и можно быть спокойным.

Перечислю кратко основные преимущества генераторов с разным видом топлива:

Бензиновые: низкая цена, низкий уровень шума, небольшие габариты и масса, легкий запуск при низких температурах.
Дизельный: высокая мощность, возможность продолжительной работы, большой ресурс работы, низкая стоимость электроэнергии.
Газовый: экономичность, чистота выхлопа, низкий шум при высокой мощности, простота обслуживания.

Описание однофазного генератора Huter

Вот вкратце параметры этого бензинового электрогенератора, которые интересуют нас с электрической стороны: выходная мощность — 2500 ВА (с учетом коэффициента мощности и запаса — берем 2 кВт), запуск — ручной.

Бензиновый генератор Huter DY3000L

В быту в качестве альтернативы при аварийных случаях лучшее решение — бензиновые генераторы. А с точки зрения уровня шума и габаритов лучшими являются инверторные бензиновые генераторы.

В реальном случае установки основные потребители питания — система отопления (около 300 Вт, зимой — самый стратегически важный потребитель, ради него обычно покупается генератор), телевизор, интернет и другая слаботочка (100 Вт), холодильник (300 Вт), освещение (300 Вт). Итого — прекрасно укладываемся в 1,5 кВт. Чтобы питать такую нагрузку, данного генератора вполне хватает.

Самая важная и капризная часть бензинового генератора Huter, как и любого другого, — это система его запуска. Топливный кран, воздушная заслонка, свеча, уровень масла и бензина — все должно быть в нужном положении и в норме. Кстати, это основной минус таких генераторов — для его стабильной работы нужно его регулярно обслуживать и проводить пробные пуски.

Электрическая схема однофазного бензогенератора Huter

Как устроен бензиновый генератор?

Основа генератора — двигатель внутреннего сгорания, который преобразует энергию сгорания бензина во вращательное движение. Вращение передается на электрический генератор, который и вырабатывает напряжение. Величина напряжения и его частота стабилизируются при помощи феррорезонансной системы обратной связи. Кому интересно, вот электрическая схема этого генератора (см. рис. выше).

Запускается генератор при помощи ручного стартера, но перед пуском нужно открыть топливный кран и воздушную заслонку.

Ручной стартер

Существуют генераторы с электрическим стартером, где не нужно ничего дергать, а просто нажать на кнопку «Старт». Наиболее продвинутые модели генераторов имеют систему автоматического запуска и выбора резерва (АВР).

Варианты подключения генератора к домашней электросети

Честно говоря, такие генераторы предназначены только для автономного электроснабжения переносных электроприемников. То есть для квартир и домов такие генераторы не годятся. Почему? Ведь по мощности все нормально! Дело в том, что такие переносные генераторы имеют на выходе одну или две розетки для непосредственного подключения потребителей вроде светильников или сварочных аппаратов. И если не знать всех тонкостей, подключение к дому может привести к смертельной опасности.

Ужасно, что некоторые продавцы предлагают для подключения генератора к дому изготовить переходник типа «вилка-вилка», от одного вида которого у меня встают волосы дыбом, ведь я прекрасно знаю, что эта «переноска» смертельно опасна. Не делайте так!

Переходник типа «вилка-вилка»

Тем не менее после некоторой переделки такой генератор можно подключить через систему ручного или автоматического выбора резерва (АВР). Ручное переключение можно сделать на основе любого двухполюсного переключателя подходящего номинала. При пропадании глобального электропитания хозяин дома запускает генератор и одним движением руки переходит на локальный, альтернативный источник.

В случае трехфазного питания переключатель может иметь такой вид:

Автоматический выбор резерва не требует участия человека — переключение происходит посредством автоматики, которая обычно переключает источники питания при помощи контакторов.

Самый продвинутый вид системы АВР — использование рубильника с моторным приводом. Это самая дорогая, но самая надежная система.

АВР на контакторах

Выводы

На мой взгляд, говорить о массовом внедрении альтернативной энергетики в России преждевременно. На это есть несколько объективных причин — от финансово-политических до природно-географических.

И на сегодняшний момент ситуация такова, что оптимальный вариант для большинства случаев — это использование обычного, «грязного» питания плюс альтернативный источник (фактически — аварийный резерв) в виде топливного генератора.

Источник: https://www.elec.ru/articles/alternativa-v-rozetke/

Как работает газовый генератор?

О том, что газ является одним из самых дешевых источников тепла, знают все. Эта характеристика лежит в основе все возрастающей популярности газовых генераторов в быту, на строительстве и в промышленности.

Газовая мини-электростанция – принцип работы

Последовательность процессов получения электроэнергии, преобразуя для этого тепловую – аналогична протекающим в дизельных и бензиновых электрогенераторах. Превращение тепла, выделяемого при сгорании газа, в механическую энергию происходит в рабочей камере двигателя внутреннего сгорания. Выработка электричества совершается в генераторе.

Востребованным типом генераторной установки на газовом топливе является ее модификация с автозапуском. Автоматическое включение мини-электростанции происходит без вмешательства оператора при разрыве цепи в центральной системе энергоснабжения.

Оборудование может использоваться:

в качестве резервного источника электроснабжения;
как основной поставщик энергии;
для сезонного включения на даче, летнем загородном доме.

Основное достоинство данного типа генератора – в возможности работать как когенерационная установка, т. е. одновременно производить как электричество, так и тепло.

Два способа как запитать электрогенератор на газу

Многофункциональную генераторную установку можно подключить к газовой магистрали, а также заправлять из баллона со сжиженным газом.

Первый способ – более сложный и займет много времени. Проведение процедуры включает разработку проекта, сбор всей необходимой документации и согласование проекта подключения. Но в результате потребитель будет иметь полную энергонезависимость, при этом вырабатываемая электроэнергия будет гораздо дешевле, чем при использовании бензо- или дизель-генераторов.

При отсутствии возможности магистрального подключения запитать электрогенератор можно баллонным газом. Соединение генератора с баллоном производится посредством использования гибкого газопроводного шланга без перегибов. Напрямую, без газового редуктора соединение не допускается.

Газ является взрывоопасным веществом. При эксплуатации газового электрогенератора необходимо соблюдать все меры безопасности, следить за соблюдением герметичности в местах сопряжения шланга, не допуская утечки газа.

Источник: https://www.generatortut.ru/statii/kak-rabotaet-gazovyj-generator/

Дизельный генератор: принцип работы и устройство

Когда на предприятие или в загородный дом приобретается дизельная электростанция, принцип работы данного оборудования требуется изучить в первую очередь. От четкого понимания устройства системы и механизма взаимодействия отдельных ее элементов напрямую зависит правильность эксплуатации конструкции, способность своевременного выявления факта сбоев и отклонений в работе техники..

В составе классического генератора присутствуют: двигатель (работающий, как правило, на дизельном топливе), блок управления и контроля системой, генератор переменного тока, топливная емкость, система охлаждения, смазочное и выхлопное оборудование, аккумулятор с зарядным устройством, регулятор напряжения, а также корпус или рама конструкции, в рамках которой все узлы объединяются воедино..

Двигатели и генераторы.

Стандартная дизельная электростанция имеет принцип работы, основывающийся на использовании дизельного двигателя. Именно эта деталь инициирует активацию системы и обеспечивает выполнение ее основных задач. ДВС в таких системах чаще всего имеет верхнеклапанное устройство, поскольку это решение наиболее компактное, малошумное, надежное и менее токсичное, чем остальные аналоги..

Современные генераторы электричества комплектуются двигателями воздушного и жидкостного охлаждения. Воздушные чаще применимы в быту, в то время как жидкостные подходят для заводских условий. Также по особенностям подачи воздуха в ДВС различают системы с турбонаддувом, без турбонаддува, а также комбинированные с реализованным промежуточным охлаждением и классическим турбонаддувом..

Учитывая, что дизельная электростанция характеризуется принципом работы, при котором энергия расширения газов становится механической, а та, в свою очередь, электрической, в этой системе одно из наиболее важных мест отведено альтернатору или генератору переменного тока. Он может быть как синхронным, так и асинхронным.

Данное изделие включает корпус, внутри которого подвижный ротор, вращаемый в статоре (сердечник с обмоткой). Ротор может быть щеточным или бесщеточным, но его задача стандартна: формирование ЭМ-поля. Благодаря этому эффекту в обмотках статора появляется электродвижущая сила, дающая на выходе ток с нужными характеристиками..

Системы обеспечения функциональности двигателя.

Принцип работы любого дизельного генератора заключается в сотрудничестве ДВС и генератора переменного тока. Однако, если двигатель будет пребывать не в лучшем состоянии, это негативным образом скажется на состоянии всей конструкции. Чтобы обеспечить мотору максимальную продуктивность и хорошую работоспособность, производители снабдили его рядом дополняющих структур:

охлаждающей (складывается из помпы, бака, трубопроводов; может быть водяной или воздушной, основывающейся на использовании различных хладагентов);
запускающей работу двигателя (стартер, пусковой клапан, аккумулятор с зарядкой, компрессор, трубки; комплекс этих элементов помогает без эксцессов активировать двигатель);
смазочной (состоит из масляных емкостей, фильтров, радиаторов, маслопроводов и насосов; нейтрализует эффект чрезмерного трения ДВС с соседними элементами);
топливной (выполнена с использованием топливников, трубопроводов, насосов; обеспечивает подачу дизеля к двигателю для его последующей переработки);
подогревающей (поддерживает термические параметры двигателя на должном уровне, что особенно актуально для систем уличной эксплуатации; включает элементы как вентиляции, так и отопления: змеевики, подогреватели, лампы и т.д.).

Управление оборудованием.

В настоящее время в мире существует несколько вариаций ДЭС: основные (применяются в местах, удаленных от цивилизации или лишенных возможности подключения к централизованным сетям подачи электричества), аварийные (помогают избежать отключения оборудования на объектах, где остановка техпроцесса недопустима), резервные (подстраховочные, актуальны в случае отключения основной сети).. Практически все перечисленные дизельные электростанции имеют схожее устройство и принцип работы, поэтому всем им требуется специальный модуль, позволяющий настраивать систему под конкретные пользовательские задачи или, как минимум, управлять ей. Эта роль отводится панели управления и пультам ДУ. Ключевая функция панели управления – автозапуск оборудования в моменты отсутствия напряжения в основной электросистеме, дополнительные – отслеживание параметров конструкции (давление масла, частота вращения, температура), контроль функционирования ДВС, автоотключение генератора, остановка системы в случае фиксации критических симптомов на отдельных ее участках..

Рама, кожух, станина.

Монтаж элементов электростанции осуществляется на единой платформе. Как правило, она характеризуется наличием рамы (несущая часть + кожух) и заземлителя. Роль этого элемента защитная. Он предохраняет как технику от окружающей среды, так и операторов оборудования от нежелательного контакта с элементами конструкции..

В зависимости от формата станины, изделия могут относиться к числу открытых (актуальны только для использования внутри зданий) или закрытых (подходят для уличной эксплуатации). В специальный защитный противопогодный кожух одевают системы, которым назначена эксплуатация в полевых условиях. Контейнер становится пристанищем генератора в ситуации, если нужно вырабатывать энергию на открытом воздухе при сильном морозе или других критических внешних условиях..

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Сколько нужно заряжать аккумуляторы на 2500

Принцип работы дизельного генератора.

Зная компоненты электростанции, легко представить, как они взаимодействуют друг с другом, обеспечивая на обслуживаемом объекте продуцирование электричества в необходимом объеме..

Ключевая роль в рабочем процессе отводится ДВС. Именно в двигателе происходит сгорание дизеля, поставляемого из топливного резервуара. Образуемые в ходе этого процесса газы расширяются, формируя всплеск энергии, служащей стимулом вращения коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм позволяет получить из энергии свежеобразованных газов искомую механическую энергию.
Далее полученный вращательный момент передается ротору генератора, который, в свою очередь, отвечает за создание достаточного по мощности электромагнитного поля..
Генератор включается в работу, благодаря чему в его обмотке появляется индукционный переменный ток, который и подается к конечному потребителю электричества..

Таков принцип работы и устройство каждого дизельного генератора. Зная этот несложный процесс, легко диагностировать поверхностные повреждения и поломки.

Например, если оборудование не запускается, есть вероятность, что сломалась топливная система (не подается ДТ), сбоит стартер или система холодного пуска.

Это не значит, что собственник автономной системы генерации электричества должен сразу же чинить конструкцию, однако осведомленность об особенностях функционирования позволяет ему сориентироваться, когда нужно вызывать специалистов для диагностики или ремонта..

Принцип работы передвижного дизельного генератора.

Особой разновидностью техники, используемой для получения электричества в условиях отсутствия подключения к централизованной сети, являются передвижные установки универсального формата.

Они оптимизированы для работы в полевых условиях и имеют несколько отличную от бытовых стационарных модулей конструкцию.

Устройство таких установок предполагает наличие выпрямителей тока, средств пожаротушения, распределительных силовых шкафов, отопительно-вентиляционных блоков, набора кабелей для выполнения подключения, пульта дистанционного управления..

Передвижные электростанции на дизельном топливе могут оснащаться собственной системой передислокации с места на место или же созданы таким образом, чтобы легко транспортироваться автоприцепами: одноосными – если мощность оборудования не превышает 10 киловатт и двухосными, если мощность выше 20 кВт..

Стоит отметить, что принцип работы дизельного генератора мобильного формата аналогичен функционированию стационарных установок.

Источник: https://www.comd.ru/about-company/press-center/articles/dizelnyy-generator-printsip-raboty-i-ustroystvo/

Как работает и устроен генератор тока

Август 12, 2014

32426 просмотров

Генератор тока— это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Они могут генерировать как постоянный, так и переменный ток.

До второй половины XX века на автотранспорте применялись генераторы постоянного тока. Затем широкое распространение получили полупроводниковые диоды, которые позволяли выпрямить переменный ток или сделать его постоянным. Поэтому и в этой сферы генераторы постоянного тока заменили более надежные и компактные трехфазные генераторы переменного тока.

В прошлой статье Я подробно рассмотрел вопросы работы электродвигателя, сейчас будут изложены общие принципы работы и устройства генератора тока. Я не буду подробно останавливаться на машинах постоянного тока, потому что в быту, гаражах и на автотранспорте они сегодня не применяются. Они лишь широко используются в городском электротранспорте: троллейбусах и трамваях .

Принцип действия генератора тока

Генератор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея— электродвижущая сила (ЭДС) индуцируется в прямоугольном контуре (проволочной рамке), вращающимся в однородном вращающемся магнитном поле.

ЭДС также возникает в неподвижной прямоугольной рамке, если в ней вращать магнит.

Простейший генератор представляет собой прямоугольную рамку, размешенную между 2 магнитами с разными полюсами. Для того что бы снять с вращающейся рамки напряжение используются токосъемные кольца.На практике же используются электромагниты, которые представляют собой катушки индуктивности или обмотки из медного провода в электроизоляционном лаке.

При прохождении электрического тока по обмоткам, они начинают обладать электромагнитными свойствами. Для их возбуждения необходим дополнительный источник тока- в автомобилях это аккумуляторная батарея.

В бытовых электростанциях возбуждение при заводке происходит в результате самовозбуждения или от дополнительного маломощного генератора постоянного тока, который приводится в движение валом генератора.

По принципу работы генераторы могут быть синхронными или асинхронными.

Асинхронные генераторы конструктивно просто устроены и недороги в изготовлении, более устойчивы к токам короткого замыкания и перегрузок. Асинхронный электрогенератор идеально подходит для питания активной нагрузки: ламп накаливания, электронагревателей, электроники, электрических конфорок и т. д. Но даже кратковременная перегрузка для них недопустима, поэтому при подключении электродвигателей, не электронного типа сварочного аппарата, электроинструмента и других индуктивных нагрузок- запас по мощности должен быть минимум трехкратным, а лучше четырехкратным.
Синхронный генератор прекрасно подойдет для индуктивных потребителей с высокими значениями пусковых токов. Они способны в течении одной секунды выдерживать пятикратную токовую перегрузку.

Устройство генератора переменного тока

Для примера рассмотрения устройства возьмем автомобильный трехфазный генератор.

Автомобильный генератор состоит из корпуса и двух крышек с отверстиями для вентиляции. Ротор вращается в 2 подшипниках и приводится в движение при помощи шкива. По своей сути ротор является электромагнитом, состоящий из одной обмотки.

Ток на нее подается при помощи двух медных колец и графитовых щеток, которые соединены с электронным реле-регулятором. Оно отвечает за то, что бы выдаваемое напряжение генератором всегда было в допустимыми пределах 12 Вольт с допустимыми отклонениями и не зависело от частоты вращения шкива.

Реле-регулятор может быть как встроено в корпус генератора, так и находится за его пределами.

Статор состоит из трех медных обмоток, соединенных между собой в треугольник. К точкам их соединения подключен выпрямительный мост из 6 полупроводниковых диодов, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное.

Бензиновый электрогенератор состоит из двигателя и приводящего им в движение на прямую- генератора тока, который может быть как синхронного, так и асинхронного типа.

Двигатель оснащен системами: запуска, впрыска топлива, охлаждения, смазки, стабилизации оборотов. Вибрацию и шум поглощают глушитель, виброгасители и амортизаторы.

Блок автоматики и управления следит за работой электростанции и при необходимости корректирует и защищает в аварийных ситуациях.

В более дешевых электростанциях происходит ручной запуск, а в более дорогих- автозапуск при помощи стартера и аккумуляторной батареи.

Более подробно об электростанциях Вы сможете узнать из нашей следующей статьи «Как выбрать электростанцию для дома или гаража».

Источник: http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/princip-ustrojstvo-generatora.html

Статор генератора: рождающий ток

Каждое современное транспортное средство оснащается электрическим генератором, который вырабатывает ток для работы бортовой электросистемы и всех ее приборов. Одна из основных частей генератора — неподвижный статор. О том, что такое статор генератора, как он устроен и работает — читайте в этой статье.

Назначение статора генератора

В современных автомобилях и других транспортных средствах применяются синхронные трехфазные генераторы переменного тока с самовозбуждением. Типичный генератор состоит из неподвижного статора, закрепленного в корпусе, ротора с обмоткой возбуждения, щеточного узла (подводящего ток к обмотке возбуждения) и выпрямительного блока. Все детали собраны в относительно компактную конструкцию, которая монтируется на двигателе и имеет ременной привод от коленчатого вала.

Статор — неподвижная часть автомобильного генератора, несущая на себе рабочую обмотку. В процессе работы генератора именно в обмотках статора возникает электрический ток, который преобразуется (выпрямляется) и подается в бортовую сеть.

Статор генератора имеет несколько функций:

• Несет на себе рабочую обмотку, в которой генерируется электрический ток; • Выполняет функцию корпусной детали для размещения рабочей обмотки; • Играет роль магнитопровода для повышения индуктивности рабочей обмотки и правильного распределения силовых линий магнитного поля;

• Выступает в роли теплоотвода — отводит чрезмерное тепло от нагревающихся обмоток.

Все статоры имеют принципиально одинаковую конструкцию и не отличаются разнообразием типов.

Конструкция статора генератора

Конструктивно статор состоит из трех основных частей:

• Кольцевой сердечник; • Рабочая обмотка (обмотки);

• Изоляция обмоток.

Сердечник собирается из железных кольцевых пластин с пазами с внутренней стороны. Из пластин формируется пакет, жесткость и монолитность конструкции придается сваркой или клепкой. В сердечнике выполняются пазы для укладки обмоток, а каждый выступ — это ярмо (сердечник) для витков обмотки.

Сердечник собирается из пластин толщиной 0,8-1 мм, изготовленных из специальных марок железа или ферросплавов с определенной магнитной проницаемостью.

На внешней стороне статора могут присутствовать ребра для улучшения отвода тепла, а также выполняться различные пазы или углубления для стыковки с корпусом генератора.

В трехфазных генераторах используется три обмотки — по одной на фазу. Каждая обмотка изготавливается из медного изолированного провода большого сечения (диаметром от 0,9 до 2 мм и более), которая в определенном порядке укладывается в пазах сердечника. Обмотки имеют выводы, с которых снимается переменный ток, обычно число выводов составляет три или четыре, но бывают статоры с шестью выводами (каждая из трех обмоток имеет свои выводы для выполнения соединений того или иного типа).

В пазах сердечника располагается изоляционный материал, защищающий изоляцию провода от повреждения. Также в некоторых типах статоров в пазы могут вкладываться изоляционные клинья, которые дополнительно выполняют роль фиксатора витков обмоток. Статор в сборе дополнительно может подвергаться пропитке эпоксидными смолами или лаками, что обеспечивает целостность конструкции (предотвращает сдвиг витков) и улучшает ее электроизоляционные свойства.

Статор жестко монтируется в корпусе генератора, причем сегодня чаще всего используется конструкция, в которой сердечник статора выполняет роль корпусной детали.

Реализуется это просто: статор зажимается между двумя крышками корпуса генератора, которые стягиваются шпильками — такой «сэндвич» позволяет создавать компактные конструкции с эффективным охлаждением и простотой обслуживания.

Популярностью пользуется и конструкция, при которой статор объединен с передней крышкой генератора, а задняя крышка выполнена съемной и обеспечивает доступ к ротору, статору и другим деталям.

Типы и характеристики статоров

Статоры генераторов отличаются числом и формой пазов, схемой укладки обмоток в пазах, схемой подключения обмоток и электрическими характеристиками.

По числу пазов под витки обмоток статоры бывают двух типов:

• С 18 пазами;
• С 36 пазами.

Сегодня наиболее часто используется конструкция с 36 пазами, так как она обеспечивает лучшие электрические характеристики. Генераторы со статорами с 18 пазами сегодня можно встретить на некоторых отечественных автомобилях ранних выпусков.

По форме пазов статоры бывают трех типов:

• С открытыми пазами — пазы прямоугольного сечения, в них требуется дополнительная фиксация витков обмоток; • С полузакрытыми (клиновидными) пазами — пазы суживаются кверху, поэтому витки обмоток фиксируются вставкой изоляционных клиньев или кембриков (трубок из ПВХ);

• С полузакрытыми пазами для обмоток с одновитковыми катушками — пазы имеют сложное сечение под укладку одного или двух витков провода большого диаметра или провода в виде широкой ленты.

По схеме укладки обмоток статоры бывают трех типов:

• С петлевой (петлевой распределенной) схемой — провод каждой обмотки укладывается в пазы сердечника петлями (обычно один виток укладывается с шагом в два паза, в эти пазы укладываются витки второй и третьей обмоток — так обмотки приобретают сдвиг, необходимый для генерации трехфазного переменного тока); • С волновой сосредоточенной схемой — провод каждой обмотки укладываются в пазы волнами, обходя их то с одной, то с другой стороны, причем в каждом пазу лежит по два витка одной обмотки, направленных в одну сторону;

• С волновой распределенной схемой — провод также укладывается волнами, однако витки одной обмотки в пазах направлены в разные стороны.

При любом типе укладки каждая обмотка имеет шесть витков, распределенных по сердечнику.

Независимо от способа укладки провода, существует две схемы соединения обмоток:

• «Звезда» — в этом случае обмотки соединены параллельно (концы всех трех обмоток соединены в одной (нулевой) точке, а их начальные выводы свободны);
• «Треугольник» — в этом случае обмотки соединены последовательно (начало одной обмотки с концом другой).

При соединении обмоток «звездой» наблюдается более высокий ток, данная схема применяется на генераторах мощностью не более 1000 Вт, которые эффективно работаю на малых оборотах. При соединении обмоток «треугольником» ток снижается (в 1,7 раз относительно «звезды»), однако генераторы с такой схемой подключения лучше работают на высоких мощностях, а для их обмоток можно использовать проводник меньшего сечения.

Часто вместо «треугольника» используется схема «двойная звезда», в этом случае статор должен иметь уже не три, а шесть обмоток — по три обмотки соединяются «звездой», и две «звезды» подключаются к нагрузке параллельно.

Что касается характеристик, то для статоров наибольшее значение имеет номинальное напряжение, мощность и номинальный ток в обмотках. По номинальному напряжению статоры (и генераторы) делятся на две группы:

• С напряжением в обмотках 14 В — для транспортных средств с напряжением бортовой сети 12 В;
• С напряжением в обмотках 28 В — для техники с напряжением бортовой сети 24 В.

Генератор вырабатывает более высокое напряжение, так как в выпрямителе и стабилизаторе неизбежно происходит падение напряжения, а на входе в бортовую электросеть наблюдается уже нормальное напряжение в 12 или 24 В.

Большинство генераторов для автомобилей, тракторов, автобусов и прочей техники имеет номинальный ток от 20 до 60 А, для легковых автомобилей достаточно 30-35 А, для грузовиков — 50-60 А, для тяжелой техники выпускаются генераторы с током до 150 и более А. При этом мощность генераторов колеблется от 400 до 2500 Вт.

Принцип работы статора генератора

Работа статора и всего генератора основана на явлении электромагнитной индукции — возникновении тока в проводнике, который движется в магнитном поле или покоится в переменном магнитном поле. В автомобильных генераторах используется второй принцип — проводник, в котором возникает ток, покоится, а магнитное поле постоянно изменяется (вращается).

При запуске двигателя ротор генератора начинает вращаться, одновременно на его возбуждающую обмотку подается напряжение от аккумуляторной батареи. Ротор имеет многополюсный стальной сердечник, который при подаче тока на обмотку становится электромагнитом, соответственно, вращающийся ротор создает переменное магнитное поле.

Силовые линии этого поля пересекают статор, расположенный вокруг ротора.

Сердечник статора определенным образом распределяет магнитное поле, его силовые линии пересекают витки рабочих обмоток — в них за счет электромагнитной индукции генерируется ток, который снимается с выводов обмотки, поступает на выпрямитель, стабилизатор и в бортовую сеть.

При увеличении оборотов двигателя часть тока от рабочей обмотки статора подается на обмотку возбуждения ротора — так генератор переходит в режим самовозбуждения и уже не нуждается в стороннем источнике тока.

В процессе работы статор генератора испытывает нагрев и электрические нагрузки, также он подвергается негативным воздействиям окружающей среды. Это с течением времени может привести к ухудшению изоляции между обмотками и электрическому пробою. В данном случае статор нуждается в ремонте или полной замене. При регулярном техническом обслуживании и своевременной замене статора генератор будет служить надежно, стабильно обеспечивая автомобиль электрической энергией.

Еще в этом разделе

Источник: http://www.autoopt.ru/articles/products/22729780/