Генератор машины это: Автомобильный генератор — как работает, из чего состоит и устройство

Содержание

Автомобильный генератор - как работает, из чего состоит и устройство

Генератор - основной источник электроэнергии машины. Расскажем подробно как работает, из чего состоит и его устройство внутри. Информация подойдет для начинающих и опытных автолюбителей.

Как работает

При пуске двигателя автомобиля основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Генератор авто является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.

При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор.

В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться.

Привод и крепление

Привод осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Устройство и из чего состоит

Любой генератор автомобиля содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина находятся на крышках. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором.
Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а "компактной" конструкции - еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Статор генератора

1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - пазовый клин, 4 - паз, 5 - вывод для соединения с выпрямителем

Статор набирается из стальных листов толщиной 0.8...1 мм, но чаще выполняется навивкой "на ребро". При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов.
Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор генератора

а - в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные кольца; 5 - вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали. Но при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается.

На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел

Это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы

Применяются двух типов. Это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар.


Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы

Это радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец - обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колец - скользящая, со стороны привода - плотная.
Охлаждение генератора авто осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения.
Система охлаждения: а - устройства обычной конструкции; б - для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в - устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов "компактной" конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, встроенными внутрь корпуса. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут различаться, но принцип работы одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации - изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Автомобильный генератор – устройство и принцип работы генератора двигателя автомобиля

к списку всех статей
22.08.2014


Автомобильный генератор
– это источник электроэнергии и неотъемлемая часть устройства автомобиля. Принцип действия электрогенератора состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. Генератор автомобиля является основной частью генераторной установки, которая также включает в себя регулятор напряжения.
Исправные автогенераторы осуществляют бесперебойную подачу тока, который необходим для работы большинства автомобильных компонентов-электропотребителей: системы зажигания, бортового компьютера и других. Одновременно с этим автомобильный генератор поддерживает заряд аккумуляторной батареи. Состояние и мощность генератора напрямую влияют на надежность автомобиля и его и эксплуатационные характеристики.

Устройство и принцип работы генератора
Автомобильный генератор работает по принципу преобразования механической энергии в электрическую: вращение коленчатого вала двигателя генератор преобразует в электрический ток.Это происходит благодаря явлению электромагнитной индукции, т.е. возникновению переменного электрического напряжения при изменении магнитного потока, протекающего сквозь замкнутый контур.

В случае с автогенератором таким контуром выступает статор с медной обмоткой, внутри которого вращается ротор, представляющий собой магнит или совокупность магнитов.
Таким образом, основные элементы автогенератора – это статор, ротор и регулятор напряжения. В конструкции также присутствуют корпус из двух крышек, шкив для передачи энергии от двигателя посредством ремня генератора, диоды-выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный,щеточный узел и другие вспомогательные элементы.
Статор -статичный элемент генератора, состоящий из замкнутого железного магнитопровода с пазами, внутри которых находится медная обмотка. Именно эта обмотка накапливает мощность автогенератора при вращении ротора.Ротор же представляет собой стальной вал с обмоткой возбуждения, в которой образуется магнитный поток, и двумя стальными втулками, которые подводят поток к обмотке статора.
При повороте ключа в замке зажигания к обмотке возбуждения подводится ток, который обеспечивает первоначальное возбуждение и приводит к образованию электромагнитного поля.
Ротор вращается, получив привод от коленчатого вала двигателя с помощью ремня генератора, вращающего шкив. При вращении ротора магнитный поток в катушке попеременно меняет свое направление, так как напротив катушек оказываются то южный, то северный полюсы ротора. Вследствие этого внутри катушки возникает переменное напряжение, частота которого напрямую зависит от частоты вращения ротора и количества пар полюсов. Переменное напряжение с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, которое и подается к бортовой сети автомобиля.

Рекомендации по эксплуатации автогенератора

1. Устанавливая в свой автомобиль АКБ, или запуская двигатель от другого источника, убедитесь в том, что соблюдаете правильную полярность. В противном случае выйдет из строя выпрямитель автогенератора и возникнет угроза возгорания.
2. Необходимо отслеживать состояние электропроводки и состоянием контактов проводов, которые подходят к генератору автомобиля и регулятору напряжения. Слабый контакт может привести к образованию избыточного напряжения.

3. Стоит также следить за состоянием ремня генератора, так как в случае слабого натяжения генератор работает менее эффективно, в случае слишком тугого натяжения возможно разрушение подшипников.
4. Рекомендуем доверить установку генератора профессионалам из СТО во избежание возникновения непредвиденных проблем

Не упускайте важные события

к списку всех статей

Автомобильный генератор. Виды и устройство. Работа и особенности

Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.

Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и аккумуляторная батарея, которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.

Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.

Виды автогенераторов
Существует два вида генераторов, применяемых на автомобилях:
  1. Генератор постоянного тока на современных автомобилях не используется. Для его работы не требуется выпрямление тока. Ранее применялся на автомобилях Победа, ГАЗ-51 и некоторых других марках, выпущенных до 1960 года.
  2. Генератор переменного тока широко применяется на автомобилях в настоящее время. Первые такие генераторы были разработаны в Америке в 1946 году. Это более надежная и современная конструкция. На выходе генератора встроен полупроводниковый выпрямитель.
Устройство и работа

Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.

Автомобильный генератор постоянного тока

 

Такой автомобильный генератор имеет много недостатков:
  • Малая эффективность работы.
  • Недостаточная мощность.
  • Несовершенная схема подключения.
  • Необходим постоянный контроль.
  • Частое техническое обслуживание.
  • Малый срок службы.

Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.

Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие магнитное поле электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.

Автомобильный генератор переменного тока

Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.

Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.

На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.

Статор автогенератора состоит:

Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.

Ротор генератора состоит:

Автомобильный генератор имеет особенный вид системы полюсов ротора, состоящей из двух половин, имеющих выступы в виде клюва. На каждой половине имеется шесть полюсов, которые изготавливаются методом штамповки. Полюсные половины напрессовываются на вал. Между ними устанавливается втулка, на которой расположена обмотка возбуждения.Вал ротора обычно изготавливается из автоматной стали низкой твердости. Но при использовании роликового подшипника, который работает на конце вала со стороны задней крышки, вал изготавливают из твердой легированной стали, при этом цапфу вала подвергают закалке. Конец вала имеет резьбу, шпоночный паз для фиксации шкива.

В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.

Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.

Автомобильный генератор может оснащаться двумя типами щеток:
  1. Меднографитовые.
  2. Электрографитовые.

Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.

Узел выпрямления используется двух типов:
  1. Теплоотводящие пластины, в которые запрессованы силовые диоды выпрямителя.
  2. Конструкция с большими ребрами охлаждения, на которые припаиваются таблеточные диоды.

Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.

Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.

В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.

Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.

На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.

Регулятор напряжения

Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.

Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.

Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.

Работа генератора

При запуске двигателя автомобиля главным потребителем электричества является стартер. При этом сила тока может достичь нескольких сотен ампер. В таком режиме электрооборудование работает только от аккумулятора, который подвержен сильному разряду. После запуска мотора автомобильный генератор является основным источником питания.

Во время работы двигателя происходит непрерывная дозарядка аккумулятора и обеспечивается работа электрических потребителей, подключенных к бортовой сети автомобиля. Если генератор выйдет из строя, то аккумуляторная батарея быстро разрядится. После зарядки напряжение аккумулятора и генератора отличается незначительно, поэтому зарядный ток уменьшается.

При работе мощных электроприборов автомобиля и низких оборотах двигателя, общий ток потребления становится выше способности генератора, поэтому реле напряжения переключает питание на аккумулятор.

Крепление и привод

Генератор приводится в действие с помощью шкива двигателя через ременную передачу. Обороты вращения генератора зависят от диаметра шкива генератора и шкива коленвала двигателя.

Современные автомобили оснащены поликлиновым ремнем, так как он обладает большей гибкостью и может приводить в действие шкивы небольшого диаметра. Это позволяет получить большие обороты генератора. Ремень может натягиваться разными способами, в зависимости от марки автомобиля и конструкции натяжителя. Чаще всего в качестве натяжителя используют специальные ролики.

Неисправности
Автогенераторы представляют собой надежное устройство, однако у них также случаются некоторые неисправности, которые делятся на два вида:
  1. Механические неисправности чаще всего возникают вследствие износа деталей: шкива, приводного ремня, подшипников качения, меднографитных щеток. Такие неисправности легко обнаруживаются, так как возникают посторонние шумы, стуки со стороны генератора. Эти поломки устраняют путем замены изношенных деталей, так как восстановлению они не подлежат.
  2. Электрические неисправности возникают гораздо чаще. Они могут выражаться в замыкании обмоток статора или ротора, поломке регулятора напряжения, пробое выпрямителя и т.д. До выявления неисправностей такие поломки могут отрицательно повлиять на аккумуляторную батарею. Например, пробитый регулятор напряжения будет постоянно перезаряжать батарею. При этом нет особых внешних признаков. Это выявляется только с помощью замеров напряжения выхода генератора.

Электрические неисправности также устраняются путем замены неисправных деталей новыми. Замыкание в обмотках требует их перемотки, что значительно повышает стоимость ремонта. В торговой сети можно найти запчасти к генераторам, в том числе и корпус статора с обмотками.

Похожие темы:

Генератор в машине: что это такое?

Генератор в автомобиле (автомобильный генератор) представляет собой устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. В конструкции транспортных средств автогенератор является генератором переменного тока и выполняет следующие функции:

  • обеспечение зарядки АКБ;
  • питание всех электросистем в авто после запуска ДВС;

Автомобильный генератор зачастую расположен в подкапотном пространстве, так как приводится в действие от коленвала двигателя. По этой причине решения устанавливаются спереди по отношению к силовому агрегату. На большинстве современных авто привод генератора выполнен в виде ременной передачи. Модели транспортных средств, которые оснащены гибридным двигателем, а также некоторые авто с системой start-stop, имеют особое устройство генератора, так как в подобных машинах он одновременно является стартером.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое автомобиль гибрид. Из этой статьи вы узнаете о принципе работы и конструктивных особенностях силовой установки на гибридных авто. 

Содержание статьи

Устройство автомобильного генератора: особенности конструкции

Генераторы в автомобилях могут отличаться по размерам и схемам реализации тех или иных устройств (корпус генератора, привод и т.д.). Также под капотом решение может иметь различные места установки. Общими в устройстве являются следующие элементы:

  • ротор;
  • статор;
  • наличие щеточного узла;
  • выпрямительный блок;
  • регулятор напряжения;

Указанные составные части находятся в корпусе. Ключевыми параметрами генераторов для автомобилей являются следующие номинальные показатели: напряжение, ток, частота вращения, самовозбуждение на определенной частоте, КПД устройства.

Показатель номинального напряжения может составлять от 12 до 24 В, что зависит от устройства электросистемы транспортного средства. Номинальным током считается максимальный ток, который устройство отдает при условии номинальной частоты вращения на отметке 6 тыс. об/мин. Данные особенности представляют так называемую токоскоростную характеристику. Параллельно с номинальными показателями при выборе следует учитывать:

  • минимально возможную рабочую частоту вращения, а также минимальный ток;
  • максимальную частоту вращения и максимальный ток;

Теперь о самом устройстве. Корпус является парой крышек, которые стягиваются болтами. Наиболее частым материалом изготовления крышек является алюминиевый сплав, который не магнитится, обеспечивает малый вес и хорошее рассеивание тепловой энергии (теплоотдачу). В корпусе дополнительно выполнены отдельные прорези для вентиляции, а также имеется крепежный элемент для установки и фиксации генератора.

  1. Задачей ротора является то, что он создает магнитное поле, которое вращается. Данная функция реализуется путем размещения на валу ротора специальной обмотки (обмотка возбуждения), которая находится между двух полюсных половин. Параллельно с этим на каждой из указанных половин выполнены выступы. На вал ротора также установлена пара контактных колец, которые выполнены из меди, латуни или стали. Через указанные кольца питание подается на обмотку, а сами контакты обмотки прикреплены к кольцам посредством пайки.

    Необходимо добавить, что вал ротора также является местом установки вентилятора-крыльчатки и приводного шкива. Сам ротор вращается на подшипниках. Подшипники могут быть как шарикового, так и роликового типа в области контактных колец, что зависит от индивидуальных особенностей конструкции.

  2. Следующим элементом конструкции генератора в машине является статор. Данное решение имеет стальной сердечник, набранный из пластин, а также обмотки. Статор создает переменный электроток. Обмотки наматываются в специальные пазы сердечника. Так как обмоток статора три, это позволяет создать трехфазное соединение. Обмотки могут быть уложены в пазы различными способами: так называемой «петлей» или «волной». Что касается соединения между собой, концы обмоток могут соединяться в одном месте, в то время как другие играют роль выводов. Вторым вариантом является кольцевое соединение обмоток последовательно, что позволяет получить выводы в точках соединения.
  3. Давайте взглянем на щеточный узел (щетки). Данный элемент позволяет передать на контактные кольца ток возбуждения. Элемент состоит из пары графитовых щеток, прижимных пружин щеток и устройства для фиксации щеток (щеткодержателя). Отметим, что сегодня на «свежих» машинах ставят щеткодержатель, который образует единую конструкцию с еще одним элементом. Речь идет о конструкции, которая предполагает совмещение регулятора напряжения и щеткодержателя.
  4. Выпрямительный блок является преобразователем напряжения. Указанный блок преобразует синусоидальное напряжение, которое производит генератор, в напряжение постоянного тока. Выпрямитель состоит из пластин, задачей которых является отвод тепла. На пластинах выпрямителя также установлены специальные диоды, которые являются полупроводниковыми. Диоды устанавливаются по паре на фазы, а также по одному на «пюсовой» и «минусовой» выводы генератора. Всего получается 6 силовых диодов.
  5. Регулятор напряжения обеспечивает подачу тока со стабильным напряжением. Напряжение ограничено заданными рамками. Отметим, что генераторы на современных моделях авто имеют электронный регулятор напряжения. Такие регуляторы дополнительно делятся на гибридные и интегральные.

    Постоянно меняющаяся частота вращения коленвала и нагрузка в процессе эксплуатации двигателя требует постоянной стабилизации напряжения. Напряжение стабилизируется в автоматическом режиме посредством того, что оказывается влияние на ток, протекающий в обмотках возбуждения. Задачей регулятора является то, что устройство управляет импульсами электротока, точнее, частотой указанных электрических импульсов. Также регулятор определяет время (продолжительность) импульсов.

Еще одной функцией регулятора напряжения является изменение напряжения, которое необходимо для эффективной подзарядки АКБ с учетом наружной температуры. С понижением температуры за бортом устройство подает больше напряжения на аккумулятор.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как проверить реле регулятор генератора. Из этой статьи вы узнаете о доступных способах проверки устройства в том случае, если аккумулятор не заряжается от генератора или наблюдаются различные сбои в процессе зарядки АКБ.

Что касается привода генератора, данное решение представляет собой ременную передачу (с использованием клиновых или поликлиновых ремней), посредством которой вращается ротор. Ротор генератора по частоте вращения крутится до 3 раз быстрее самого коленвала. Добавим, что на современных авто используется поликлиновый ремень.

Также следует отметить, что на некоторых моделях автомобилей может быть установлен генератор индукторного типа. Индукторный генератор означает то, что в его устройстве отсутствуют щетки, местом установки обмотки является статор. Ротор такого генератора без щеток изготовлен из железных пластин небольшой толщины. Материалом для изготовления пластин выступает трансформаторное железо. Работает индукторный генератор по принципу того, что происходить изменение магнитной проводимости в воздушном зазоре, который присутствует между статором и ротором.

Как работает генератор автомобиля

Детальное рассмотрение функций отдельных составных элементов  в устройстве генератора позволяет получить представление о принципах работы всего устройства. Водитель осуществляет поворот ключа в замке зажигания, после чего электричество от аккумулятора проходит через щетки генератора и контактные кольца, попадая на обмотку возбуждения. В результате на обмотке создается магнитное поле.

Стартер автомобиля начинает вращать коленчатый вал двигателя. От коленвала через ременной привод начинает вращаться и ротор генератора. Магнитное поле в области ротора усиливается на обмотках статора. В результате на выводах указанных обмоток отмечается возникновение переменного напряжения. Когда ротор генератора раскрутится до определенной частоты, генератор начнет работать в режиме самостоятельного возбуждения. Другими словами, после запуска двигателя, что вызывает необходимое раскручивание ротора генератора, обмотка возбуждения начинает питаться уже от генератора, а не от АКБ.

Создаваемое генератором переменное напряжение превращается в постоянное благодаря работе выпрямительного блока.  Электрический ток от генератора питает бортовую сеть автомобиля, обеспечивает работу системы зажигания и других энергопотребителей.  Также от генератора поступает ток для зарядки аккумулятора. В случае изменения частоты вращения коленвала и нагрузки подключается регулятор напряжения, определяя то время, на которое необходимо включить обмотки возбуждения с учетом тех или иных условий. Если частота вращения генератора растет и нагрузка падает, тогда временной промежуток активации обмотки возбуждения сокращается. При увеличении нагрузки и уменьшении оборотов регулятор увеличивает время включения обмоток.

Необходимо добавить, что если потребители используют больше электричества, чем способен выработать автомобильный генератор, тогда автоматически задействуется аккумулятор. Следить за состоянием генератора можно при помощи лампы контроля заряда на приборной панели. Указанная лампа чаще всего представляет собой пиктограмму в виде АКБ. Загорание лампы указывает на то, что батарея от генератора не заряжается. Возможными причинами может быть обрыв поликлинового ремня, выход из строя реле-регулятора генератора и т.д.

Читайте также

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 – 14,2 вольта.

Содержание статьи

Устройство автомобильного генератора

Основные части генератораГенератор в разрезеСтатор и ротор

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор – вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения – на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряженияКонструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор (“таблетка”) и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, – они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях – “классическом”, с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как “компактные” генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости (“помпой”). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

  • энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
  • передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
  • габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена “иномарочного” генератора отечественным потребует замены кронштейна;
  • электрические схемы генераторных установок аналогичны.

Неисправности автомобильного генератора

ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА ПРИЧИНА СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания Разряжен либо неисправен аккумулятор Зарядить или заменить аккумулятор
Перегорела лампа на приборной панели Заменить
Нет контакта провода массы с задней частью генератора Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью Проверить и, если требуется, заменить разъемы
Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам (“зависли” либо износились) Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
Дефект регулятора напряжения Заменить регулятор напряжения
Сильный износ роторных колец Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
Обрыв обмоток ротора генератора Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Обрыв диодов диодного моста Проверить и заменить диодный мост
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Неисправность диодного моста или обмотки статора Проверить и заменить диодный мост или обмотку
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании Короткое замыкание диода Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает Неисправность реле регулятора напряжения Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

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

  1. Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
  2. Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте!!! Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
  3. “Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
  4. “Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
  5. Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
  6. “Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

принцип работы, устройство, схема подключения, назначение

Для питания бортовой сети транспортного средства предусмотрено два источника тока. И водителю очень важно разбираться в принципах работы автомобильного генератора, который наряду с аккумуляторной батареей, предназначен для обеспечения энергией электрооборудования машины.

К надёжности и стабильности устройств такого рода предъявляются жесткие требования.

В Российской Федерации производимое и используемое электрооборудование должно соответствовать ГОСТ Р 52230-2004. Документ устанавливает общие технические условия, которые распространяются и на стартерные аккумуляторы автомобилей. Упомянутый национальный стандарт полностью соответствует международным нормативам, что позволяет использовать на отечественных машинах компоненты иностранного производства.

На заре автомобилестроения и вплоть до 60-х годов прошлого века в бортовых сетях использовались генераторы постоянного тока — капризные и маломощные. С появлением полупроводниковых (селеновых и кремниевых) выпрямителей на машины стали ставить агрегаты переменного тока. Они втрое меньше по массе и при той же нагрузке обеспечивают более высокую стабильность выходного тока.

Для чего в автомобиле нужен генератор?

Генератор используется для поддержания в бортовой сети определенных напряжения и тока. Основное назначение генератора автомобиля состоит в обеспечении устойчивого питания электрооборудования при работающем двигателе – в частности, для:

  • Заряда аккумулятора.
  • Питания всех потребителей электрического тока в нормальных условиях.
  • Питания потребителей совместно с АКБ при экстремальной эксплуатации.

Применение автомобильного генератора позволяет восстанавливать заряд аккумулятора, который расходуется на запуск двигателя при помощи стартера. При этом напряжение в бортовой сети пребывает в строго установленных пределах, превышающих электрохимический потенциал пластин батареи.

Разобравшись в вопросе, для чего нужен генератор в автомобиле, необходимо понять, что в случае отказа агрегата двигатель проработает еще какое-то время за счет аккумулятора. Продлить этот период можно, отключив все второстепенные потребители: вентилятор отопителя, кондиционер, аудиосистему. По исчерпании заряда батареи двигатель заглохнет.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Трехфазные электроагрегаты переменного тока, устанавливаемые на современных машинах, могут быть 2-х видов: стандартный и компактный. Общее устройство автомобильных генераторов 2-х видов одинаково - они состоят из следующих элементов:

  • Шкива с валом и подшипниками.
  • Ротора с контактными кольцами.
  • Обмоток статора.
  • Корпуса генератора.
  • Регулятора напряжения.
  • Выпрямительного устройства.
  • Щеточного узла.

Конструкции автомобильных генераторов различаются только особенностями компоновки. При одинаковых электрических параметрах стандартные агрегаты значительно крупнее малоразмерных. Компактность обеспечивается за счет использования современных материалов и технологий.

Вот из чего состоит электрогенератор и какие функции выполняют его компоненты:

  • Шкив обеспечивает передачу вращения от коленвала на ротор с помощью ремня.
  • Корпус генератора имеет две крышки (переднюю, заднюю) и нужен для соединения элементов в единую конструкцию. На наружной поверхности размещены кронштейны, с помощью которых устройство крепится на двигателе.
  • Ротор представляет собой вал, на котором установлены обмотки возбуждения и контактные кольца из электротехнической меди.
  • Статор включает в себя магнитопровод из пакета стальных пластин, в которых вырезаны фигурные пазы. В них уложены трехфазные обмотки из одножильного медного провода, где и генерируется ток.
  • Регулятор напряжения изготавливается в виде отдельного блока или комбинируется со щеточным узлом. Основное назначение — управление работой генератора путем изменения тока в обмотке возбуждения.
  • Выпрямительное устройство по схеме Ларионова состоит из двух частей: алюминиевых теплоотводов, в каждый из которых запрессовано по три силовых диода. Вентили обеспечивают преобразование переменного напряжения в постоянное, что используется в бортовой сети для питания электрооборудования.
  • Передача напряжения на обмотку возбуждения производится через специальный узел и цилиндрические контактные кольца. Щетки делаются из специальных сортов графита и устанавливаются в держателе с направляющими, изготовленными из диэлектриков. Для обеспечения плотного контакта они подпружинены, а напряжение на них подается по проводу, запрессованному в основание.

Разбираясь с устройством генератора современного автомобиля, следует выделить в нем механическую и электрическую часть. Первая (к которой относятся шкив и два подшипника ротора) обеспечивает его вращение в корпусе. Вторая часть собственно генерирует электрический ток для запитывания бортовой сети. Описываемая схема автомобильного генератора впервые была применена в изделиях американской фирмы «Невиль» в 1946 году. Такими устройствами комплектовались военные машины и автобусы.


Основные параметры генератора

Основные номинальные параметры определяются исходя из технических требований к конструкции конкретной модели транспортного средства:

  • Напряжение. В соответствии с ГОСТ 52230-2004 выбирается из диапазона от 7,14 и до 28 В.
  • Ток отдачи.
  • Частота возбуждения и самовозбуждения.

Токоскоростная характеристика определяет зависимость номинального тока генератора от частоты его вращения. Напряжение в бортовой сети легковых и коммерческих автомобилей, а также автобусов составляет 12 В, особо мощных и специальных машин — 24 В. Максимальный ток отдачи определяется при частоте вращения ротора в 6 000 мин-1.

Еще одна важнейшая характеристика данного агрегата — КПД. Для современных моделей этот показатель находится на уровне 50-60%.


Как работает автомобильный генератор?

Устройство начинает функционировать только после запуска двигателя стартером, который запитывается напрямую от аккумуляторной батареи. Ключевой принцип работы генератора автомобиля состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. На коленчатом валу силового агрегата установлен шкив, который раскручивает через ременную передачу установленный на необслуживаемых подшипниках ротор.

Питание обмотки возбуждения, расположенной на вращающемся якоре, осуществляется от аккумулятора через щеточный узел и контактные кольца. Для защиты батареи от саморазряда подключение производится через специальный выпрямитель, состоящий из трех диодов. Величина напряжения в этой цепи регулируется электронным или электромеханическим стабилизатором, интегрированным или выполненным в виде отдельного устройства.

Вращающийся якорь создает электромагнитные поля, которые индуцируют в обмотках статора переменный ток. Он поступает на выпрямитель, представляющий собой блок диодов. В него входят шесть вентилей: по три отрицательных и положительных. Они обеспечивают преобразование фазного напряжения в линейное. Соединение обмоток генератора осуществляется по схеме «треугольника» или «звезды». В первом случае величина тока в 1,7 раза ниже, нежели во втором. Треугольник применяется на моделях авто повышенной мощности.

Описываемый принцип действия автомобильного генератора обеспечивает поддержание в бортовой сети напряжения в диапазоне от 13,9 до 14,5 В. Точная величина зависит от частоты вращения коленчатого вала и уровня нагрузки. Потребители (например, аккумулятор) к электроагрегату подключаются через вывод «В+».

Для чего в генераторе регулятор напряжения?

При изменении частоты оборотов коленчатого вала и соответственно ротора в бортовой сети могут возникнуть скачки напряжения, которые негативно сказываются на работе потребителей. Скачки устраняются за счет ограничения тока возбуждения, передаваемого через щетки с регулятора напряжения на ротор. Управление осуществляется путем изменения времени подключения обмотки якоря в зависимости от нагрузки на бортовую сеть.

Если возникает неисправность регулятора или повреждение щеточного узла и контактных колец, возможен недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи. Длительная эксплуатация машины с таким дефектом приведет к выходу из строя АКБ.

Неисправность генератора можно определить по индикатору на панели приборов. Горение лампочки заряда аккумулятора после запуска говорит о недостаточном напряжении в сети, а мигание указывает на превышение.

Заключение

Даже самое общее представление об устройстве и принципах работы автомобильного генератора может помочь избежать неисправностей электрооборудования. Генератор начинает работать после запуска двигателя и выполняет функции основного источника тока в автомобиле.

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо тщательно следить за натяжением приводного ремня, которое влияет на положение генератора. На ряде современных автомобилей агрегат закреплен прочно, и изношенный клиновый или поликлиновый ремень необходимо сразу менять. Поддержание генератора в исправном состоянии позволит избежать крупных трат на капитальный ремонт авто.

Как правильно подобрать автомобильный генератор?

Генератор – один из важнейших компонентов современной машины, ведь именно он снабжает всю систему автомобиля электрическим током. Особая важность этого агрегата проявляется чаще всего осенью и зимой. В это время автомобилю в принципе приходится тяжело, но не все знают, что уделять больше внимания, чем обычно нужно не только правильной резине и омывающей жидкости. Многим знакома ситуация, когда утром после морозной ночи автомобиль не заводится. Одна из самых распространенных причин такого поведения авто - неисправность генератора.

Автомобильный генератор - устройство, которое заряжает аккумулятор и обеспечивает электрическим током все системы автомобиля. В машинах используют генераторы переменного тока, потому что они дешевле, компактнее и надежнее, чем генераторы постоянного тока. Агрегат вырабатывает переменный ток, который при помощи диодного моста преобразовывается в постоянный, и питает все системы автомобиля.

Для нормальной работы авто должно получать стабильное напряжение 14 В. Для того, чтобы поддерживать напряжение на нужном уровне, в каждом генераторе есть регулятор.

Генератор СтартВОЛЬТ с оригинальной упаковкой

Генератор состоит из следующих основных узлов:

- передняя и задняя крышки;
- статорная обмотка;
- ротор с обмоткой возбуждения;
- диодный мост;
- конденсатор;
- крышка защитная;
- подшипники;
- шкив.

Схема генератора в сборе

Как понять, что генератор пора ремонтировать или менять?

Если автомобиль не заводится - это крайняя стадия неисправности генератора, а первые “звоночки” были еще раньше. Среди явных признаков неисправностей отмечают:

индикация лампа ошибки АКБ;
снизилась яркость галогенных фар;
снизилась яркость приборной панели при низких оборотах двигателя;
на приборной панели горят сразу несколько ламп, сообщающих об ошибках.

Если автомобиль не заводится, а из-под капота раздаются щелчки втягивающего реле, не спешите менять генератор - вполне возможно, что из строя вышел сам аккумулятор.

Яркость подсветки приборной панели

Как проверить исправность генератора?

Если есть сомнения, можно поехать в автосервис и провести диагностику. Проще и быстрее купить мультиметр и сделать диагностику самостоятельно. Переведите мультиметр в режим замера напряжения и постоянном токе и коснитесь клемм проводов АКБ. Нормальные показатели напряжения находятся в диапазоне от 13,8 до 14,8 В. Если цифра меньше нижней границы, то с генератором могут быть проблемы.

Тем же прибором коснитесь контакта генератора с маркировкой «30» («B+») чтобы измерить напряжение на выходе. Цифры там должны быть такими же - 13,8 до 14,8 В. Если у вас есть амперметр, замерьте силу тока на выходе генератора в разных условиях:

на холостых оборотах;
с обогревом сидений и стекол;
с включенным кондиционером;
при увеличении количество оборотов двигателя.
Полностью исправный генератор должен выдавать одинаковые показатели тока вне зависимости от условий.

Замеры напряжения на клеммах АКБ

Цена-качество

Ездить с неисправным генератором себе дороже - в какой-то момент ваш двигатель просто не заведется. Значит нужно покупать новый. Следующий вопрос - какой генератор покупать? Есть вариант купить оригинальную деталь, которая считается за «эталон», а по цене значительно дороже аналогов. Можно купить аналог штатного генератора - сейчас на рынке их огромное количество на любой кошелек.

Купить самый дешевый - сыграть в «русскую рулетку»: если повезет, то генератор проработает хоть какое-то время, а при худшем раскладе его даже не получится установить в автомобиль. Увы, не все производители проводят контроль размеров запасных частей на соответствие оригиналу. Экономия, конечно, вещь хорошая, но не в случае со сложными техническими продуктами, от которых зависит работа всего автомобиля.

На что обратить внимание при выборе?

Есть ряд деталей, на которые нужно обращать внимание перед покупкой генератора. В первую очередь смотрите на упаковку:

1) обязательно наличие адресов поставщика и производителя на коробке - если, конечно, им нечего скрывать;
2) информация о сертификации товара (СТР, ЕАС, ISO) - товар должен соответствовать техническим стандартам. Если сертификата нет, генератор покупать не стоит;
3) информация о гарантии: с какого момента она считается и какой срок составляет. Например, гарантия производителя «СтартВОЛЬТ» на генераторы действует 2 года с момента продажи, но есть случаи, когда срок считается с момента производства;
4) информация об оригинальных кодах товара и его применяемости к вашей модели автомобиля - будет неприятно, если после покупки вы узнаете, что он вам не подходит;
5) собственная система идентификации запчастей - у добросовестных производителей есть собственные уникальные номера деталей для конкретных моделей авто: например, генератор «СтартВОЛЬТ» для а/м ВАЗ 2110 имеет фирменное обозначение производителя LG 0110;
6) наличие в коробке уплотнителя или вкладышей для защиты от механических повреждений.

Проверяйте комплектность товара до его покупки. В коробке должны быть:

гарантийный талон – без него вы не сможете вернуть некачественный товар в магазин или напрямую производителю;
дополнительные документы, среди которых паспорт изделия, инструкция, результаты тестов или рекламная продукция. Чем больше документов, тем больше информации можно получить о продукте;
отдельные модели генераторов дополнительно комплектуются отдельными крепежными элементами (например, кронштейн крепления генератора). Если их нет, установить генератор будет крайне проблематично.

Упаковка генератора «СтартВОЛЬТ» с документами

Достаньте генератор из коробки и проведите визуальный осмотр:

любые сколы, царапины и прочие дефекты недопустимы - поврежденный товар покупать нельзя. Последствиями использования такой запчасти станет ее полное разрушение в процессе работы;
необходимо осмотреть и проверить затяжку основного крепежа генератора хотя бы на ощупь. Обратите внимание, что перед установкой изделия не нужно проверять затяжку второй (наружной) гайки выводного болта генератора, если таковой имеется (вывод В+) – их специально не затягивают чтобы подключать изделие было проще;
проверните шкив и послушайте, нет ли посторонних шумов при его вращении. Шум говорит о некачественной сборке, такой товар покупать, а уж тем более использовать нельзя;
в некоторых магазинах есть специальное оборудования для проверки. чтобы потом не “кусать локти”, и лучше потратить немного времени и провести проверку на специализированном стенде.

Сделал дело - катайся смело!

Поменять генератор не так-то просто. Можно сделать это и самому, если есть инструкция и какой-никакой опыт, или обратиться к специалистам. В любом случае, если вы купили качественный товар от проверенного производителя, да еще и с гарантией, можете быть спокойны за свой автомобиль - впереди не одна спокойная зима.

Преимущества генераторов «СтартВОЛЬТ»:

полная аутентичность штатным изделиям по габаритным размерам и выходным характеристикам;
100%-й двойной выходной контроль каждого генератора на специализированном стенде проверки D&V;
в комплект каждого генератора входит Индивидуальный технический паспорт, отражающий все реальные выходные характеристики каждого генератора;
взаимозаменяемость с оригиналом всех ключевых узлов – диодный мост, регулятор напряжения, подшипники и т.д.;
расширенный срок гарантии – 2 года с момента продажи;
расширенная идентификация: для удобства специализированных сервисных станций приводятся номера не только ОЕМ-номера, но и cross-reference основных аналогов – для быстрой идентификации знакомых популярных моделей.

Ознакомиться со всем ассортиментом генераторов и другой автоэлектрики от «СтартВОЛЬТ» вы можете здесь.

Подписывайтесь на наш Youtube-канал
Читайте нас на Яндекс. Дзен
Скачивайте наше приложение для IOS и Android - весь каталог продукции в вашем смартфоне!

* - Партнерский материал

Электрогенератор | инструмент | Британника

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость.Механическая энергия может поступать из нескольких источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Практически все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное изменение полярности в секунду).Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основная причина выбора переменного тока для электрических сетей заключается в том, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд).Конкретная используемая форма переменного тока представляет собой синусоидальную волну, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Синусоидальная волна.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения.Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора. На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор простейшего генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока.В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора. Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки.Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже. Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Конструкция ротора генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора.Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора спроектирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °.Напряжение, индуцированное в катушке статора, которое охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Таким образом, требуемая частота вращения ротора для частоты 60 Гц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов. Возможные значения скорости вращения ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f - частота, а p - количество полюсов.

Электрические генераторы | Как работают генераторы

Какие части электрического генератора?

Генератор состоит из девяти частей, и все они играют роль в передаче энергии туда, где она больше всего нужна. Детали генератора:

  1. Двигатель. Двигатель подает энергию на генератор. Мощность двигателя определяет, сколько электроэнергии может обеспечить генератор.
  1. Генератор . Здесь происходит преобразование механической энергии в электрическую.Генератор, также называемый «genhead», содержит как движущиеся, так и неподвижные части, которые работают вместе, создавая электромагнитное поле и движение электронов, которые генерируют электричество.
  1. Топливная система . Топливная система позволяет генератору производить необходимую энергию. Система включает топливный бак, топливный насос, трубопровод, соединяющий бак с двигателем, и возвратный трубопровод. Топливный фильтр удаляет мусор до того, как он попадет в двигатель, а форсунка нагнетает топливо в камеру сгорания.
  1. Регулятор напряжения . Этот компонент помогает контролировать напряжение вырабатываемой электроэнергии. Это также помогает преобразовать электричество из переменного тока в постоянный, если это необходимо.
  1. Системы охлаждения и выхлопа . Генераторы выделяют много тепла. Система охлаждения предотвращает перегрев машины. Выхлопная система направляет и удаляет дымовую форму во время работы.
  1. Система смазки . Внутри генератора много маленьких движущихся частей.Очень важно смазать их соответствующим образом моторным маслом, чтобы обеспечить бесперебойную работу и защитить их от чрезмерного износа. Уровни смазки следует проверять регулярно, каждые 8 ​​часов работы.
  1. Зарядное устройство . Батареи используются для запуска генератора. Зарядное устройство для батареи - это полностью автоматический компонент, который обеспечивает готовность батареи к работе в случае необходимости, подавая на нее постоянное низкое напряжение.
  1. Панель управления .Панель управления контролирует все аспекты работы генератора от скорости запуска и работы до выходов. Современные устройства даже способны определять падение или отключение питания и могут запускать или выключать генератор автоматически.
  1. Основная сборка / рама . Это корпус генератора. Это та часть, которую мы видим; структура, которая держит все это на месте.

Какое топливо нужно для электрогенераторов?

Современные электрические генераторы доступны во многих вариантах заправки топливом.Дизель-генераторы - самые популярные промышленные генераторы на рынке. К бытовым генераторам чаще всего относятся: генераторы природного газа или генераторы пропана, в то время как портативные генераторы меньшего размера обычно работают на бензине, дизельном топливе или пропане. Некоторые генераторы могут работать на двух видах топлива и работают как на бензине, так и на дизельном топливе.

Топливные баки генератора

Топливная система обеспечивает генератор необходимым сырьем для выработки электроэнергии, инициируя процесс внутреннего сгорания.Без топлива не может происходить горение, и генератор не может преобразовывать механическую энергию в электрическую. Топливо для генератора необходимо хранить на месте, чтобы генератор можно было сразу же запустить в работу, когда это необходимо.

В зависимости от типа генератора и его применения топливные баки могут быть установлены на раме генератора или могут быть внешними баками, расположенными далеко от самого генератора. Как правило, чем больше генератор и чем дольше он должен работать, тем больше топливный бак.Топливо для генератора хранится в баках разной емкости, в зависимости от предполагаемого использования генератора и требуемой мощности. Танки можно размещать над землей, под землей или под базой. Резервуары вспомогательной базы предназначены для хранения менее 1000 галлонов топлива и расположены над землей, но ниже основания генераторной установки.

Надземные и подземные резервуары для хранения топлива генератора - лучший выбор для нужд большой емкости. Подземные резервуары для хранения дороже в установке, но они, как правило, служат дольше, поскольку защищены от непогоды.У обоих типов резервуаров для хранения топлива есть свои плюсы и минусы, но вы не будете одиноки в принятии решения. Топливные баки генераторов и топливные системы генераторов должны соответствовать нескольким требованиям и допускам, прежде чем их можно будет установить, независимо от того, предназначена ли установка для жилого или коммерческого использования.

Основной кодекс, регулирующий топливные баки генератора в Соединенных Штатах, - это Кодексы и стандарты Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), в частности разделы NFPA 30 и NFPA 37. Таким образом, все запросы на топливный бак генератора должны подаваться в Государственную пожарную службу. Маршалла для утверждения.

Чтобы определить минимальную требуемую емкость топливного бака, вам нужно подумать о том, как вы собираетесь использовать генератор. В случае кратковременных или редких отключений электроэнергии может быть приемлемым резервный генератор с меньшим резервуаром для хранения, однако вам нужно будет наполнять резервуар чаще, чем вам нужно будет пополнять резервуары большего размера. Резервуары большего размера могут потребоваться, если вы планируете снабжать энергией крупный коммерческий объект основным генератором или если вы подвержены длительным и частым перебоям в подаче электроэнергии.

Ваш поставщик генератора может помочь вам определить оптимальный размер топливного бака, чтобы у вас было достаточно топлива, когда оно вам понадобится. Еще одна вещь, о которой следует помнить как при покупке генератора, так и при выборе топливного бака для генератора, - это стоимость и доступность топлива в вашем регионе. Перед покупкой генератора рекомендуется поговорить с местными поставщиками топлива, чтобы получить лучшее представление о стоимости и логистике, связанных с получением топлива для генератора.

Выхлопные системы генераторов и средства контроля выбросов

Поскольку машины, работающие на ископаемом топливе и работающие непрерывно, даже если это время работы нестабильно, генераторы должны быть оснащены компонентами для их охлаждения и фильтрации выбросов.Системы охлаждения и вентиляции генераторов снижают и отводят тепло различными способами:

  • Вода. Для охлаждения компонентов генератора можно использовать воду. Этот тип системы охлаждения обычно ограничен конкретными ситуациями или очень большими установками мощностью 2250 кВт и выше.
  • Водород. Водород - очень эффективный хладагент, который используется для поглощения тепла, выделяемого работающим генератором. Тепло передается теплообменнику и вторичному охлаждающему контуру, которые часто расположены в больших местных градирнях.
  • Радиаторы и вентиляторы. Генераторы меньшего размера охлаждаются за счет комбинации стандартного радиатора и вентилятора.

Пары, выделяемые генераторами, аналогичны выхлопным газам других бензиновых или дизельных двигателей. В их состав входят токсичные химические вещества, такие как углекислый газ, который необходимо отфильтровать и удалить из выбросов. Выхлопная система генератора справляется с этой задачей.

Выхлопные трубы подсоединены к двигателю, где они направляют дым вверх, наружу и от генератора и установки.Труба выходит за пределы здания, в котором находится генератор, и должна заканчиваться далеко от дверей, окон и других зон забора воздуха.

Помимо выхлопных систем, некоторые генераторы подлежат федеральному контролю за выбросами. Контролируемые выбросы генератора: оксид азота (NOx), углеводороды, оксид углерода (CO) и твердые частицы.

В целом аварийные генераторы и генераторы, которые работают менее 100 часов в год, не подпадают под федеральные требования по выбросам от генераторов, однако постоянно установленные основные генераторы и резервные генераторы подчиняются федеральным требованиям по выбросам в соответствии с тремя правилами EPA:

  • Национальный стандарт выбросов опасных загрязнителей воздуха (NESHAP) - для поршневых двигателей внутреннего сгорания (RICE). 40 Свод федеральных правил, часть 63, подраздел ZZZZ. Также известно как правило RICE.
  • New Source Performance Standards (NSPS) - Стандарты производительности для стационарных двигателей с искровым зажиганием . 40 CFR, часть 60, подраздел JJJJ. Также известно как правило NSPS с искровым зажиганием.
  • Стандарты характеристик стационарных двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия . 40 Свода федеральных правил, часть 60, подраздел IIII. Также известно как правило сжатия зажигания NSPS.

Хорошая новость заключается в том, что многие новые генераторы уже соответствуют стандартам выбросов от генераторов благодаря производственным усовершенствованиям. Старые генераторы могут быть заменены на устаревшие, что делает их освобожденными от федеральных правил и подчиняется только государственным и местным стандартам выбросов. Требования к контролю выбросов различаются в зависимости от производителя, размера генератора и даты производства, поэтому лучший способ определить ваши требования к выбросам - поговорить с продавцом или производителем генератора.

Для более глубокого изучения нормативов выбросов см. Этот официальный документ Cummins «Влияние нормативов выбросов Уровня 4 на энергетическую отрасль».

Панель управления генератора и автоматический переключатель резерва (АВР)

Одним из важнейших компонентов современных генераторов является панель управления генератором. Панель управления - это мозг генератора, а также пользовательский интерфейс генератора; точка, в которой вы будете получать доступ и управлять работой генератора.

Многие панели управления оснащены автоматическим переключателем резерва (АВР), который постоянно контролирует поступающую мощность. Когда уровень мощности падает или полностью отключается, ATS сигнализирует панели управления о запуске генератора.Аналогичным образом, когда поступающее питание восстанавливается, ATS сигнализирует панели управления о необходимости выключить генератор и повторно подключается к электросети.

В дополнение к круглосуточному мониторингу, панель управления генератором предоставляет менеджерам сайта обширную информацию:

  • Манометры двигателя предоставляют важную информацию об уровнях масла и жидкости, напряжении аккумуляторной батареи, частоте вращения двигателя и часах работы. Во многих генераторах панель даже автоматически отключает двигатель, когда обнаруживает проблему с уровнями жидкости или другими аспектами работы генератора.
  • Манометры генератора предоставляют ценную информацию о выходном токе, напряжении и рабочей частоте.

Какого рода обслуживание требует генератор?

Генераторы

представляют собой двигатели и требуют регулярного технического обслуживания двигателя для обеспечения надлежащей работы. Поскольку многие генераторы обеспечивают резервное питание в случае аварийных ситуаций, операторам крайне важно проводить регулярные проверки и инспекции своих генераторных установок, чтобы гарантировать, что машина будет работать по мере необходимости, когда это необходимо.

Лучшим планом обслуживания генератора является тот, который рекомендован производителем, но, как минимум, все планы обслуживания генератора должны включать регулярное и текущее:

  • Осмотр и снятие изношенных деталей.
  • Проверка уровней жидкости, включая охлаждающую жидкость и топливо.
  • Осмотр и чистка аккумуляторной батареи.
  • Проведение теста банка нагрузки на генераторе и автоматическом переключателе.
  • Проверка панели управления на точность показаний и индикаторов.
  • Замена воздушного и топливного фильтров.
  • Осмотр системы охлаждения.
  • Смазка деталей по мере необходимости.

Обязательно ведите журнал обслуживания для ведения записей. Включите все показания, уровни жидкости и т. Д., А также дату и показания счетчика моточасов генератора. Эти записи можно сравнить с будущими записями и использовать для помощи в обнаружении отклонений или изменений в работе, которые могут указать вам на скрытые проблемы, которые могут стать серьезными проблемами, если их не проверить.

Генераторы

могут прослужить десятилетия при правильном обслуживании. Эти простые небольшие вложения со временем окупятся за счет экономии на дорогостоящем ремонте или даже полной замене генератора. Если техническое обслуживание генератора не является делом, которым вы можете управлять самостоятельно, многие дилеры генераторов предлагают контракты на техническое обслуживание или могут порекомендовать квалифицированных специалистов по техническому обслуживанию, которые помогут вам поддерживать генератор в отличном состоянии год за годом. Это время и деньги, потраченные не зря, если они могут поддерживать ваш бизнес в рабочем состоянии при отключении электроэнергии.

Электрические машины - Генераторы - Описание и применение

Первичный источник всей электроэнергии в мире вырабатывается трехфазными синхронными генераторами, использующими машины с номинальной мощностью до 1500 МВт или более. Хотя разнообразие электрических генераторов не так велико, как большое разнообразие доступных электродвигателей, они подчиняются схожим правилам проектирования, и большинство принципов работы, используемых в электродвигателях различных классов, также применимы к электрическим генераторам.Подавляющее большинство генераторов - это машины переменного тока (генераторы переменного тока) с меньшим количеством генераторов постоянного тока (динамо).

Для большинства генераторов требуется какой-то способ управления выходным напряжением, а в случае машин переменного тока - метод управления частотой. Регулирование напряжения и частоты обычно осуществляется в очень больших машинах, несущих очень высокие токи, путем управления возбуждением генератора и скоростью первичного двигателя, который приводит в действие генератор.

Как и в случае с электродвигателями, максимальная мощность генератора определяется его максимально допустимой температурой.

Регулировка напряжения и частоты верна для незначительных отклонений в выходной мощности генератора, как указано выше, но большие изменения в потребляемой нагрузке (токе) могут быть компенсированы только путем регулировки крутящего момента первичного двигателя, приводящего в действие генератор, поскольку обычно в электрических машинах крутящий момент пропорционально току или наоборот.

  • Стационарный полевой синхронный генератор переменного тока
  • В генераторе стационарного поля статор в виде фиксированных постоянных магнитов (или электромагнитов, питаемых постоянным током) создает магнитное поле, и в обмотках ротора генерируется ток.

    Когда катушка ротора вращается с постоянной скоростью в поле между полюсами статора, ЭДС, генерируемая в катушке, будет приблизительно синусоидальной, фактическая форма волны зависит от размера и формы магнитных полюсов. Пиковое напряжение возникает, когда движущийся проводник проходит центральную линию магнитного полюса. Он уменьшается до нуля, когда проводник находится в пространстве между полюсами, и увеличивается до пика в противоположном направлении, когда проводник приближается к центральной линии противоположного полюса магнита.Частота сигнала прямо пропорциональна скорости вращения. Величина волны также пропорциональна скорости до тех пор, пока магнитная цепь не насыщается, когда скорость увеличения напряжения при увеличении скорости резко замедляется.

    • Скорость и частота генератора
    • Выходная частота пропорциональна количеству полюсов на фазу и скорости ротора так же, как у синхронного двигателя.См. Таблицу скорости двигателя.

    Выход переменного тока, генерируемый в роторе, может быть подключен к внешним цепям через контактные кольца и не требует коммутатора.

    Типичное применение - портативные генераторы переменного тока с выходной мощностью до 5 киловатт.

    Небольшие недорогие устройства, такие как домашние ветряные генераторы, обычно предназначены для работы на высокой скорости.Для заданных требований к управляемой мощности чем выше скорость, тем ниже требуемый крутящий момент. Это означает, что генератор может быть меньше и легче. Кроме того, высокоскоростному генератору требуется меньше полюсов, что упрощает конструкцию и снижает затраты.

  • Синхронный генератор переменного тока с вращающимся полем
  • Допустимая мощность щеточной машины обычно ограничена пропускной способностью токопроводящих колец в машине переменного тока (или даже в большей степени коммутатором в машине постоянного тока).Поскольку ток нагрузки генератора обычно намного выше, чем ток возбуждения, обычно желательно использовать ротор для создания поля и отключения питания генератора от статора, чтобы минимизировать нагрузку на контактные кольца.

    Путем замены неподвижных и подвижных элементов в приведенном выше примере создается генератор вращающегося поля, в котором вместо этого ЭДС генерируется в обмотках статора. В этом случае, в простейшей форме, поле создается постоянным магнитом (или электромагнитом), который вращается внутри фиксированной проволочной петли или катушки в статоре.Движущееся магнитное поле из-за вращающегося магнита ротора затем вызовет синусоидальный ток, протекающий в неподвижной катушке статора, когда поле движется мимо проводников статора. Если поле ротора создается электромагнитом, ему потребуется возбуждение постоянного тока, подаваемого через контактные кольца. Коммутатор не нужен.

    Если вместо одной катушки используются три независимых катушки или обмотки статора, разнесенные на 120 градусов по периферии машины, то на выходе этих обмоток будет трехфазный переменный ток.

    • Генератор обмоток серии
    • Классифицируются как генераторы с постоянной частотой вращения, они плохо регулируют напряжение и мало используются.

    • Шунтирующий генератор
    • Классифицируется как генератор постоянного напряжения, выходным напряжением можно управлять путем изменения тока возбуждения.У них достаточно хорошее регулирование напряжения во всем диапазоне скоростей машины.

    • Бесщеточное возбуждение
    • Машины с вращающимся полем используются на электростанциях большой мощности в большинстве национальных электросетевых систем мира. Мощность возбуждения поля, необходимая для этих огромных машин, может достигать 2,5% выходной мощности (25 кВт в 1.0 МВт), хотя это уменьшается по мере того, как эффективность увеличивается с увеличением размера, так что генератору 500 МВт требуется 2,5 МВт (0,5%) мощности возбуждения. Если напряжение возбуждения составляет 1000 Вольт, требуемый ток возбуждения будет 2500 Ампер. Обеспечение такого возбуждения через контактные кольца представляет собой техническую проблему, которую удалось преодолеть за счет выработки необходимой мощности внутри самой машины с помощью пилотного трехфазного стационарного генератора поля на том же валу. Переменный ток, генерируемый в обмотках пилотного генератора, выпрямляется и подается непосредственно на обмотки ротора для возбуждения основной машины.

    • Охлаждение
      КПД очень большого генератора может достигать 98% или 99%, но для генератора мощностью 1000 МВт потеря эффективности всего на 1% означает, что необходимо рассеять 10 мегаватт потерь, в основном в виде тепла. Чтобы избежать перегрева, необходимо соблюдать особые меры предосторожности при охлаждении, и обычно одновременно используются два вида охлаждения. Охлаждающая вода циркулирует через медные стержни в обмотках статора, а водород проходит через корпус генератора.Преимущество водорода состоит в том, что его плотность составляет всего около 7% от плотности воздуха, что приводит к меньшим потерям на ветер из-за того, что ротор взбивает воздух в машине, а его теплоемкость в 10 раз больше, чем у воздуха, что обеспечивает превосходную способность отвода тепла.
  • Генераторы переменного тока с постоянными магнитами
  • Меньшие версии обеих вышеперечисленных машин могут использовать постоянные магниты для создания магнитного поля машины, и поскольку для создания поля не используется энергия, это означает, что машины проще и эффективнее.Однако недостатком является то, что нет простого способа управления такими машинами. Синхронные генераторы с постоянными магнитами (PMSG) обычно используются в недорогих «генераторных установках» для обеспечения аварийного питания.

    Выходное напряжение и частота генератора с постоянными магнитами пропорциональны скорости вращения, и хотя это не может быть проблемой для приложений, работающих от механических приводов с фиксированной скоростью, для многих приложений, таких как ветряные турбины, требуется фиксированное выходное напряжение и частота, но приводятся в действие первичными двигателями с регулируемой скоростью.В этих случаях могут потребоваться сложные системы управления с обратной связью или внешнее регулирование мощности для обеспечения желаемого стабилизированного выхода.

    Обычно выходной сигнал выпрямляется, и изменяющееся выходное напряжение подается через промежуточный контур постоянного тока на повышающий-понижающий стабилизатор, который обеспечивает фиксированное напряжение, соединенное с инвертором, обеспечивающим фиксированную выходную частоту.

  • Генераторы переменного / переключаемого сопротивления
  • Генератор, аналогичный по конструкции реактивному электродвигателю, представляет собой машину с двумя выступами без магнитов и щеток.Поскольку инертные железные полюса ротора генератора сопротивления движутся мимо полюсов статора, изменяющееся сопротивление магнитной цепи генератора сопровождается соответствующим изменением индуктивности полюсов статора, что, в свою очередь, вызывает индуцирование тока в цепи. обмотки статора. Таким образом, на каждом полюсе статора появляется импульсный сигнал. В многофазных машинах выходные сигналы каждой фазы подаются на преобразователь, который последовательно переключает каждую фазу на звено постоянного тока, чтобы обеспечить напряжение постоянного тока.Системе требуется определение положения на валу ротора для управления синхронизацией срабатывания переключателей преобразователя. Эти датчики положения также позволяют контролировать ток, изменяя углы включения и выключения выходного тока в зависимости от положения ротора. Как и в случае с генератором на постоянных магнитах, повышающие-понижающие регуляторы также используются для управления выходом.

    К сожалению, машина не является самовозбуждающей по своей природе, и для запуска были приняты различные методы, в том числе обеспечение постоянного тока возбуждения от резервной батареи через обмотки статора во время запуска или использование небольших постоянных магнитов, встроенных в некоторые полюсов ротора.

    • Характеристики
    • Компактная, прочная конструкция.

      Работа с переменной скоростью.

      Фазы генератора полностью независимы.

      Недорого в изготовлении.

      Поскольку они имеют простые инертные роторы без обмоток или встроенных магнитов, они могут приводиться в движение с очень высокой скоростью и могут работать в условиях высоких температур окружающей среды.

      Подходит для конструкций мощностью до мегаватт и скоростью более 50 000 об / мин.

    • Приложения
    • Системы привода гибридных электромобилей (HEV), автомобильные стартер-генераторы, вспомогательная электроэнергетика для самолетов, ветряные генераторы, высокоскоростные газотурбинные генераторы.

      См. Также Встроенный стартер-генератор

  • Индукционные генераторы
  • Асинхронные генераторы - это, по сути, асинхронные двигатели, скорость вращения которых немного превышает синхронную скорость, связанную с частотой питания.См. Объяснение того, как работают асинхронные двигатели, на странице «Двигатели переменного тока». Однако индукционные генераторы не имеют средств производства или генерации напряжения, если они не подключены к внешнему источнику возбуждения. Конструкция с короткозамкнутым ротором используется для малой энергетики, поскольку она проста, прочна и недорога в производстве.

    Как и в случае с асинхронным двигателем, когда обмотки статора многофазного индукционного генератора подключены к сети переменного тока, под действием трансформатора напряжение индуцируется в обмотках ротора или проводящих стержнях ротора с короткозамкнутым ротором с частота этого индуцированного напряжения в роторе равна частоте приложенного напряжения статора.Когда отдельные обмотки ротора закорочены или соединены друг с другом через внешний импеданс (проводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором уже замкнуты накоротко), через катушки протекает большой ток, создающий магнитное поле, которое по закону Ленца имеет полярность, противоположную полю статора. Это заставляет ротор вращаться, увлекаемый магнитным притяжением за вращающимся полем, созданным статором. Величина крутящего момента на роторе зависит от величины относительной скорости между вращающимся ротором и вращающимся полем, создаваемым статором, обычно называемым скольжением.Таким образом, ротор ускоряется до синхронной скорости, установленной частотой питания сети, достигая максимума, когда величина индуцированного тока ротора и крутящего момента уравновешивают приложенную нагрузку, в то же время частота токов, индуцируемых в роторе. обмотки уменьшены в соответствии с частотой скольжения. Но чем быстрее вращается ротор, тем меньше результирующая относительная разница скоростей между обоймой ротора и вращающимся полем статора или скольжение и, следовательно, напряжение, индуцированное в обмотке ротора.Когда ротор приближается к синхронной скорости, его крутящий момент уменьшается в соответствии со скольжением, уменьшая ускорение, поскольку ослабляющее магнитное поле ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор продолжает вращаться медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что в моторном режиме асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, потому что на этой скорости не будет тока, индуцированного в короткозамкнутой клетке ротора, магнитного поля и, следовательно, крутящего момента.

    Однако в режиме генератора статор по-прежнему подключен к сети, обеспечивающей необходимое вращающееся поле, но вал ротора приводится в движение внешними средствами со скоростью, превышающей синхронную скорость, так что электромагнитные реакции меняются на противоположные, поскольку ротор будет вращаться быстрее. чем вращающееся магнитное поле статора, так что полярность скольжения меняется на обратную, а полярность напряжения и тока, индуцированных в роторе, аналогичным образом меняется.В то же время под действием трансформатора ток в роторе будет индуцировать ток в катушках статора, которые теперь обеспечивают выходную энергию генератора на нагрузку. Когда скорость ротора превышает синхронную скорость, индуцированное напряжение и ток в стержнях ротора и катушках статора будут увеличиваться по мере того, как относительная скорость между ротором и вращающимся полем статора и, следовательно, увеличивается скольжение. Это, в свою очередь, потребует более высокого крутящего момента для поддержания вращения.

    Выходное напряжение генератора регулируется величиной тока возбуждения.

    Следующая диаграмма иллюстрирует характеристики многофазной асинхронной машины, когда она сконфигурирована как двигатель или как генератор.

    Поскольку ток ротора пропорционален относительному движению между вращающимся полем статора и скоростью ротора, известному как «скольжение», ток ротора и, следовательно, крутящий момент прямо пропорциональны скольжению в стабильной рабочей области вокруг синхронной скорость машины и частота тока ротора такая же, как частота скольжения.

    При синхронной скорости скольжение равно нулю, и электричество не будет потребляться двигателем или производиться генератором. Хотя обе машины работают на скоростях в пределах нескольких процентов от синхронной скорости, они являются асинхронными машинами.

    Увеличение нагрузки на генератор снижает его скорость и, следовательно, его выходную частоту, в то время как увеличение крутящего момента на приводном валу увеличивает его скорость и выходную частоту. Уменьшение нагрузки и крутящего момента имеет противоположный эффект.

    • Индукционный генератор с фиксированной скоростью
    • Асинхронные генераторы с фиксированной скоростью, подобные описанному выше, на самом деле работают в небольшом диапазоне скоростей, связанном с проскальзыванием генератора. Они получают возбуждение от электросети и могут работать только параллельно с этим источником. При использовании в сети они подходят для возврата энергии в сеть, из которой они получают ток возбуждения, но бесполезны в качестве резервных генераторов, когда электрическая сеть выходит из строя.Их ограниченный диапазон скоростей ограничивает возможные применения.

    • Самовозбуждающийся индукционный генератор с регулируемой скоростью (SEIG)
    • Маломасштабные системы производства электроэнергии довольно часто представляют собой автономные приложения, удаленные от электросети, в которых в качестве источника энергии используются сильно колеблющиеся источники энергии, такие как энергия ветра и воды. Индукционный генератор с фиксированной скоростью не подходит для таких применений.Индукционным генераторам с регулируемой скоростью требуется некоторая форма самовозбуждения, а также регулировка мощности, чтобы иметь возможность практического использования их нерегулируемого выходного напряжения и частоты.

      • Эксплуатация
      • Самовозбуждение достигается подключением конденсаторов к клеммам статора генератора. При возбуждении от внешнего первичного двигателя в катушках статора будет индуцироваться небольшой ток, поскольку магнитный поток из-за остаточного магнетизма в роторе разрезает обмотки, и этот ток заряжает конденсаторы.Когда ротор вращается, поток, пересекающий обмотки статора, будет меняться в противоположном направлении, поскольку ориентация остаточного магнитного поля изменяется вместе с ротором. Индуцированный ток в этом случае будет иметь противоположное направление и будет стремиться к разрядке конденсаторов. В то же время заряд, высвобождаемый из конденсаторов, будет стремиться усилить ток, увеличивая магнитный поток в машине. Поскольку ротор продолжает вращаться, наведенная ЭДС и ток в обмотках статора будет продолжать расти до тех пор, пока установившееся состояние достигается в зависимости от насыщения магнитной цепи в машине.В этой рабочей точке напряжение и ток будут продолжать колебаться при заданном пиковое значение и частота определяются характеристиками машины, воздушным зазором, скольжением, нагрузкой и выбором размеров конденсатора. Комбинация этих факторов устанавливает максимальные и минимальные пределы диапазона скоростей, в котором происходит самовозбуждение. В рабочее скольжение обычно невелико и изменение частоты зависит от рабочей скорости диапазон.

        Если генератор перегружен, напряжение будет быстро разрушаются (см. диаграмму выше), обеспечивая некоторую встроенную самозащиту.

      • Контроль
      • При работе с регулируемой частотой вращения индукционному генератору требуется преобразователь частоты для адаптации выходной частоты переменного тока генератора к фиксированной частоте приложения или электросети.Во время работы в самовозбуждающемся индукционном генераторе есть только контролируемый фактор, влияющий на выходную мощность, - это механический вход от первичного двигателя, поэтому система не поддается эффективному управлению с обратной связью. Для обеспечения регулируемого выходного напряжения и частоты внешний AC / DC / AC конвертеры требуются. Трехфазный диодный мост используется для выпрямления выходного тока генератора, обеспечивая связь постоянного тока с трехфазным тиристорным инвертором, который преобразует мощность от Линия постоянного тока на необходимое напряжение и частоту.

      См. Также примеры и описание асинхронного индукционного генератора с двойным питанием (DFIG) и линейного управления частотой синхронного генератора с фиксированной частотой вращения, оба используются для обеспечения регулируемой частоты и напряжения на выходе от переменного крутящего момента, приводов с регулируемой скоростью в применениях ветряных генераторов.

    Пульсации выходного напряжения можно минимизировать, используя многополюсные конструкции.

    Конструкция генератора постоянного тока очень похожа на конструкцию двигателя постоянного тока.

    Ротор состоит из электромагнита, обеспечивающего возбуждение поля. Ток к ротору поступает от статора или, в случае очень больших генераторов, от отдельного возбудителя, вращающегося на том же валу ротора. Подключение к ротору осуществляется через коммутатор, так что направление тока в обмотках статора меняет направление при прохождении полюсов ротора между чередующимися северным и южным полюсами статора.Ток ротора очень мал по сравнению с током в обмотках статора, и большая часть тепла рассеивается в более массивной конструкции статора.

    В самовозбуждающихся машинах при запуске из состояния покоя ток для запуска электромагнитов получается из небольшого остаточного магнетизма, который существует в электромагнитах и ​​окружающей магнитной цепи.

    Автомобильный генератор - это машина переменного тока с регулируемой скоростью, обеспечивающая постоянный выходной сигнал фиксированного уровня.

    Типичный генератор представляет собой самовозбуждающуюся машину переменного тока.Используя генератор переменного тока, а не генератор постоянного тока, можно избежать использования коммутатора и его потенциальных проблем с надежностью. Однако постоянный ток требуется для всех нагрузок в автомобиле, включая аккумулятор, и, кроме того, выходное напряжение постоянного тока должно быть постоянным независимо от частоты вращения двигателя или текущей нагрузки. Поэтому система зарядки должна включать в себя выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный и регулятор для поддержания генерируемого напряжения в проектных пределах независимо от частоты вращения двигателя.

    Ротор приводится в движение двигателем и обеспечивает возбуждение поля. Его скорость напрямую связана с частотой вращения двигателя и зависит от передаточных чисел зубчатой ​​передачи или приводных шкивов. Выходной ток снимается со статора.

    Автомобильные генераторы переменного тока обычно представляют собой трехфазные машины для обеспечения компактной конструкции и в то же время снижения тока в обмотках статора путем распределения его между тремя наборами обмоток. Это также снижает пульсации напряжения после выпрямления.

    Генератор | Encyclopedia.com

    Принцип работы

    Генераторы переменного тока

    Коммерческие генераторы

    Генераторы постоянного тока

    Ресурсы

    Генератор - это машина, с помощью которой механическая энергия преобразуется в электрическую. Генераторы можно разделить на две основные категории, в зависимости от того, является ли производимый ими электрический ток переменным (AC) или постоянным (DC) током. Оба типа генераторов работают по одному и тому же основному принципу, хотя детали их конструкции различаются.Генераторы также можно классифицировать по источнику механической энергии (или первичному двигателю), которым они приводятся, например, по мощности воды или пара.

    Научный принцип, на котором работают генераторы, был открыт почти одновременно примерно в 1831 году английским химиком и физиком Майклом Фарадеем (1791–1867) и американским физиком Джозефом Генри (1797–1878). Представьте, что катушка с проволокой помещена в магнитное поле, а концы катушки присоединены к некоторому электрическому устройству, например, измерителю тока.Если катушка вращается в магнитном поле, измеритель тока показывает, что в катушке наведен ток. Величина индуцированного тока зависит от трех факторов: силы магнитного поля, длины катушки и скорости, с которой катушка движется в поле.

    На самом деле, не имеет значения, вращается ли катушка в магнитном поле или магнитное поле заставляет вращаться вокруг катушки. Важным фактором является то, что провод и магнитное поле движутся по отношению друг к другу.Как правило, большинство генераторов постоянного тока имеют стационарное магнитное поле и вращающуюся катушку, в то время как большинство генераторов переменного тока имеют стационарную катушку и вращающееся магнитное поле.

    В электрическом генераторе вышеупомянутый измеритель тока должен быть заменен каким-либо электрическим устройством. Например, в автомобиле электрический ток от генератора используется для управления фарами, автомобильным радиоприемником и другими электрическими системами в автомобиле

    . Концы катушки прикрепляются не к гальванометру, а к контактным кольцам или собирающим кольцам.Каждое контактное кольцо, в свою очередь, прикреплено к щетке, через которую электрический ток передается от контактного кольца во внешнюю цепь.

    Когда металлическая катушка проходит через магнитное поле в генераторе, вырабатываемая электрическая мощность постоянно изменяется. Сначала генерируемый электрический ток движется в одном направлении (слева направо). Затем, когда катушка достигает положения, параллельного магнитным силовым линиям, ток вообще не возникает. Позже, когда катушка продолжает вращаться, она прорезает магнитные силовые линии в противоположном направлении, и генерируемый электрический ток распространяется в противоположном направлении (справа налево).

    Таким образом, вращающаяся катушка в фиксированном магнитном поле описанного здесь типа будет производить переменный ток, который течет в одном направлении в течение некоторого момента времени, а затем в противоположном направлении в следующий момент времени. Скорость, с которой ток переключается вперед и назад, называется его частотой. Например, ток, используемый для большинства бытовых устройств, составляет 60 герц (60 циклов в секунду).

    КПД генератора можно повысить, заменив описанную выше проволочную катушку якорем.Якорь состоит из цилиндрического железного сердечника, вокруг которого намотан длинный кусок проволоки. Чем длиннее кусок провода, тем больший электрический ток может генерировать якорь.

    Одним из наиболее важных практических применений генераторов является производство большого количества электроэнергии для промышленного и бытового использования. Двумя наиболее распространенными первичными двигателями, используемыми в генераторах переменного тока, являются вода и пар. Оба этих первичных двигателя могут приводить в движение генераторы на очень высоких скоростях вращения, при которых они работают наиболее эффективно, обычно не менее 1500 оборотов в минуту.

    Гидроэнергетика (энергия, обеспечиваемая проточной водой, как в больших реках) является особенно привлекательным источником энергии, поскольку ее производство ничего не стоит. Однако у него есть недостаток, заключающийся в том, что должны быть построены довольно прочные надстройки, чтобы использовать механическую энергию движущейся воды и использовать ее для приведения в действие генератора.

    Промежуточным устройством, необходимым для выработки гидроэлектроэнергии, является турбина. Турбина состоит из большого центрального вала, на котором установлен ряд лопаток в форме вентилятора.Когда движущаяся вода ударяется о лопасти, она

    КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

    Переменный ток —Электрический ток, который течет сначала в одном направлении, затем в другом; сокращенно AC.

    Якорь - часть генератора, состоящая из железного сердечника, вокруг которого намотана проволока.

    Коммутатор - Разъемное кольцо, которое служит для изменения направления электрического тока в генераторе на противоположное.

    Постоянный ток (DC) —Электрический ток, который всегда течет в одном и том же направлении.

    Первичный двигатель —Источник энергии, приводящий в действие генератор.

    Контактное кольцо - устройство в генераторе, которое обеспечивает соединение между якорем и внешней цепью.

    заставляет центральный вал вращаться. Если центральный вал затем присоединяется к очень большому магниту, он заставляет магнит вращаться вокруг центрального якоря, генерируя электричество, которое затем может передаваться для промышленных и жилых помещений.

    Электрогенерирующие установки также обычно работают на пару.На таких установках сжигание угля, нефти или природного газа или энергия, полученная из ядерного реактора, используется для кипячения воды. Произведенный таким образом пар затем используется для привода турбины, которая, в свою очередь, приводит в движение генератор.

    Генератор переменного тока может быть модифицирован для производства электроэнергии постоянного тока (DC). Для замены требуется коммутатор. Коммутатор - это просто контактное кольцо, разрезанное пополам, причем обе половины изолированы друг от друга. Щетки, прикрепленные к каждой половине коммутатора, расположены так, что в момент изменения направления тока в катушке они скользят от одной половины коммутатора к другой.Следовательно, ток, который течет во внешнюю цепь, всегда течет в одном и том же направлении.

    См. Также Электромагнитное поле; Электрический ток; Электроснабжение; Эффект Фарадея.

    КНИГИ

    Маколей, Дэвид и Нил Ардли. Как все устроено . Бостон: Компания Houghton Mifflin, 2004.

    Гросс, Чарльз А. Электрические машины. Нью-Йорк: CRC, 2006.

    Дэвид Э. Ньютон

    Ответы на семь общих вопросов по работе генератора и двигателя

    Вращающееся оборудование настолько распространено, но настолько неправильно понимается, что даже опытные электрики и инженеры часто задаются вопросами о своем операция.Эта статья ответит на семь наиболее часто задаваемых вопросов. Объяснения краткие и практичные из-за нехватки места; однако они позволят вам лучше понять это оборудование.

    Вопрос № 1: Якорь, поле, ротор, статор: что есть что?

    По определению, статор включает в себя все невращающиеся электрические части генератора или двигателя. Также по определению ротор включает в себя все вращающиеся электрические части.

    Поле машины - это часть, которая генерирует прямое магнитное поле.Ток в поле не чередуется. Обмотка якоря - это то, что генерирует или имеет приложенное к ней переменное напряжение.

    Обычно термины «якорь» и «поле» применяются только к генераторам переменного тока, синхронным двигателям, двигателям постоянного тока и генераторам постоянного тока.

    Генераторы переменного тока . Поле синхронного генератора - это обмотка, на которую подается постоянный ток возбуждения. Якорь - это обмотка, к которой подключена нагрузка.В небольших генераторах обмотки возбуждения часто находятся на статоре, а обмотки якоря - на роторе. Однако большинство больших машин имеют вращающееся поле и неподвижный якорь.

    Синхронный двигатель практически идентичен синхронному генератору. Таким образом, якорь - это статор, а поле - это ротор.

    Машины постоянного тока . В машинах постоянного тока, как в двигателях, так и в генераторах, якорь - это ротор, а поле - статор. Поскольку якорь всегда является ротором в машинах постоянного тока, многие электрики и инженеры ошибочно полагают, что якорь является ротором всех двигателей и генераторов.

    Вопрос № 2: Я ослабил натяжение пружин на щетках, но они все еще изнашиваются слишком быстро. Почему?

    Износ щеток возникает по двум основным причинам: механическое трение и электрический износ. Механическое трение вызывается трением щеток о коллектор или контактное кольцо. Электрический износ вызывается искрением и искрением от щетки при ее перемещении по коммутатору. Механическое трение увеличивается с давлением щетки; электрический износ уменьшается с давлением щетки.

    Для любой конкретной установки щетки существует оптимальное давление щетки.Если давление снижается ниже этой величины, общий износ увеличивается, поскольку увеличивается электрический износ. Если давление увеличивается выше оптимальной величины, общий износ снова увеличивается из-за увеличения механического трения.

    Всегда проверяйте, чтобы давление щетки было установлено на уровне, рекомендованном производителем. Если износ по-прежнему чрезмерный, вам следует изучить тип и размер используемой щетки. Помните, что плотность тока (в амперах на квадратный дюйм кисти) должна соответствовать области применения.Надлежащая плотность тока необходима для образования смазывающей проводящей пленки на коммутаторе или контактном кольце. Эта пленка состоит из влаги, меди и углерода. Недостаточная плотность тока препятствует образованию этой пленки и может привести к чрезмерному износу щетки.

    Кроме того, среда с очень низкой влажностью не обеспечивает достаточно влаги для образования смазочной пленки. Если чрезмерный износ щеток является проблемой в такой среде, возможно, вам придется увлажнить область, в которой работает машина.

    Вопрос № 3: Что такое коэффициент обслуживания?

    Сервисный коэффициент - это нагрузка, которая может быть приложена к двигателю без превышения допустимых значений. Например, если двигатель мощностью 10 л.с. имеет коэффициент обслуживания 1,25, он будет успешно выдавать 12,5 л.с. (10 x 1,25) без превышения указанного повышения температуры. Обратите внимание, что при приведении в действие таким образом выше номинальной нагрузки на двигатель должны подаваться номинальное напряжение и частота.

    Однако имейте в виду, что мотор мощностью 10 л.с. с 1.25 - это не 12,5-сильный мотор. Если двигатель мощностью 10 л.с. будет непрерывно работать с мощностью 12,5 л.с., срок его службы изоляции может сократиться на две трети от нормального. Если вам нужен мотор мощностью 12,5 л.с., купите его; коэффициент эксплуатации следует использовать только в условиях кратковременной перегрузки.

    Вопрос № 4: Что такое вращающееся магнитное поле и почему оно вращается?

    Вращающееся магнитное поле - это поле, северный и южный полюсы которого движутся внутри статора, как если бы стержневой магнит или магниты вращались внутри машины.

    Посмотрите на статор трехфазного двигателя, показанный на прилагаемой схеме. Это 2-полюсный статор с тремя фазами, разнесенными с интервалами 120 [градусов]. Ток от каждой фазы входит в катушку на одной стороне статора и выходит через катушку на противоположной стороне. Таким образом, если одна из катушек создает магнитный северный полюс, другая катушка (для той же фазы) создаст магнитный южный полюс на противоположной стороне статора.

    В позиции 1 B-фаза создает сильный северный полюс в верхнем левом углу и сильный южный полюс в нижнем правом углу.Фаза А создает более слабый северный полюс в нижнем левом углу и более слабый южный полюс внизу. C-фаза создает общее магнитное поле, северный полюс которого находится в верхнем левом углу, а его южный полюс - в нижнем правом углу.

    В позиции 2 A-фаза создает сильный северный полюс в нижнем левом углу и сильный южный полюс в верхнем правом углу; таким образом, сильные столбы повернулись на 60 [градусов] против часовой стрелки. (Обратите внимание, что это магнитное вращение на 60 [градусов] точно соответствует электрическому изменению фазных токов на 60 [градусов].) Слабые полюса также повернуты на 60 [градусов] против часовой стрелки. Фактически это означает, что общее магнитное поле повернулось на 60 [градусов] относительно положения 1.

    При более подробном анализе мы можем показать, что напряженность магнитного поля плавно вращается из положения 1 в положение 2, поскольку токи в каждой из фаз изменяются более чем на 60 электрических градусов. Анализ положений 3, 4, 5 и 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться.

    Скорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью и описывается следующим уравнением:

    S = (f x P) / 120, где S = скорость вращения в оборотах в минуту f = частота подаваемого напряжения (Гц) P = количество магнитных полюсов во вращающемся магнитном поле

    Если бы в этот статор был помещен постоянный магнит с валом, который позволял ему вращаться, его бы толкали (или тянули) с синхронной скоростью.Именно так работает синхронный двигатель, за исключением того, что магнитное поле ротора (поле) создается электромагнетизмом, а не постоянным магнитом.

    Ротор асинхронного двигателя состоит из короткозамкнутых обмоток, и в обмотках ротора индуцируется ток, когда вращающееся магнитное поле прорезает их. Этот ток создает поле, которое противостоит вращающемуся полю. В результате ротор толкается (или тянется) вращающимся полем. Обратите внимание, что ротор асинхронного двигателя не может вращаться с синхронной скоростью, поскольку вращающееся поле должно прорезать обмотки ротора для создания крутящего момента.Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется проскальзыванием в процентах; он выражается в процентах.

    Однофазные двигатели также имеют вращающееся магнитное поле. Вращающееся поле, необходимое для запуска двигателя, создается второй обмоткой, называемой пусковой обмоткой. После того, как двигатель наберет нужную скорость, пусковая обмотка отключается, и вращающееся поле создается за счет взаимодействия основной обмотки статора и ротора.

    Вопрос № 5: Как работает индукционный генератор?

    Асинхронный генератор по конструкции идентичен асинхронному двигателю.Обмотки статора подключены к трехфазной системе питания, и три фазы создают вращающееся магнитное поле. Ротор индукционного генератора вращается первичным двигателем, который вращается быстрее, чем синхронная скорость. Когда обмотки ротора прорезают вращающееся поле, в них индуцируется ток. Этот индуцированный ток создает поле, которое, в свою очередь, прорезает обмотки статора, создавая выходную мощность на нагрузку.

    Таким образом, индукционный генератор получает возбуждение от энергосистемы, к которой он подключен.Асинхронный двигатель должен иметь синхронные генераторы, подключенные к его статору, чтобы начать генерацию. После того, как индукционный генератор заработает, для возбуждения можно использовать конденсаторы.

    Вопрос № 6: Почему подшипники генератора и двигателя изолированы?

    Магнитное поле внутри двигателя или генератора не полностью однородно. Таким образом, когда ротор вращается, на валу в продольном направлении (непосредственно вдоль вала) создается напряжение. Это напряжение может вызвать прохождение микротоков через смазочную пленку на подшипниках.Эти токи, в свою очередь, могут вызвать незначительное искрение, нагрев и, в конечном итоге, выход подшипника из строя. Чем больше машина, тем хуже становится проблема.

    Чтобы избежать этой проблемы, сторона ротора корпуса подшипника часто изолирована от стороны статора. В большинстве случаев, по крайней мере, один подшипник будет изолирован, обычно это самый дальний от первичного двигателя для генераторов и самый дальний от нагрузки для двигателей. Иногда оба подшипника изолированы.

    Вопрос № 7: Как генераторы переменного тока управляют переменными, напряжением и мощностью?

    Хотя элементы управления генератора взаимодействуют, верны следующие общие положения.

    * Выходная мощность генератора регулируется его первичным двигателем.

    * Напряжение и / или переменная мощность генератора регулируются уровнем тока возбудителя.

    Например, предположим, что к выходу генератора подключена дополнительная нагрузка. Дополнительный ток увеличивает силу магнитного поля якоря и замедляет работу генератора. Чтобы поддерживать частоту, регулятор генератора увеличивает мощность, потребляемую первичным двигателем.Таким образом, дополнительная мощность, необходимая для генератора, регулируется входом первичного двигателя.

    В нашем примере чистый магнитный поток в воздушном зазоре будет уменьшаться, поскольку увеличение якоря противодействует потоку поля. Если поток поля не увеличивается, чтобы компенсировать это изменение, выходное напряжение генератора будет уменьшаться. Таким образом, ток возбуждения используется для управления выходным напряжением.

    Давайте рассмотрим другой пример в качестве дальнейшего пояснения. Допустим, к нашему генератору добавлена ​​дополнительная нагрузка var.В этом случае выходной ток генератора снова увеличится. Однако, поскольку новая нагрузка не является «реальной» мощностью, первичный двигатель необходимо увеличить ровно настолько, чтобы преодолеть дополнительное падение ИК-излучения, создаваемое дополнительным током.

    В качестве последнего примера предположим, что у нас есть два или более генератора, работающих параллельно и питающих нагрузку. Генератор 1 (G1) несет всю нагрузку (реальную и реактивную), а генератор 2 (G2) работает с нулевой мощностью и нулевой мощностью. Если оператор G2 открывает дроссель первичного двигателя, G2 начинает подавать ватт в систему.Поскольку подключенная нагрузка не изменилась, оба генератора будут ускоряться, если G1 не дросселируется.

    Поскольку G2 принимает на себя дополнительную долю нагрузки, ему требуется увеличенный магнитный поток. Если оператор G2 не увеличивает поле G2, G2 будет получать дополнительное возбуждение от G1, требуя от G1 увеличения уровня возбуждения. Если ни G1, ни G2 не увеличивают уровень возбуждения, общее напряжение системы упадет.

    Cadick, P.E. является президентом Cadick Professional Services, Гарланд, Техас., международная ассоциация электрических испытаний. (NETA) член.

    Машина для бесплатного цитирования: точная и простая в использовании

    Как мне цитировать мои источники с помощью машины цитирования Cite This For Me?

    Генератор цитирования

    Cite This For Me является наиболее точной из имеющихся машин цитирования, поэтому независимо от того, не знаете ли вы, как отформатировать цитаты в тексте, или ищете надежное решение для автоматизации полностью отформатированного списка цитируемых работ, эта машина цитирования будет решить все ваши потребности в реферировании.

    Ссылка на исходный материал не только предохраняет вас от потери ценных оценок за плагиат, но и предоставляет всю информацию, которая поможет вашему читателю найти для себя книгу, статью или другой элемент, который вы цитируете. Доступный интерфейс этого конструктора цитирования позволяет легко идентифицировать использованный источник - просто введите его уникальный идентификатор в строку поиска машины цитирования. Если эта информация недоступна, вы можете вместо этого выполнить поиск по названию или автору, а затем выбрать из результатов поиска, которые появляются под генератором цитирования.

    Хорошая новость заключается в том, что с помощью таких инструментов, как Cite This For Me, которые помогут вам работать эффективнее, вам не нужно ограничивать свои исследования источниками, на которые обычно ссылаются. Фактически, нет никаких ограничений на то, на что вы можете ссылаться, будь то видео YouTube, веб-сайт или твит.

    Чтобы использовать генератор, указанный в работе, просто:

    • Выберите один из стилей APA, MLA, Chicago, ASA, IEEE или AMA *.
    • Выберите тип источника, который вы хотите процитировать (например, веб-сайт, книга, журнал, видео).
    • Введите URL , DOI, ISBN, название или другую уникальную информацию об источнике в генератор цитирования, чтобы найти свой источник.
    • Нажмите кнопку «Cite» на машине для цитирования.
    • Скопируйте новую ссылку из генератора цитирования в библиографию или список цитируемых работ.
    • Повторите эти действия для каждого источника, внесшего свой вклад в вашу работу.

    * Если вам требуется другой стиль ссылок для вашей статьи, эссе или другой академической работы, вы можете выбрать один из более чем 1000 стилей, создав бесплатную учетную запись Cite This For Me.

    Создав учетную запись Cite This For Me, вы сможете использовать машину для цитирования для создания нескольких ссылок и сохранения их в проекте. Используйте высоко оцененные приложения для iOS или Android, чтобы мгновенно создавать ссылки с помощью камеры смартфона, экспортировать всю библиографию за один раз и многое другое.

    Основная конструкция и работа генератора постоянного тока.

    Генератор постоянного тока

    Генератор постоянного тока - это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электричество постоянного тока .Это преобразование энергии основано на принципе создания динамически индуцированной ЭДС. В этой статье описывается базовая конструкция и работа генератора постоянного тока .

    Конструкция машины постоянного тока:

    Примечание: Теоретически генератор постоянного тока можно использовать в качестве двигателя постоянного тока без каких-либо конструктивных изменений, и наоборот. Таким образом, генератор постоянного тока или двигатель постоянного тока можно в широком смысле назвать машиной постоянного тока . Эти основные конструктивные особенности также действительны для конструкции двигателя постоянного тока .Следовательно, давайте назовем эту точку конструкцией машины постоянного тока , а не просто «конструкцией генератора постоянного тока».

    На приведенном выше рисунке показаны детали конструкции простой 4-полюсной машины постоянного тока . Машина постоянного тока состоит из двух основных частей; статор и ротор. Основные конструктивные части машины постоянного тока описаны ниже.

    1. Ярмо: Наружная рама машины постоянного тока называется ярмом. Он сделан из чугуна или стали. Он не только обеспечивает механическую прочность всей сборки, но и переносит магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения.
    2. Столбы и полюсные наконечники: Столбы соединяются с ярмом с помощью болтов или сварки. Они несут обмотки возбуждения и к ним крепятся полюсные башмаки. Полюсные туфли служат двум целям; (i) они поддерживают катушки возбуждения и (ii) равномерно распределяют поток в воздушном зазоре.
    3. Обмотка возбуждения: Обычно они изготавливаются из меди. Катушки возбуждения предварительно намотаны и размещены на каждом полюсе и соединены последовательно. Они намотаны таким образом, что под напряжением образуют чередующиеся северный и южный полюса.
    4. Сердечник якоря (ротор)
    5. Сердечник якоря: Сердечник якоря - это ротор машины постоянного тока. Он имеет цилиндрическую форму с прорезями для размещения обмотки якоря. Якорь состоит из тонких многослойных круглых стальных дисков для уменьшения потерь на вихревые токи. Он может быть снабжен воздуховодами для осевого воздушного потока с целью охлаждения. Якорь прикреплен к валу шпонкой.
    6. Обмотка якоря: Обычно это бывшая намотанная медная катушка, которая находится в пазах якоря.Жилы якоря изолированы друг от друга, а также от сердечника якоря. Обмотку якоря можно намотать одним из двух способов; намотка внахлест или волновая намотка Обычно используются двухслойные нахлесточные или волновые обмотки. Двухслойная обмотка означает, что каждый паз якоря будет иметь две разные катушки.
    7. Коммутатор и щетки: Физическое соединение с обмоткой якоря осуществляется через устройство коллектор-щетка. Функция коммутатора в генераторе постоянного тока состоит в том, чтобы собирать ток, генерируемый в проводниках якоря.В то время как в случае двигателя постоянного тока коммутатор помогает подавать ток на проводники якоря. Коммутатор состоит из набора медных сегментов, изолированных друг от друга. Количество сегментов равно количеству витков якоря. Каждый сегмент соединен с катушкой якоря, а коммутатор прикреплен к валу шпонкой. Щетки обычно делают из углерода или графита. Они опираются на сегменты коммутатора и скользят по сегментам, когда коммутатор вращается, сохраняя физический контакт для сбора или подачи тока.

    Коммутатор

    Принцип работы генератора постоянного тока:

    Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, всякий раз, когда проводник помещается в переменное магнитное поле (ИЛИ проводник перемещается в магнитном поле), в проводнике индуцируется ЭДС (электродвижущая сила). Величину наведенной ЭДС можно рассчитать из уравнения ЭДС генератора постоянного тока. Если в проводнике предусмотрен замкнутый путь, индуцированный ток будет циркулировать внутри пути.В генераторе постоянного тока катушки возбуждения создают электромагнитное поле, а проводники якоря вращаются в поле. Таким образом, в проводниках якоря возникает ЭДС электромагнитного поля. Направление индуцированного тока определяется правилом правой руки Флеминга.


    Потребность в коммутаторе с разъемным кольцом:

    Согласно правилу правой руки Флеминга, направление индуцированного тока изменяется всякий раз, когда изменяется направление движения проводника. Рассмотрим якорь, вращающийся по часовой стрелке, а проводник слева движется вверх.Когда якорь совершит половину оборота, направление движения этого конкретного проводника изменится на нисходящее. Следовательно, направление тока в каждом проводнике якоря будет переменным. Если вы посмотрите на приведенный выше рисунок, вы узнаете, как меняется направление индуцированного тока в проводнике якоря. Но в коммутаторе с разъемным кольцом соединения проводников якоря также меняются местами, когда происходит реверсирование тока. А значит, на выводах получаем однонаправленный ток.

    Типы генератора постоянного тока:

    Генераторы постоянного тока можно разделить на две основные категории, а именно; (i) отдельно возбужденный и (ii) самовозбужденный.
    (i) С отдельным возбуждением : В этом типе катушки возбуждения получают питание от независимого внешнего источника постоянного тока.
    (ii) Самовозбуждающийся : В этом типе катушки возбуждения получают питание от тока, производимого самим генератором. Первоначальная генерация ЭДС происходит из-за остаточного магнетизма в полюсах поля. Генерируемая ЭДС заставляет часть тока течь в катушках возбуждения, тем самым усиливая поток поля и тем самым увеличивая генерацию ЭДС.Генераторы постоянного тока с самовозбуждением можно разделить на три типа -
    (а) Последовательная обмотка - обмотка возбуждения последовательно с обмоткой якоря
    (б) Шунтирующая обмотка - обмотка возбуждения параллельно обмотке якоря
    (c) Составная обмотка - комбинация последовательной и параллельной обмоток

    Вы можете узнать больше о типах генераторов / машин постоянного тока здесь.

    Автор: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *