Схема работы генератора
Автомобильный генератор – схема, виды, поломки, ремонт + Видео » АвтоНоватор
Автомобильный генератор – очень важный элемент машины и без него запуск просто будет невозможен. Так что рассмотрим его характеристики, схему подключения и принцип работы, а также неисправности и пути их устранения.
Содержание
-
1 Устройство и принцип работы
-
2 Типы и характеристики
-
3 Проверка неисправного генератора
-
4 Замена токосъемных колец, диодов и прочий ремонт
Устройство и принцип работы
Главная задача этого агрегата – преобразование механической энергии в электрическую, а это зарядка аккумулятора и обеспечение питанием всего оборудования. Генератор автомобиля расположен в передней части двигателя и заводится посредством коленчатого вала. Рассмотрим, какова схема этой установки. Ротор, создающий магнитное поле, представляет собой вал с обмоткой возбуждения, каждая половина которой размещена в противоположных полюсных половинах.
Контактные (токосъемные) кольца питают обмотку генератора. Ротор приводится в движение ременными передачами привода. Конструкция статора предполагает наличие сердечника и обмотки, он вырабатывает ток переменного значения, который посредством колец потечет дальше по цепи. Но сначала нужно снять заряд с рамки. Чтобы ток возбуждения попадал на кольца, применяется щеточный узел.
Двигаемся дальше. Выпрямительный блок занимается преобразованием переменного (синусоидального) напряжения, которое вырабатывается генератором автомобиля, и получает характеристику постоянного типа. Он представляет собой пластины, где расположены диоды (6 штук). В некоторых случаях схема подключения обмотки возбуждения содержит еще одну отдельную пару. В этом случае ток не может протекать через аккумулятор при незаведенном движке. А подсоединив обмотку по типу «звезда» и дополнительные силовые диоды (2 шт.), можно увеличить мощность устройства на 15%.
Типы и характеристики
Существует два основных типа автомобильных генераторов – постоянного и переменного тока. Первые активно использовались до 1960 года. Сегодня агрегаты постоянного тока также встречаются, но только не в легковых авто. В них магнитное поле создается на обмотке статора, а ток снимается неподвижными щетками с силовой обмотки якоря. Схема генератора постоянного тока предусматривает параллельное подключение этих элементов.
Автомобильные генераторы переменного тока были изобретены в 1946 году. Их схема и принцип работы были рассмотрены выше. Достоинства агрегата переменного тока – меньший вес и габариты, повышенная надежность и срок службы. Самым заметным конструкционным отличием двух типов генераторов являются токосъемные кольца. В устройстве постоянного тока с рамки снимают заряд контактные полукольца (2 штуки). В случае же переменного тока это несколько иначе. На обоих концах рамки разместились полноценные токосъемные кольца. Конечно, эти контактные пластинки не определяют весь принцип работы, но вносят существенный вклад.
Для автомобиля важна мощность. И как раз генератор переменного тока при всех прочих равных условиях имеет этот показатель выше, чем его конкурент.
Разобравшись с устройством автомобильных генераторов, изучим технические характеристики. За обеспечение всех потребителей электроэнергией при разных режимах работы мотора отвечает токоскоростная характеристика (ТСХ). Это зависимость максимального значения тока от частоты вращения ротора при условии постоянного напряжения. Также важно знать, сколько ампер выдает установка автомобильного генератора. Этот показатель колеблется в пределах от 55 до 120 А в зависимости от марки авто. Если же проверка показывает недостаток ампер, то это явный признак неисправности агрегата.
Еще существует внешняя, регулировочная, нагрузочная характеристики и показатель холостого хода. Первая – зависимость выпрямленного (постоянного) напряжения (Ud) от тока нагрузки (Iн), вторая – Iв (возбуждения) от Iн.
Третья показывает отношение Ud к Iв, и последнее значение определяется зависимостью ЭДС от Iв при частоте вращения постоянного характера.
Проверка неисправного генератора
Сколько поломок, столько и решений, например, в одном случае в генераторе поможет замена диодов, а в другом – куда более значимых деталей. Перечислим основные поломки. Если из строя вышла цепь (обрывы, замыкания и иные нарушения), то делается проверка, сколько ампер и какое напряжение выдает генератор вашего автомобиля, а потом подбирается решение. Также причиной поломки может послужить выход из строя графитовых щеток, регулятора либо моста диодов. Все это легко поменять своими руками.
Особенно важна исправность регулятора, потому что он отвечает за интенсивность зарядки АКБ в зависимости от того, сколько градусов составляет температура под капотом. Это термокомпенсация. Так определяется, сколько вольт будет оптимально для батареи при заданных условиях. Существует тип регулятора с ручным сезонным переключением, тогда даже отрицательная температура не страшна.
Повышенный шум выдает дефекты подшипниковых узлов, в том числе недостаточное количество смазки. Также это может быть износ сепараторов, дорожек качения, проворачивание наружных колец и т. д. Кроме того, при «воющих» звуках в кратчайшие сроки анализируется схема подключения проблемного автомобильного генератора, так как причина может крыться в межвитковом замыкании статорных обмоток либо же тягового реле. Плохие контакты тоже провоцируют появление посторонних звуков, их проверка и вовсе занимает пару минут.
Замена токосъемных колец, диодов и прочий ремонт
Как видим, проблем немало, и для более тщательной диагностики нужно представлять, как можно измерить напряжение генератора автомобиля, амперы и другие его показатели, об этом и поговорим ниже. Начнем с того, что завод-изготовитель выдает паспорт на технические характеристики, в том числе ток, напряжение, мощность и год выпуска агрегата. Если же проверка покажет несоответствие, то необходим ремонт. Также полезна диагностика и в том случае, когда вы приобретаете поддержанный агрегат.
Как узнать мощность, напряжение и ток (амперы) генератора автомобиля, подскажут на любом СТО. Для этого служит специальный стенд, некоторые автовладельцы даже собирают его сами. Например, проверка работоспособности регулятора напряжения генератора осуществляется с помощью вольтметра. Его показатели должны находиться в пределах 14,8 В. Условия теста регулятора – заведенный двигатель и частота оборотов 3 тысячи в минуту. Согласитесь, организовать это несложно.
Токосъемные кольца приходится менять часто. Благо сделать это можно самостоятельно. Важно только правильно приобрести комплект колец, помогает специальная маркировка. Но даже если вы имеете номер оригинальной запчасти, возьмите в магазин старые кольца, чтобы на месте сверить товар. Сколько приходится слышать об ошибках продавцов или даже каталогов!
Итак, чтобы осуществить замену токосъемных колец генератора, следует демонтировать ротор, снять пластиковый кожух и освободить выводы обмотки. Так освободится подход к хвостовику с кольцами. Теперь производим замену. При этом следите, чтобы при установке колец контакты не остались в пазах, тогда их нужно будет выковырять острым предметом, например, гвоздем. Далее аккуратно забиваем хвостовик молотком. Последним шагом при обновлении колец загибаем контакты и возвращаем на место кожух.
Чтобы поменять диоды, используемые в автомобильном генераторе, нужно демонтировать и разобрать мост. Для этого раскручиваем болтовое соединение и высверливаем все имеющиеся заклепки. Так освободится доступ к пластине, на которой и расположены диоды. Снять их можно ключом на «14». Установить новые диоды после этого вряд ли окажется трудным.
- Автор: Михаил
- Распечатать
Оцените статью:
(8 голосов, среднее: 3. 5 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Принцип работы автомобильного генератора, схема
Генератор — один из главных элементов электрооборудования автомобиля, обеспечивающий одновременное питание потребителей и подзаряд аккумуляторной батареи.
Принцип действия устройства построен на превращении механической энергии, которая поступает от мотора, в напряжение.
В комплексе с регулятором напряжения узел называется генераторной установкой.
В современных автомобилях предусмотрен агрегат переменного тока, в полной мере удовлетворяющий всем заявленным требованиям.
Устройство генератора
Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.
В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.
В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор — главный элемент источника питания.
В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны — около приводного вала и контрольных колец соответственно.
Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.
Не менее важную роль играет щеточный узел, передающий напряжение на контактные кольца и обеспечивающий работу узла.
Изделие состоит из пары графитных щеток, двух пружин и щеткодержателя.
Также уделим внимание элементам, расположенным внутри кожуха:
- Ротор — стальной элемент, имеющий одну обмотку и, по сути, представляющий собой электромагнит. Ротор находится на валу, а сверху обмотки установлены втулки клювообразной формы.
Ток подается с помощью медных колец, которые расположены на валу и объединены с обмоткой через специальные щетки.
- Обмотка — устройство, изготовленное из медной проволоки и закрепленное в пазы сердечника. Сам сердечник выполнен в форме окружности и изготавливается с применением специального материала, обладающего улучшенными магнитными качествами. В электротехнике металл носит название «трансформаторное железо». У статора есть три обмотки, связанные между собой и объединенные в звезду или треугольник. В точке объединения установлен диодный мост, обеспечивающий выпрямление напряжения. Обмотка изготовлена из специальной проволоки, имеющей двойную термоустойчивую изоляцию, покрытую специальным лаком.
- Реле-регулятор — ключевой элемент установки, обеспечивающий стабильное напряжение на выходе устройства. Монтаж регулятора может производиться в кожухе генератора или снаружи. В первом случае он находится возле графитных щеток, а во втором — там, где щетки крепятся к щеткодержателю (но в разных моделях авто монтаж может осуществляться по-разному).
Ниже представлены реле-регуляторы с щеточным узлом.
- Выпрямительный мост — элемент, предназначенный для преобразования переменного тока на выходе статора в постоянное напряжение. Выпрямитель состоит из трех пар диодов, которые установлены на токопроводящем основании и попарно объединяются друг с дружкой. В среде автовладельцев и мастеров СТО диодный мост часто называется «подковой» из-за схожести с этим предметом.
Какие требования предъявляются к автомобильному генератору?
К генераторной установке автомобиля выдвигается ряд требований:
- Напряжение на выходе устройства и, соответственно, в бортовой сети должно поддерживаться в определенном диапазоне, вне зависимости от нагрузки или частоты вращения коленвала.
- Выходные параметры должны иметь такие показатели, чтобы в любом из режимов работы машины АКБ получала достаточное напряжение заряда.
При этом каждый автовладелец должен особое внимание уделять уровню и стабильности напряжения на выходе. Это требование вызвано тем, что аккумулятор чувствителен к подобным изменениям.
Например, в случае снижения напряжения ниже нормы АКБ не заряжается до необходимого уровня. В итоге возможны проблемы в процессе пуска мотора.
В обратной ситуации, когда установка выдает повышенное напряжение, аккумулятор перезаряжается и быстрее ломается.
Полезно почитать: Взорвался аккумулятор, причины и что делать.
Принцип работы автомобильного генератора, особенности схемы
Принцип действия генераторного узла построен на эффекте электромагнитной индукции.
В случае прохождения магнитного потока через катушку и его изменения, на выводах появляется и меняется напряжение (в зависимости от скорости изменения потока). Аналогичным образом работает и обратный процесс.
Так, для получения магнитного потока требуется подать на катушку напряжение.
Выходит, что для создания переменного напряжения требуются две составляющие:
- Катушка (именно с нее снимается напряжение).
- Источник магнитного поля.
Не менее важным элементом, как отмечалось выше, является ротор, выступающий в роли источника магнитного поля.
У полюсной системы узла присутствует остаточный магнитный поток (даже при отсутствии тока в обмотке).
Этот параметр небольшой, поэтому способен вызвать самовозбуждение только на повышенных оборотах. По этой причине по обмотке ротора пропускают сначала небольшой ток, обеспечивающий намагничивание устройства.
Упомянутая выше цепочка подразумевает прохождение тока от АКБ через лампочку контроля.
Главный параметр здесь — сила тока, которая быть в пределах нормы. Если ток будет завышенным, аккумулятор быстро разрядится, а если заниженным — возрастет риск возбуждения генератора на ХХ мотора (холостых оборотах).
С учетом этих параметров подбирается и мощность лампочки, которая должна составлять 2-3 Вт.
Как только напряжение достигает требуемого параметра, лампочка гаснет, а обмотки возбуждения питаются от самого автомобильного генератора. При этом источник питания переходит в режим самовозбуждения.
Снятие напряжения производится со статорной обмотки, которая выполнена в трехфазном исполнении.
Узел состоит 3-х индивидуальных (фазных) обмоток, намотанных по определенному принципу на магнитопроводе.
Токи и напряжения в обмотках смещены между собой на 120 градусов. При этом сами обмотки могут собираться в двух вариантах — «звездой» или «треугольником».
Если выбрана схема «треугольник», фазные токи в 3-х отмотках будут в 1,73 раза меньше, чем общий ток, отдаваемый генераторной установкой.
Вот почему в автомобильных генераторах большой мощности чаще всего применяется схема «треугольника».
Это как раз объясняется меньшими токами, благодаря которым удается намотать обмотку проводом меньшего сечения.
Такой же провод можно использовать и в соединениях типа «звезда».
Чтобы созданный магнитный поток шел по назначению, и направлялся к статорной обмотке, катушки находятся в специальных пазах магнитопровода.
Из-за появления магнитного поля в обмотках и в статорном магнитопроводе, появляются вихревые токи.
Действие последних приводит к нагреву статора и снижению мощности генератора. Для уменьшения этого эффекта при изготовлении магнитопровода применяются стальные пластины.
Выработанное напряжение поступает в бортовую сеть через группу диодов (выпрямительный мост), о котором упоминалось выше.
После открытия диоды не создают сопротивления, и дают току беспрепятственно проходить в бортовую сеть.
Но при обратном напряжении I не пропускается. Фактически, остается только положительная полуволна.
Некоторые производители автомобилей для защиты электроники меняют диоды на стабилитроны.
Главной особенностью деталей является способность не пропускать ток до определенного параметра напряжения (25-30 Вольт).
После прохождения этого предела стабилитрон «пробивается» и пропускает обратный ток. При этом напряжение на «плюсовом» проводе генератора остается неизменным, что не несет риски для устройства.
К слову, способность стабилитрона поддерживать на выводах постоянное U даже после «пробоя» применяется в регуляторах.
В результате после прохождения диодного моста (стабилитронов) напряжение выпрямляется, становится постоянным.
У многих типов генераторных установок обмотка возбуждения имеет свой выпрямитель, собранный из 3-х диодов.
Благодаря такому подключению, протекание тока разряда от АКБ исключено.
Диоды, относящиеся к обмотке возбуждения, работают по аналогичному принципу и питают обмотку постоянным напряжением.
Здесь выпрямительное устройство состоит из шести диодов, три их которых являются отрицательными.
В процессе работы генератора ток возбуждения ниже параметра, который отдает автомобильный генератор.
Следовательно, для выпрямления тока на обмотке возбуждения достаточно диодов с номинальным током до двух Ампер.
Для сравнения силовые выпрямители имеют номинальный ток до 20-25 Ампер. Если требуется увеличить мощность генератора, ставится еще одно плечо с диодами.
Режимы работы
Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:
- В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
- После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
- После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе.
Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.
Регулятор напряжения — функции, типы, контрольная лампа
Ключевым элементом генераторной установки является регулятор напряжения — устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.
Такие изделия бывают двух типов:
- Гибридные — регуляторы, электрическая схема которых включает в себя как электронные приборы, так и радиодетали.
- Интегральные — устройства, в основе которых лежит тонкопленочная микроэлектронная технология. В современных автомобилях наибольшее распространение получил именно этот вариант.
Не менее важный элемент — контрольная лампа, смонтированная на приборной панели, по которой можно делать вывод о наличии проблем с регулятором.
Зажигание лампочки в момент пуска мотора должно быть кратковременным. Если же она горит постоянно (когда генераторная установка в работе), это свидетельствует о поломке регулятора или самого узла, а также необходимости ремонта.
Тонкости крепления
Фиксация генераторной установки производится при помощи специального кронштейна и болтового соединения.
Сам узел крепится в передней части двигателя, благодаря специальным лапам и проушинам.
Если на автомобильном генераторе предусмотрены специальные лапы, последние находятся на крышках мотора.
В случае применения только одной фиксирующей лапы, последняя ставится только на передней крышке.
В лапе, установленной в задней части, как правило, предусмотрено отверстие с установленной в нем дистанционной втулкой.
Задача последней заключается в устранении зазора, созданного между упором и креплением.
Крепление генератора Audi A8.
А так агрегат крепиться на ВАЗ 21124.
Неисправности генератора и способы их устранения
Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.
В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.
Все поломки генератора условно делятся на две категории:
- Механические. В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
- Электрические. Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.
Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.
1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:
- Пробуксовка приводного ремня. Решение — натянуть ремень и проверить подшипники на факт исправности, симптомы – свист ремня генератора.
- Зависание щеток. Для начала стоит вычистить щеткодержатель и щетки от загрязнений и убедиться в достаточности усилия.
- Обрыв цепочки возбуждения, подгорание контактных колес. Первая проблема решается путем поиска и устранения обрыва, а вторая — посредством зачистки и проточки контактных колец (если это требуется).
- Выход из строя регулятора напряжения.
- Задевание ротором статорного полюса.
- Обрыв цепочки, объединяющий генератор и АКБ.
2. Вторая ситуация.
Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.
Причины могут быть разными:
- Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
- Выход из строя реле напряжения — проверьте и поменяйте его.
- Износились или зависли щетки — замените или очистите от грязи.
- Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение — отыскать место повреждения и убрать проблему.
- Прочие причины — замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.
3. Генератор работает, но издает повышенный шум.
Вероятные неисправности:
- Замыкание между витками статора.
- Износ места для посадки подшипника.
- Послабление шкивной гайки.
- Разрушение подшипника.
Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.
Рекомендации по замене
Практика эксплуатации показывает, что поменять автомобильный генератор несложно, но для решения задачи требуется соблюдать ряд правил:
- Новое устройство должно иметь аналогичные токоскоростные параметры, как и у заводского узла.
- Энергетические показатели должны быть идентичными.
- Передаточные числа у старого и нового источника питания должны совпадать.
- Устанавливаемый узел должен подходить по размерам и с легкостью крепится к мотору.
- Схемы нового и старого автомобильного генератора должны быть одинаковыми.
Учтите, что устройства, смонтированные на автомобилях зарубежного производства, фиксируются не так, как отечественного, к примеру, как на генератор TOYOTA COROLLA и Лада Гранта .Следовательно, если менять иностранный агрегат изделием отечественного производства, придется установить новое крепление.
Полезные советы в помощь
В завершение рассказа об автомобильных генераторах стоит выделить ряд советов, что необходимо, а чего нельзя делать автовладельцам в процессе эксплуатации.
Главный момент — установка, в процессе которой важно с предельным вниманием подойти к подключению полярности.
Если ошибиться в этом вопросе, выпрямительное устройство поломается и возрастает риск возгорания.
Аналогичную опасность несет и пуск двигателя при некорректно подключенных проводах.
Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, стоит придерживаться ряда правил:
- Следите за чистотой контактов и контролируйте исправность электрической проводки автомобиля.
Отдельное внимание уделите надежности соединения. В случае применения плохих контактных проводов уровень бортового напряжения выйдет за допустимый предел.
- Следите за натяжкой генератора. В случае слабого натяжения источник питания не сможет выполнять поставленные задачи. Если же перетянуть ремень, это чревато быстрым износом подшипников.
- Отбрасывайте провода от генератора и АКБ при выполнении электросварочных работ.
- Если контрольная лампочка загорается и продолжает гореть после пуска мотора, выясните и устраните причину.
Отдельное внимание стоит уделить реле-регулятору, а также проверке напряжения на выходе источника питания. В режиме заряда этот параметр должен быть на уровне 13,9-14,5 Вольт.
Кроме того, время от времени проверяйте износ и достаточность усилия щеток генератора, состояние подшипников и контактных колец.
Высота щеток должна измеряться при демонтированном держателе. Если последний износился до 8-10 мм, требуется замена.
Что касается усилия пружин, удерживающих щетки, оно должно быть на уровне 4,2 Н (для ВАЗ). При этом осматривайте контактные кольца — на них не должно быть следов масла.
Также автовладелец должен запомнить и ряд запретов, а именно:
- Не оставляйте машину с подключенной АКБ, если имеются подозрения поломки диодного моста. В противном случае аккумулятор быстро разрядится, и возрастает риск воспламенения проводки.
- Не проверяйте правильность работы генератора путем перемыкания его выводов или отключения АКБ при работающем двигателе. В этом случае возможна поломка электронных элементов, бортового компьютера или регулятора напряжения.
- Не допускайте попадания технических жидкостей на генератор.
- Не оставляйте включенным узел в случае, если клеммы АКБ были сняты. В противном случае это может привести к поломке регулятора напряжения и электрооборудования авто.
- Своевременно проводите замену ремня генератора.
Зная особенности работы генератора, нюансы его конструкции, основные неисправности и тонкости ремонта, можно избежать многих проблем с проводкой и АКБ.
Помните, что генератор — сложный узел, требующий особого подхода к эксплуатации.
Важно постоянно следить за ним, своевременно проводить профилактические мероприятия и замену деталей (при наличии такой необходимости).
При таком подходе источник питания и сам автомобиль прослужат очень долго.
Генератор переменного тока. Как это работает, части, схема генератора переменного тока и типы
Генератор переменного токапреобразует механическую энергию в электрическую для формирования переменного тока (AC). В этом посте будет подробно рассказано о том, что такое генератор переменного тока, его типы, принцип работы, различные части, схема генератора переменного тока, области применения и преимущества.
Методологии SDLC - Что такое 7 фаз...
Включите JavaScript
Методологии SDLC - Что такое 7 фаз и моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения
Что такое генератор переменного тока
Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Выходной сигнал имеет форму синусоидального сигнала или переменного тока. Переменный ток (AC) используется в домах и других частях земного шара на электростанциях, которые подают переменный ток от источника энергии.
Рис. 1. Знакомство с генератором переменного тока
Природный газ, атомная энергия, гидроэнергетика, энергия ветра, солнечная энергия — это несколько источников энергии, которые электростанции используют для выработки электроэнергии. Когда электростанция распределяет ток через генератор переменного тока, напряжение повышается до существенного уровня через трансформаторы. Это неизменно повышает эффективность источника питания, поскольку помогает предотвратить потерю мощности при перемещении тока на большие расстояния.
Поэтому большое количество электроэнергии проходит через серию трансформаторов, которые распределяют ток по каждому дому или коммерческому помещению на безопасном уровне. Этот механизм работает по принципу закона электромагнитной индукции Майкла Фарадея. Этот закон гласит, что напряжение или ЭДС, создаваемые проводником с током, пересекают магнитное поле.
В генераторе переменного тока катушка, по которой течет заряд или ток, неподвижна, а магнит движется. Из-за южного и северного полюсов магнита ток течет в противоположных направлениях, создавая переменный ток. Выходная мощность генератора переменного тока обычно составляет 120 вольт и выше. Создаваемое выходное напряжение изменяется во времени и по амплитуде.
Рис. 2 - Изображение генератора переменного тока
Типы генератора переменного тока
Существуют фундаментально два типа генераторов переменного тока:
- Асинхронные генераторы
- Синхронные генераторы
Asynchronous generators 9000 29000 2
. Индукционные генераторы. Здесь контактные кольца помогают ротору вращаться. Хотя ротор пытается соответствовать синхронной скорости статора, его попытка терпит неудачу. Если синхронная скорость статора дополняется скоростью ротора, скорость равна нулю.
такие генераторы подходят для запуска ветряных турбин.
Синхронные генераторы
Синхронные генераторы вращаются с синхронной скоростью. Генератор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея. Поэтому при вращении катушки образуется однородное магнитное поле. Эти генераторы используются на электростанциях, поскольку они помогают генерировать высокое напряжение.
Компоненты генератора переменного тока
Генератор переменного тока в основном состоит из следующих частей:
- Филд
- АРМАТУРА
- ПРИМЕР MOVER
- Ротор
- Статор
- Слипковые кольца
Рис. 3 - Компоненты AC Generator
1. Field
Рис. от возбуждения, создающего магнитный поток. Образовавшийся поток разрезает якорь для создания напряжения. Таким образом, генератор переменного тока вырабатывает выходное напряжение.
2. Якорь
Это важная часть генератора переменного тока, где генерируется напряжение. Он состоит из многочисленных витых проводов, по которым протекает ток полной нагрузки генератора.
3. Первичный двигатель
Первичный двигатель — это устройство, которое приводит в действие генератор переменного тока. Первичным двигателем может быть любая вращающаяся машина, такая как дизельный двигатель или механический двигатель, такой как паровая турбина, гидротурбина.
4. Ротор
Это компонент, который помогает в создании вращения в генераторе переменного тока. Ротор управляется первичным двигателем.
5. Статор
Как следует из названия, это стационарная часть генератора переменного тока. Статор имеет обмотки, обеспечивающие движущееся магнитное поле, которое создает ротор во время своего вращения.
6. Токосъемные кольца
Они используются для преобразования энергии в ротор и обратно. Этот компонент хорошо изолирован от вала и соединен с круглым токопроводящим материалом. Есть щетки, которые сидят на контактном кольце при вращении ротора. Соединения со щетками осуществляются посредством электрического соединения с ротором.
Как работает генератор переменного тока | Диаграмма генератора переменного тока
Из законов электромагнетизма Фарадея мы знаем, что электрический ток создает магнитное поле и, наоборот, изменение магнитного поля создает ток в проводнике. В генераторе переменного тока электрический ток генерируется, когда вращающаяся проволочная петля, называемая якорем, помещается в однородное магнитное поле, и, наоборот, ток также может генерироваться, когда неподвижный якорь помещается во вращающееся магнитное поле.
Рис. 4 – Схема генератора переменного тока
Предположим, вращающийся якорь, приводимый в движение турбинами, помещен в однородное магнитное поле. При вращении якоря одна половина петли перемещается в направлении, противоположном другой половине петли. За счет этого индуцируется ЭДС и по контуру течет ток.
Два плеча арматуры соединены со щетками. Одна из щеток подключается к системе распределения электроэнергии через провод, который соединяется с другой щеткой, замыкая цепь. Когда якорь вращается, ток периодически меняет направление, что характерно для переменного тока. Таким образом, генерируемый переменный ток используется для питания устройств.
Применение генератора переменного тока
Возможные применения:
- Они используются для включения освещения во время мероприятий на открытом воздухе, таких как спортивные матчи.
- Они обычно используются для подачи электроэнергии в удаленные места.
- Они используются для выработки электроэнергии с помощью ветряных мельниц и гидроэлектростанций.
- Они также широко используются в автомобильной промышленности.
- Они также используются для питания бытовых электроприборов, таких как соковыжималки, пылесосы и т. д.
Преимущества генератора переменного тока
Преимущества включают в себя:
- Потери при передаче незначительны по сравнению с генератором постоянного тока.
- Конструкция этого типа генератора проста.
- Генерируемую мощность легче повышать и понижать при использовании с трансформаторами.
- Техническое обслуживание меньше.
Недостатки генератора переменного тока
Недостатки:
- Возникающие вихревые токи вызывают потери энергии.
- Крупномасштабное производство электроэнергии переменного тока с использованием только генераторов переменного тока опасно.
A Прочтите также: Трансформатор - как это работает, части, типы, области применения, преимущества Что такое токоизмерительные клещи (Tong Tester) — типы, принцип работы и усилители. Как работать Синхронный двигатель – конструкция, принцип, типы, характеристики
Схема электрического генератора
Схема электрического генератора – Электричество не возникает в природе в пригодной для использования форме, а также не может быть сохранено в пригодных для использования больших количествах. Следовательно, она должна генерироваться непрерывно, чтобы всегда удовлетворять спрос (мощности). Эффективным и удобным способом получения электроэнергии является преобразование механической энергии в электрическую форму в Вращающееся устройство , называемое генератором . При этом в генераторе теряется небольшая часть мощности (КПД больших генераторов превышает 90%).
Сама механическая энергия получается из тепловой энергии с помощью термодинамических средств в паровой турбине (эффективность в пределах 40-50% в качестве существующего верхнего предела) или путем преобразования потенциальной энергии воды в гидравлической турбине с очень небольшими потерями . Основной источник механической энергии паровой/гидравлической турбины называется 9.0017 Первичный двигатель . Электричество также может быть получено непосредственно из горячих газов в форме Plasma , что устраняет необходимость конвергенции тепловой энергии в промежуточную механическую энергию. Этот процесс все еще находится на экспериментальной стадии. Схема электромеханического процесса электрического генератора представлена на рис. 1.1. В установившихся условиях преобразования
T PM (первичный двигатель) = T G (генератор), а турбина и генератор работают с постоянной скоростью.
Помимо освещения и отопления, электрическая энергия в основном используется путем преобразования ее обратно в механическую форму для вращения колес промышленности, а также крошечных бытовых приборов. Промежуточное звено, электроэнергия, позволяет использовать крупные эффективные центральные генерирующие станции, в то время как она легко транспортируется к множеству точек потребления.
Процесс электромеханического преобразования энергии является обратимым, и простая регулировка механического вала и электрических условий меняет направление потока энергии, как показано на рис. 1.2.
В этом режиме работы электромеханическое устройство, обычно называемое электрическими машинами, известно как двигатель, и считается, что машина находится в двигательном режиме. При работе с постоянной скоростью снова T M (двигатель) = T L (нагрузка). Как в генерирующем, так и в двигательном режимах в электрических машинах возникают потери, но общий КПД преобразования очень высок (близок к 90 % или превышает его).
Электрогенераторы Рабочие используются почти во всех промышленных и производственных процессах. Страницы могут быть заполнены перечислением областей применения электрических машин, начиная с гигантских генераторов (500 МВт и выше), промышленных двигателей мощностью до нескольких мегаватт и заканчивая бытовыми электроприборами мощностью в несколько десятков кВт и сложными аэрокосмическими устройствами, требующими строгой надежности в работе.
Схема электрического генератора Работа посвящена важной теме электрических машин, глубокое понимание которых необходимо для решения проблем энергии, загрязнения и бедности, с которыми в настоящее время сталкивается все человечество.
С тех пор как Томас Альва Эдисон разработал эл. генератора, более ста лет назад инженеры постоянно стремились и успешно уменьшали размер и повышали эффективность электрических машин за счет использования улучшенных материалов и оптимальных стратегий проектирования. Кажется, мы почти достигли верхнего предела, установленного природой.
Трансформатор — это статическое устройство, которое преобразует электрическую энергию с одного уровня переменного напряжения на другой. Именно это устройство сделало электрическую систему практически универсальной. Электроэнергия вырабатывается при относительно низком напряжении (максимум до 33 кВ), которое затем повышается до очень высокого напряжения (например, 756 кВ) с помощью трансформатора и затем передается. Высокие напряжения связаны с низкими токами и меньшими потерями при передаче. Географически близко к точкам потребления, электроэнергия преобразуется обратно в безопасные низкие напряжения сети (400/231 В). Трансформатор состоит в основном из двух катушек (три набора пар катушек для трехфазной системы), тесно связанных магнитным (стальным) сердечником.