Как работи генераторът на ток и работи

Токовият генератор е електрическа машина, която преобразува механичната енергия в електрическа енергия. Те могат да генерират както директен, така и променлив ток.

До втората половина на 20-ти век DC генераторите се използват в моторните превозни средства. След това широко разпространени полупроводникови диоди, които позволяват да се поправя променлив ток или да се направи постоянен. Ето защо в тази област генераторите за постоянен ток са заменили по-надеждни и компактни трифазни алтакатори.

В последната статия разгледах подробно работата на електрическия мотор, сега ще бъдат описани общите принципи на работа и устройството на токовия генератор. Аз няма да се занимавам с DC машини в детайли, защото те не се използват днес в ежедневието, гаражите и превозните средства. Те са широко използвани в градския електрически транспорт: тролейбуси и трамваи.

Принципът на работа на генератора на ток

Генераторът работи на базата на закона за електромагнитна индукция на Faraday - електромоторна сила (EMF), индуцирана в правоъгълна верига (телена рамка), въртяща се в еднообразно въртящо се магнитно поле.

EMF се появява и в фиксирана правоъгълна рамка, ако завъртите магнит в нея.

Най-простият генератор е правоъгълна рамка, поставена между два магнита с различни полюси. За да премахнете напрежението от въртящата се рамка, се използват токови колекторни пръстени. На практика се използват електромагнити, които са индуктори или намотки от медна жица в изолационен лак. С преминаването на електрически ток през намотките те започват да имат електромагнитни свойства. За възбуждането им е необходим допълнителен източник на ток, а в автомобилите това е батерия. В битови електроцентрали възбуждането по време на намотката възниква в резултат на самовъзбуждане или от допълнителен DC генератор с малка мощност, който се задвижва от вала на генератора.

По принцип на работа генераторите могат да бъдат синхронни или асинхронни.

  1. Асинхронните генератори са структурно прости и евтини за производство, по-устойчиви на токове на късо съединение и претоварване. Асинхронният електрически генератор е идеален за захранване на активните товари: нажежаеми лампи, електрически нагреватели, електроника, електрически горелки и т.н. Но дори и краткосрочно претоварване за тях е неприемливо, поради което при свързване на електродвигатели, неелектронни видове заваръчни машини, електрически инструменти и други индуктивни товари, мощността трябва да бъде поне три пъти, а за предпочитане четири.
  2. Синхронен генератор е идеален за индуктивни потребители с високи токове на натиск. Те са в състояние да издържат на петкратно токово претоварване за една секунда.

Устройство за алтернатори

За пример за разглеждане на устройството, нека вземем кола трифазен генератор.

Автомобилният генератор се състои от корпус и две капаци с отвори за вентилация. Роторът се върти в 2 лагера и се задвижва от ролка. В основата си, роторът е електромагнит, състоящ се от единична намотка. Токът се доставя до него с помощта на два медни пръстена и графитни четки, които са свързани към електронен релеен регулатор. Отговорен е на факта, че изходното напрежение от генератора винаги е в допустимите граници от 12 волта с допуски и не зависи от честотата на въртене на ролката. Релейният регулатор може да бъде вграден в корпуса на генератора и извън него.

Статорът се състои от три медни намотки, свързани помежду си в триъгълник. Поправящ мост от 6 полупроводникови диода е свързан към точките на връзката им, които преобразуват напрежението от AC в DC.

Бензиновият генератор се състои от двигател и генератор на постоянен ток, който ги задвижва, които могат да бъдат синхронни или асинхронни.

Двигателят е оборудван със системи: стартиране, впръскване на гориво, охлаждане, смазване, стабилизиране на скоростта. Вибрационен и шумозаглушител, амортисьори и амортисьори.

Устройството за автоматизация и контрол следи работата на електроцентралата и, ако е необходимо, я коригира и защитава при аварийни ситуации.

В по-евтините електроцентрали се извършва ръчно стартиране, а в по-скъпите електроцентрали се извършва автоматично стартиране чрез стартер и батерия.

Можете да научите повече за електроцентралите в следващата ни статия "Как да изберем електроцентрала за къща или гараж".

Разглеждаме принципа на работа на алтернатора и устройството

Сменяем ток - движещата сила на много отрасли и транспорт, и по-специално автомобили. Има и двата малки модела с размерите на юмрук и гигантски устройства с височина няколко метра.

Генераторът е много техническата система, която превръща механичната (кинетична) енергия в електрическа енергия. Как функционира генераторът?

Какъв е феноменът, използван в алтернатора на устройството?

Без значение как е генераторът, основата на действието му е процесът на електромагнитна индукция - появата на електрически ток в затворена верига под влияние на модифициран магнитен поток.

Генераторът обикновено е разделен на 2 части: индуктор и котва.

Индуктор е частта от устройството, където се създава магнитно поле, а котвата е половината, където се генерира електродвижеща сила или ток.

Електромоторната сила възниква при намотаване под въздействието на магнитно поле. Това е основата за генератора. Но мощен променлив ток не може да бъде получен от такава примитивна структура. За преобразуване се нуждаете от силен магнитен поток.

Всички тези нюанси на свързване на генератора към домашен електрически контакт могат да бъдат проучени от тази статия.

За това се добавят 2 стоманени сърцевини към намотката, които определят предназначението и устройството на алтернатора. Това е статор и ротор. Намотката, която създава магнитното поле, се поставя в жлеба на едно ядро ​​- това е статор или индуктор. Той остава неподвижен в противовес на ротора. Статорът се захранва от постоянен ток. Има биполярни или многополюсни.

Генераторът има траен метален корпус с няколко изхода, в зависимост от предназначението на устройството. Променлив брой на намотаните проводници.

Разбираме характеристиките на функционирането на звеното

Сега разбрахме какъв е принципът на функциониране на алтернаторите. Схемата за действие е съвсем проста и ясна. При условие на постоянна скорост на ротора, електрическият ток ще се произвежда в един поток.

Ротацията на ротора провокира промяна в магнитния поток. На свой ред електричното поле генерира вид на електрически ток. Чрез контактите с пръстените в края на тока от ротора преминава в електрическата верига на устройството. Пръстените имат добро плъзгащо се свойство. Те са здраво в контакт с четките, които са постоянни фиксирани проводници между електрическата верига и намотката от медната жица на ротора.

Що се отнася до светлинния поток на лампите, за да разберете нивото на осветеност на помещението, можете да го намерите тук. И за методите за намиране на скрити кабели в апартамент или къща - прочетете в отделна статия.

При монтажа на алтернатор е много важно да се поддържат пропорциите на частите, размерът, размерът на пролуките, дебелината на проводниците.
Можете да сглобите алтернатора, ако имате всички необходими части и достатъчно количество медни проводници в къщата си. Направете малка единица е съвсем реална. Или има подробна инструкция за използването на асинхронен двигател като генератор.

Как се генератори DC и AC?

Терминът "поколение" в електротехниката произхожда от латинския език. Това означава "раждане". По отношение на енергетиката можем да кажем, че генераторите се наричат ​​технически устройства, участващи в производството на електроенергия.

В този случай е необходимо да направите резервация, че е възможно да се произвежда електрически ток чрез преобразуване на различни видове енергия, например:

термични и други.

Исторически, генераторите се наричат ​​конструкции, които превръщат кинетичната енергия на ротация в електричество.

По вид генерирана електроенергия генераторите са:

1. DC;

Принципът на действие на най-простия генератор

Физическите закони, които позволяват създаването на съвременни електрически инсталации за генериране на електричество чрез трансформацията на механичната енергия, са открити от учените Oersted и Faraday.

Дизайнът на всеки генератор изпълнява принципа на електромагнитната индукция, когато електрическият ток се индуцира в затворена рамка поради пресичането му чрез въртящо се магнитно поле, което се създава от постоянни магнити в опростени модели за домакинска употреба или намотки на намотки на индустриални продукти с висока мощност.

Докато рамката се върти, магнитудът на магнитния поток се променя.

Електромоторната сила, индуцирана в завой, зависи от скоростта на промяна на магнитния поток, проникващ в рамката в затворения контур S, и е директно пропорционална на нейната стойност. Колкото по-бързо върти ротора, толкова по-високо е генерирано напрежение.

За да се създаде затворен контур и да се отклони електрически ток от него, беше необходимо да се създаде колектор и четка, което осигурява постоянен контакт между въртящата се рамка и стационарната част на веригата.

Благодарение на конструкцията на пружинните четки, които се притискат към колекторните пластини, електрическият ток се предава към изходните клеми и от тях се придвижва към мрежата на потребителя.

Принципът на работа на най-простия DC генератор

Когато рамката се завърта около оста си, лявата и дясната й половина циклично преминават близо до южния или северния полюс на магнитите. В тях всеки път има промяна в посоката на течения към обратното, така че на всеки полюс текат в една посока.

За да се създаде постоянен ток в изходната верига, на колекторния възел бе създаден половин пръстен за всяка половина намотка. Четките в непосредствена близост до пръстена премахват потенциала само на техния знак: положителни или отрицателни.

Тъй като полукръгът на въртящата се рамка е отворен, той създава моменти, когато токът достигне своята максимална стойност или отсъства. За да се поддържа не само посоката, но и постоянната стойност на генерираното напрежение, рамката е изработена по специално подготвена технология:

тя не използва една бобина, а няколко - в зависимост от големината на планираното напрежение;

Броят на кадрите не е ограничен до едно копие: те се опитват да ги направят достатъчно, за да поддържат оптимално паданията на напрежението на едно и също ниво.

В DC ​​генератор намотките на ротора се поставят в жлебовете на магнитната верига. Това ви позволява да намалите загубата на индуцираното електромагнитно поле.

Дизайн характеристики на DC генератори

Основните елементи на устройството са:

външна мощност на рамката;

превключващ възел с четки.

Тялото е изработено от стоманени сплави или чугун, за да придаде механична якост на цялата конструкция. Допълнителна телесна задача е прехвърлянето на магнитния поток между полюсите.

Полюсите на магнитите са прикрепени към тялото с болтове или болтове. Те се монтират на намотката.

Статорът, наричан още игото или скелета, е направен от феромагнитни материали. На него се поставя намотката на възбуждащата бобина. Статорът е снабден с магнитни полюси, формиращи своето магнитно поле на силата.

Роторът има синоним: котва. Неговата магнитна сърцевина се състои от ламинирани плочи, които намаляват образуването на вихрови токове и повишават ефективността. В каналите на намотките на сърцевината на ротора и / или само възбуждане.

Превключващият възел с четките може да има различен брой полюси, но винаги е по-голям от два. Материалът на четките обикновено използва графит. Колекторите са изработени от мед като най-оптимален метал, подходящ за електрическите свойства на тока на проводимост.

Чрез използването на превключвател се генерира пулсиращ сигнал на изходните клеми на DC генератора.

Основните видове проекти на DC генератори

Съгласно вида на силата, възбуждащите намотки разграничават устройствата:

1. със самовъзбуждане;

2. работа въз основа на независимото включване.

Първите продукти могат:

използвайте постоянни магнити;

или работа от външни източници, като батерии, вятърни турбини...

Независимо захранваните генератори работят от собствената си намотка, която може да бъде свързана:

шунтове или паралелно възбуждане.

Една от опциите за такава връзка е показана на диаграмата.

Един пример за DC генератор може да служи като дизайн, който често се използва в автомобилната технология. Устройството му е същото като това на асинхронен двигател.

Такива колекторни структури могат едновременно да работят в режим на двигател или генератор. Поради това те стават често срещани в съществуващите хибридни автомобили.

Процесът на образуване на котвена реакция

Настъпва в неактивен режим при неправилно регулиране на силата на притискане на четките, създавайки не-оптимален режим на триене. Това може да доведе до намалени магнитни полета или пожар, дължащо се на увеличено генериране на искра.

Начините за намаляване са:

компенсиране на магнитни полета поради свързването на допълнителни полюси;

настройка на позицията на смяна на четките на колектора.

Предимства на генераторите за постоянен ток

без загуба на хистерезис и образуване на вихрови токове;

работа в екстремни условия;

намалено тегло и малки размери.

Принципът на работа на най-простия алтернатор

Вътре в този дизайн се използват всички същите части като предишния аналог:

колектор с четки за текущо отклонение.

Основната разлика се състои в устройството на колекторното устройство, което е проектирано така, че когато рамката се върти през четките, контакта с полуконтрола се създава непрекъснато, без циклично да променя тяхното положение.

Поради това токът, променящ се в съответствие със законите на хармониката във всяка половина, е напълно непроменен предаден на четките и след това през тях към потребителската верига.

Естествено, рамката е създадена чрез навиване не от една серпентина, но изчисления брой от тях за постигане на оптимално напрежение.

По този начин принципът на работа на генератори на директен и променлив ток е често срещан и разликите в дизайна се състоят в производството на:

въртящ се колектор на ротора;

конфигурация на намотките на ротора.

Дизайн характеристики на индустриалните алтернатори

Помислете за основните части на индустриалния индукционен генератор, в който роторът получава въртеливо движение от близката турбина. В конструкцията на статора е включен електромагнит (въпреки че магнитното поле може да бъде създадено от набор от постоянни магнити) и роторна намотка с определен брой завои.

Във всеки завъртане се индуцира електродвижеща сила, която последователно се прибавя към всяка от тях и образува на изходните терминали общата стойност на напрежението, подадено към захранващата верига на свързаните консуматори.

За да се увеличи амплитудата на електромагнитната съвместимост на изхода на генератора, се използва специален дизайн на магнитната система, направен от две магнитни вериги чрез използване на специални класове от електрическа стомана под формата на ламинирани плочи с канали. Вътре има монтирани намотки.

В корпуса на генератора има статорно ядро ​​с жлебове за приемане на намотка, създавайки магнитно поле.

Роторът, въртящ се върху лагерите, има и магнитна сърцевина с канали, вътре в която е монтирана намотка, която получава индуцирана ЕМП. Обикновено хоризонталното направление е избрано за поместване на оста на въртене, въпреки че има конструкции на генератори с вертикално разположение и съответна конструкция на лагерите.

Винаги има разлика между статора и ротора, която е необходима за осигуряване на ротация и избягване на заглушаване. Но в същото време има загуба на магнитна индукционна енергия. Следователно те се опитват да го направят колкото е възможно по-ниско, като оптимално се съобразяват и с двете изисквания.

Разположен на същия вал като ротора, възбудителят е генератор на постоянен ток с относително малка мощност. Целта му е да доставя електричество на намотките на генератор на енергия в състояние на независимо възбуждане.

Тези патогени най-често се използват при проектирането на турбинни или хидравлични генератори, когато се създава първичен или резервен метод на възбуждане.

Снимката на индустриалния генератор показва местоположението на колекторните пръстени и четките за отстраняване на токове от конструкцията на въртящия се ротор. Това устройство се подлага на постоянни механични и електрически натоварвания. За преодоляването им се създава сложна структура, която по време на операцията изисква периодични проверки и превантивни мерки.

За да се намалят създадените оперативни разходи, се използва различна алтернативна технология, при която се използва и взаимодействието между въртящите се електромагнитни полета. Само на ротора има постоянни или електрически магнити и напрежението се отстранява от стационарната намотка.

При създаването на такава схема такава конструкция може да се нарече терминът "алтернатор". Използва се в синхронни генератори: високочестотни, автомобилни, локомотиви и кораби, инсталации на електроцентрали от енергийната промишленост за производство на електроенергия.

Характеристики на синхронни генератори

Името и отличителният знак на действието се крие в създаването на твърда връзка между честотата на променливата електродвижеща сила, предизвикана от статорната намотка "f", и въртенето на ротора.

В статора е монтирана трифазна намотка, а на ротора има електромагнит със сърцевина и възбуждаща намотка, подавана от вериги на постоянен ток през възел на колектор на четка.

Роторът се задвижва от източник на механична енергия - задвижващ мотор със същата скорост. Неговото магнитно поле прави същото движение.

В намотките на статора се индуцират електродвижещи сили със същата величина, но изместени на 120 градуса по посока, създавайки трифазна симетрична система.

Когато се свързват към краищата на намотките на потребителските вериги, фазовите токове започват да действат в схемата, което образува магнитно поле, което се върти по същия начин: синхронно.

Формата на изходния сигнал на индуцираната емф зависи само от закон за разпределение на вектора на магнитната индукция вътре в пролуката между роторните полюси и статорните плочи. Ето защо, за да се постигне създаването на такъв дизайн, когато величината на индукция варира синусоидно.

Когато празнината има постоянна характеристика, тогава векторът на магнитната индукция вътре в междината е създаден според формата на трапец, както е показано на графиката на линии 1.

Ако формата на ръбовете на полюсите се коригира с наклонен ъгъл с промяната в междината до максималната стойност, тогава може да се постигне синусоидално разпределение, както е показано с линия 2. Тази техника се използва на практика.

Схеми за възбуждане на синхронни генератори

Магнитомоторната сила, възникваща върху възбуждащата намотка "OB" на ротора, създава своето магнитно поле. За да направите това, има различни дизайни на DC драйвери, базирани на:

1. метод на контакт;

2. Безконтактен начин.

В първия случай се използва отделен генератор, наречен "В" патоген. Неговата възбуждаща намотка се захранва от допълнителен генератор в съответствие с принципа на паралелно възбуждане, наречен PV възбудител.

Всички ротори са поставени на обща шахта. Поради това те се въртят точно по същия начин. Реостатите r1 и r2 служат за регулиране на токовете в веригата на причинителя и суб-агента.

При безконтактен метод няма пръстени за приплъзване на ротора. Трифазна намотка на патогена се монтира директно върху него. Тя се върти синхронно с ротора и предава електрически постоянен ток през ко-въртящ се токоизправител директно към намотката на "B".

Разновидностите на безконтактната схема са:

1. система за самовъзбуждане от собствената си статорна намотка;

2. автоматизирана схема.

При първия метод напрежението от намотките на статора се подава към стъпков трансформатор, а след това - полупроводников токоизправител "PP", който произвежда постоянен ток.

При този метод първоначалното възбуждане се създава поради феномена на остатъчния магнетизъм.

Автоматичната схема за създаване на самовъзбуждане включва използването на:

трансформатор на напрежение TN;

автоматизиран регулатор на възбуждането ATS;

токов трансформатор TT;

W токоизправител трансформатор;

тиристорен преобразувател TP;

защитен блок GZ.

Характеристики на асинхронните генератори

Основната разлика между тези структури се състои в липсата на твърда връзка между честотите на въртене на ротора (nr) и emf (n), предизвикани в намотката. Винаги има разлика между тях, която се нарича "приплъзване". Обозначава се с латинската буква "S" и се изразява по формулата S = (n-nr) / n.

Когато товарът на генератора е свързан, се създава спирачен момент, който да върти ротора. Тя влияе върху честотата на произвежданите ЕМП, създава отрицателно отклонение.

Проектирането на роторните асинхронни генератори се извършва:

Асинхронните генератори могат да имат:

1. независима възбуда;

В първия случай се използва външен източник на променливо напрежение, а във втория - полупроводникови преобразуватели или кондензатори в първичния, вторичния или и двата вида схеми.

По този начин генераторите с променлив и постоянен ток имат много общи черти в принципите на конструкцията, но се различават при проектирането на някои елементи.

Устройството за алтернатор и неговата класификация

Структурно генераторът се състои от:

  1. Кондуктивна рамка.
  2. Магнити.

Работи по следния начин:

  1. Проводящата рамка е поставена в магнитно поле, създадено между полюсите на магнитите. Краищата му осигуряват контактните пръстени, които също могат да се въртят.
  2. С помощта на еластични проводящи пластини (четки), пръстените са свързани към електрическа крушка.
  3. Рамката, която се върти в магнитно поле, непрекъснато пресича своите магнитни линии на сила със своите страни.
  4. Пресичането на линиите на магнитното поле с рамка предизвиква появата на емф и индукционен ток.
  5. При действието на получения индукционен ток, крушката започва да свети. Електрическата крушка продължава докато рамката се завърти.

Едно пълно завъртане на рамката вътре в магнитното поле води до това, че полученото emf да промени посоката си два пъти и стойността му се увеличава два пъти до максималната стойност (проводниците преминават под полюсите на магнитите) и е два пъти нула (проводниците се движат по линиите на магнитното поле).

Такава промяна в електродвижещата сила в процеса на непрекъснато въртене на рамката предизвиква постоянно изменение на синусоидалния електрически ток по посока и величина в затворена електрическа верига, която понастоящем се нарича променлива.

По принцип такива устройства са доста сложен продукт, състоящ се от медни проводници и голям брой изолационни и структурни материали.

Устройство и принцип на работа

Всеки алтернатор се състои от:

  1. Променлив ток или електромагнит, който създава магнитно поле. За да се получи мощен магнитен поток, специални магнитни системи от две ядра, които са изработени от електрическа стомана, се монтират в генератори.
  2. Навиване, в което има променлива ЕМП. Намотките, които създават магнитно поле, се поставят в специални прорези на едно ядро, а намотките, в които се получава ЕМФ в слотовете на друг.
  3. За захранването на захранващото напрежение и отстраняването на приетия променлив ток се използват захващащи пръстени и четки. Тези части са изработени от проводящи материали. Токът в намотките на електромагнит, който създава магнитно поле, е много по-малък от този, даден от генератора към външна верига, така че е по-удобно да се премахне генерираното напрежение от неподвижните намотки и да се подаде нискоенергийно захранващо напрежение през плъзгащите се контакти.

Като правило:

  1. Вътрешната сърцевина (ротор) с намотката се върти около оста си.
  2. Външната сърцевина (статор) е фиксирана.
  3. Разликата между ротора и статора трябва да бъде минимална - едва тогава силата на потока на магнитната индукция е максимална. В този случай магнитното поле създава неподвижен магнит, а намотките, в които е създаден ем, се въртят.

Въпреки това, при големите индустриални генератори външното ядро, което създава магнитно поле, се върти около вътрешния, а намотките, в които се индуцира ЕМФ, остават неподвижни.

По време на експлоатация възниква емф в намотката на ротора, чиято амплитуда е пропорционална на броя на завъртанията. В допълнение, тя е пропорционална на амплитудата на променливия магнитен поток (през серпентината).

Принципът на работа на синхронен генератор:

сфера на приложение

Ежедневието на човешкото общество не може да се представи без АС. Нейната широко разпространена употреба се дължи на факта, че тя има огромни предимства пред постоянната.

В този случай основното предимство е, че напрежението и силата на променливия ток могат лесно и практически да се превърнат без загуба в доста широки граници.

По-специално, такова преобразуване е необходимо в случай на пренос на електроенергия на дълги разстояния. Електричеството има огромни предимства пред другите форми на енергия.

Тя може да се предава на дълги разстояния с ниски загуби и сравнително лесно да се разпространява между потребителите. Освен това електричеството просто се превръща в други форми на енергия (светлина, топлина, механични и др.).

Ето защо генераторите с променлив ток в съвременните условия се използват много широко. С тяхна помощ се генерира електроенергия, която се използва във всички отрасли, както и в ежедневието и във всички видове транспорт.

класификация

Поради голямото разнообразие от генератори, произвеждани от промишлеността в различни страни, е разработена доста обширна система за тяхната класификация.

По този начин алтернаторите се отличават с:

  1. Винаги.
  2. Design.
  3. Метод на възбуда.
  4. Броят на фазите.
  5. Свързващи фази на намотките.

АС алтернаторите са:

  1. Асинхронно. Продукти, в които има шахти върху въртящия се вал, проектирани да поместват намотките. Те генерират електрически ток с малки изкривявания, чиято стойност не надвишава номиналната стойност. Продукти от този тип се използват за захранване на домакински уреди.
  2. Синхронно. Продукти, при които индуктори се поставят директно върху ротора. Те са способни да произвеждат ток, който има висока начална мощност.
Фиксиран генератор на ротори

Структурно разграничаване на генераторите:

  1. С фиксиран ротор.
  2. С фиксиран статор

Дизайнът с фиксиран статор е най-често срещан поради факта, че няма нужда да се използват хлъзгащи пръстени и плаващи четки.

Съгласно метода на възбуждане генераторите са:

  1. При самостоятелно възбуждане (захранващото напрежение се подава към намотката от отделен DC източник).
  2. При самовъзбуждане (възбуждащите намотки се подават от поправения (постоянен) ток, получен от самия генератор).
  3. С възбуждащите намотки, които се захранват от генератор с ниска мощност от трета страна, "седи" на един и същ вал с него.
  4. Развълнуван от постоянен магнит.

С броя фази има електрически генератори:

  1. Единична фаза.
  2. Бифазен.
  3. Три фаза.

Най-широко разпространените трифазни генератори.

Това се дължи на наличието на някои предимства, сред които е необходимо да се отбележи възможността за безпроблемно получаване:

  1. Ротационно кръгово магнитно поле, което допринася за ефективността на тяхното производство.
  2. Балансирана система, която значително увеличава експлоатационния живот на електроцентралите.
  3. Едновременно две работни напрежения (фазово и линейно) в една система.
  4. Високи икономически показатели - материалното потребление на силови кабели и трансформатори е значително намалено и процесът на пренос на електроенергия на дълги разстояния е опростен.

Трифазните генератори се отличават с електрически вериги за свързване на фазови намотки.

Това се случва, че фазовите намотки са свързани:

  1. "Стар".
  2. "Триъгълник".

Описание на схемите

За да се получи свързана трифазна система, намотките на генератора трябва да бъдат свързани един към друг по един от двата начина:

"Стар"

Звездното свързване осигурява електрическото свързване на краищата на всички намотки в една точка. Точката на свързване се нарича "нула". С тази връзка натоварването към генератора може да бъде свързано с 3 или 4 проводника.

Проводниците, които тръгват от началото на намотките, се наричат ​​линейни, а телта, която идва от нулевата точка, е нула. Напрежението между линейните проводници се нарича линейно.

Напрежението на линията е 1,73 пъти повече от фазовото напрежение.

Напрежението между нула и някой от линейните проводници се нарича фаза. Фазовите напрежения са равни една на друга и са изместени един спрямо друг по ъгъл, който е равен на 120 градуса.

Особеност на схемата е и равнопоставеността на линейните и фазовите токове.

Най-често срещаната 4-жична верига - връзка "звезда" с неутрален проводник. Това ви позволява да избегнете фазово изкривяване при свързване на небалансирано натоварване, например на една фаза - активното натоварване е включено и от друга - капацитивно или реактивно. В същото време се гарантира безопасността на включените електрически уреди.

"Триъгълник"

Връзката "делта" е серийна връзка на намотките на трифазен генератор: края на първата намотка е свързан с началото на втората, края й с началото на третия и края на последната с началото на първия.

В този случай линейните проводници се изтеглят от точките на свързване на намотките. В същото време линейното напрежение е равно на фазовото напрежение, а величината на линейния ток е 1,73 пъти фазовото напрежение.

Практическо приложение

Индукционните генератори се използват в почти всички области на човешкото общество.

И във всеки случай, за да се получи променлив ток, се използва ротационната енергия на генераторния вал.

Това важи за:

  1. Големи водни, термични и атомни електроцентрали.
  2. Индустриални генератори.
  3. Домакински електрически генератори.

Генераторите, инсталирани в електроцентрали, генерират голямо количество електроенергия, която след това се предава на големи разстояния.

Те са разработени за специфични, високоспециализирани задачи и представляват най-сложните устройства за монтаж на които е необходимо да се изградят отделни сгради и структури. Освен това тяхната работа се осигурява от специално организирана инфраструктура.

Освен това те се използват за осигуряване на електроенергия на строителни обекти, лагери, отдалечени ферми и сондажни платформи, разположени на места, където инсталирането на стационарни електропроводи е невъзможно или икономически невъзможно.

Като правило те използват дизелово гориво за работа, произвеждайки променлив ток с висока мощност (220 или 380 V). За тази цел се използват синхронни генератори, които са в състояние да осигурят функционирането на индустриално оборудване с висока мощност.

При дизеловите инсталации валът на генератора се върти с двигател с вътрешно горене (ICE).

Електрически генератор на шасито

Всички компоненти, включени в индустриалния генератор, са монтирани на висококачествена стоманена шайба, която, ако е необходимо, е монтирана:

  1. Изолиран контейнер.
  2. Мобилно шаси (колесни, ски).

Домакинските електрически генератори станаха много популярни относително наскоро.

Те се използват за електрифициране на малки къщи, вили и вили и също така решават редица проблеми, свързани с неправилното функциониране на централизираната електроенергийна мрежа, и често се използват като аварийни източници на променлив ток в преди това електрифицирани съоръжения от този тип.

В устройства от този тип се използват както бензинови, така и дизелови двигатели с вътрешно горене за въртене на вала на генератора. Те произвеждат променлив ток с малка мощност (от 0,5 до 15 kW) и се различават по:

  1. Икономиката.
  2. Малък размер.
  3. Нисък шум.

При избора на алтернатор за домакинства потенциалният потребител трябва да обърне внимание на:

  1. Тип ICE (бензин или дизел).
  2. Деклариран в придружаващата документация капацитет.
  3. Тип генератор (синхронно или асинхронно).
  4. Фаза.
  5. Управление
  6. Ниво на шума.

алтернатор

Алтернаторът или DC генераторът е устройство за генериране на електричество чрез преобразуване на механичната енергия.

Как изглежда алтернаторът?

Как работи алтернаторът? Токът се генерира в проводник от магнитно поле. Удобно е да генерирате ток, ако въртите правоъгълна електрически проводима рамка в неподвижно поле или постоянен магнит в него.

Когато се завърти около ос на създаденото от него вътрешно магнитно поле с ъглова скорост ω, вертикалните страни на контура ще бъдат активни, тъй като те се пресичат с магнитни линии. Няма хоризонтално действие, което да съвпадне с магнитното поле. Следователно в тях не се предизвиква ток.

Как се генератор с магнитен ротор

EMF в рамката ще бъде:

Bмакс - максимална индукция, T;

l - височина на рамката, m;

v - скорост на рамката, m / s;

По този начин, от действието на променящото се магнитно поле в проводника се предизвиква променлива ЕМФ.

За голям брой обороти w, изразяващи формулата чрез максималния поток Fm, получаваме следния израз:

Принципът на действие на алтернатор от друг тип се основава на въртенето на проводимата рамка между два постоянни магнита с противоположни полюси. Най-простият пример е показан на фигурата по-долу. Напрежението, което се появява в него, се отстранява чрез приплъзващи пръстени.

Генератор на ток с постоянен магнит

Използването на устройството не е много обичайно поради натоварването на движещите се контакти от голям ток, преминаващ през ротора. Дизайнът на първия даден вариант ги съдържа, но чрез тях много по-малко постоянен ток се захранва от завоите на въртящия се електромагнит и основната мощност се отстранява от неподвижната статорна намотка.

Синхронен генератор

Характеристика на устройството е равенството между честотата f, предизвикана от EMF на статора и скоростта на ротора ω:

където p е броят на двойките полюси в намотката на статора.

Синхронният генератор създава ЕМП в намотката на статора, чиято моментна стойност се определя от израза:

където l и D са дължината и вътрешния диаметър на статорното ядро.

Синхронен генератор произвежда напрежение със синусоидална характеристика. Когато се свързва с констатациите си1, C2, C3 потребителите, чрез схемата потоци едно- или трифазен ток, схемата по-долу.

Трифазна схема на синхронен генератор

Ефектът от различното електрическо натоварване също променя механичното натоварване. Това увеличава или намалява скоростта на въртене, което води до промяна в напрежението и честотата. За да се предотврати такава промяна, електрическите характеристики автоматично се поддържат на дадено ниво чрез обратната връзка на напрежението и тока на намотката на ротора. Ако роторът на генератора е направен от постоянен магнит, той има ограничени възможности за стабилизиране на електрическите параметри.

Роторът е принуден да се върти. На намотката си се прилага индукционен ток. В статора магнитното поле на ротора, въртящо се със същата скорост, индуцира 3 променливи ЕМП с фазово отместване.

Основният магнитен поток на генератора се генерира от действието на постоянен ток, преминаващ през намотката на ротора. Храната може да дойде от друг източник. Методът на самовъзбуждане също е широко разпространен, когато малка част от променливия ток е взета от намотката на статора и преминава през роторната намотка след предварително изправяне. Процесът се основава на остатъчен магнетизъм, който е достатъчен за стартиране на генератора.

Основните устройства, които произвеждат почти цялото електричество в света, са синхронни генератори за хидро и турбини.

Асинхронен генератор

Устройството на алтернатора на асинхронния тип се различава от разликата в честотата на въртене на EMF ω и ротора ωR. Тя се изразява в коефициент, наречен "приплъзване":

В режима на работа магнитното поле забавя въртенето на арматурата и честотата й е по-ниска.

Асинхронният мотор може да работи в генераторен режим, ако ωR > ω, когато токът промени посоката и енергията се връща обратно в мрежата. Тук електромагнитният момент се забавя. Използването на това свойство е често срещано при спускане на товари или на електрически превозни средства.

Асинхронният генератор се избира, когато изискванията за електрически параметри не са много високи. В присъствието на начално претоварване ще бъде за предпочитане синхронен генератор.

Автомобилен генератор

Устройството на автомобилния генератор не се различава от обичайното, генериращо електрически ток. Той произвежда променлив ток, който след това се коригира.

Как изглежда автомобилният генератор?

Дизайнът се състои от електромагнитен ротор, въртящ се в два лагера с задвижване през ролка. Той има само една намотка, с подаване на постоянен ток през 2 медни пръстена и графитни четки.

Електронният реле-регулатор поддържа стабилно напрежение от 12V, независимо от скоростта на въртене.

Автомобилна генераторна верига

Токът от акумулатора влиза в намотката на ротора през регулатор на напрежението. Времето на въртене се предава към него чрез ролка и емулфът се предизвиква в завоите на намотката на статора. Полученият трифазен ток се коригира чрез диоди. Поддържането на постоянно изходно напрежение се осъществява от регулатора, който контролира възбуждащия ток.

Когато двигателят увеличава скоростта, възбудителният ток намалява, което спомага за поддържането на постоянно изходно напрежение.

Класически генератор

Дизайнът съдържа двигател, работещ с течно гориво, въртящ се генератор. Скоростта на ротора трябва да е стабилна, в противен случай се намалява качеството на производството на електроенергия. Когато генераторът е износен, скоростта на въртене става по-ниска, което е значителен недостатък на устройството.

Ако натоварването на генератора е по-ниско от номиналното, то частично ще е на празен ход и ще изяде излишното гориво.

Следователно, при закупуването му е важно да се направи точно изчисление на необходимата мощност, така че да бъде правилно заредена. Натоварването под 25% е забранено, тъй като това оказва влияние върху неговата дълготрайност. В паспортите има всички възможни режими на работа, които трябва да се спазват.

Много видове класически модели имат разумни цени, висока надеждност и голям обхват на мощността. Важно е да го заредите правилно и навреме, за да инспектирате. Фигурата по-долу показва моделите на бензиновите и дизеловите генератори.

Класически генератор: а) - бензинов генератор, б) - дизелов генератор

Дизел генератор

Генераторът задвижва дизелов двигател. Двигателят с вътрешно горене се състои от механична част, контролен панел, система за подаване на гориво, охлаждане и смазване. Мощността на двигателя зависи от мощността на генератора. Ако е необходимо, например, за домакински уреди, препоръчително е да използвате бензинов генератор. Дизеловите генератори се използват, когато е необходима повече енергия.

ICEs се използват в повечето от най-монтираните вентили. Те са по-компактни, надеждни, лесни за ремонт, по-малко изпускат токсични отпадъци.

Генераторът се предпочита с метален корпус, тъй като пластмасата е по-малко издръжлива. Устройствата без четки са по-трайни и произведеното напрежение е по-стабилно.

Капацитетът на резервоара за гориво гарантира работата на едно зареждане не повече от 7 часа. При стационарни инсталации се използва външен резервоар с голям обем.

Петролен генератор

Четиритактовият карбураторен двигател е най-честият източник на механична енергия. Най-често използвани модели от 1 до 6 кВт. Има устройства с мощност до 10 кВт, които могат да осигурят селска къща на определено ниво. Цените на бензиновите генератори са разумни и ресурсът е доста голям, макар и по-малък от дизеловите.

Генераторът се избира в зависимост от товара.

За големи изходни токове и при често използване на електрическо заваряване е по-добре да използвате синхронен генератор. Ако вземете асинхронен генератор по-мощен, той ще се справи с натискащите токове. Важно е обаче тя да бъде заредена, в противен случай бензинът ще се консумира нерационално.

Инверторен генератор

Машините се използват, когато се изисква висококачествено електроенергия. Те могат да работят непрекъснато или на интервали. Обектите на консумацията на енергия тук са институции, в които не се допускат вълни от напрежение.

Основата на инверторния генератор е електронно устройство, което се състои от токоизправител, микропроцесор и преобразувател.

Блокова схема на инверторния генератор

Производството на електроенергия започва по същия начин, както в класическия модел. Първо се получава променлив ток, който след това се ректифицира и захранва към инвертора, където отново се преобразува в променлив ток с необходимите параметри.

Видовете инверторни генератори се различават по естеството на изходното напрежение:

  • правоъгълни - най-евтините, способни да хранят само електрически инструменти;
  • трапецовиден импулс - подходящ за много устройства, с изключение на чувствителната технология (средна ценова категория);
  • синусоидално напрежение - стабилно изпълнение, подходящо за всички електрически уреди (най-високата цена).

Предимства на инверторните генератори:

  • малки размери и тегло;
  • нисък разход на гориво поради регулирането на генерирането на количеството електроенергия, което се изисква от потребителите в момента;
  • възможност за краткосрочна работа с претоварване.

Недостатъците са високите цени, чувствителността към температурните промени в електронната част, ниската мощност. В допълнение, скъп ремонт на електронния елемент.

Инверторен модел е избран в следните случаи:

  • устройството се закупува само в случаите, когато конвенционален генератор не е подходящ, тъй като цената му е висока;
  • не се изисква мощност, по-голяма от 6 kW;
  • класическите версии на генераторите са по-подходящи за продължителна употреба;
  • е необходимо частично да се доставя електроенергия за домакински уреди;
  • за домашна употреба е по-добре да се използват еднофазни устройства.

Video. Алтернаторът.

Алтернаторите могат да зареждат електричеството в къща в случай на повреда на неподвижно устройство и също така се използват на всяко място, където се изисква електричество.

Алтернатор: устройство, принцип на работа, технически характеристики и 7 вида устройства

Електричеството играе важна роля в човешкия живот. Освен това тя може да се превърне в всякакъв вид енергия. Въпреки това, има моменти, когато е изключено, и това значително засяга комфорта. За да избегнете това, приложете устройствата - генератори на ток. Основният принцип на работа на алтернатора е да преобразува енергията (механична в електрическа).

Обща информация

С нарастването на научния прогрес и получаването на електрически ток, който е един от основните видове енергия, човешкият живот е станал много по-удобен. Всъщност, благодарение на него или по-скоро на работата му, се въвеждат различни механизми, стаите се осветяват и нагряват и т.н.

Токът в проводника се появява в резултат на електродвижещата сила (EMF), принуждавайки частиците, които носят заряд в проводника, да се движат. Ако проводникът е изложен на магнитно поле, това явление се нарича електромагнитна индукция. С други думи, ако се спази следното условие: проводникът се движи в магнитно поле или електромагнитното поле се движи около проводника, след което в него се появява електрически ток. В резултат на това явление бяха създадени трансформатори, електрически двигатели и генератори.

В съвременните генератори тази верига съдържа поне три намотки, необходими за създаване на по-голям ЕМП. За ясно разбиране на целите и процесите, протичащи по време на преобразуването на електроенергията, трябва да се запознаете с устройството и принципа на работа на генератора (EG).

Генератор устройство

Почти всички от тях са сходни по своя дизайн, но има някои различия - това е начин за поставяне на механичната част в движение (Фигура 1). Състои се от основните възли:

  • жилища;
  • статор;
  • ротор или котва;
  • превключвателна кутия.

Фигура 1. Сектор на генератора

Корпусът, който служи като рамка, служи за закрепване на всички основни части. Освен това, той инсталира лагерите, необходими за гладкото въртене на вала и увеличава експлоатационния живот на устройството. Тялото е изработено от устойчив метал и служи също и за защита на вътрешните части на машината от външни повреди.

Статорът има магнитни полюси, представени под формата на фиксирана намотка за вълнуващ магнитен поток F. Той е изработен от специална стомана, която се нарича феромагнитна. Роторът е движеща се част и всяка сила го задвижва. В резултат на това в анкера (ротор) се образува разликата на напрежението или напрежението (U). За изхвърлянето на електроенергия от ротора е необходим възел (кутия) за превключване. Състои се от проводящи пръстени, свързани към контактите на графитния колектор.

Принцип на действие

Законът за електромагнитната индукция е основният принцип на действие на алтернатора. Устройството и принципът на работа са почти еднакви за всички видове. Въвежда се индукция, в резултат на която EMF се появява във веригата, докато се върти в еднакво магнитно поле. Това магнитно поле се върти. Алтернаторът работи по следния начин:

  • роторът е магнит, предаващ по време на въртенето магнитното поле в намотките на статора;
  • статорът е намотка, към която са свързани проводници за отстраняване на електрическата енергия;
  • когато се случи, се премахва.

Пръстените са изработени от меден проводник, като се въртят едновременно с ротора и вала. Четки се използват за прехвърляне на ток от вала към пръстена. Има много видове и следователно те могат да бъдат класифицирани според следните характеристики:

  • конструктивен план;
  • метод на възбуждане;
  • брой фази: еднофазни, двуфазни и трифазни;
  • тип на свързване на статорните намотки.

Според конструктивния план те идват с неподвижни стълбове и с котва (той се върти) и обратно с въртящи се магнитни стълбове (котвата остава неподвижна). Последният тип е широко разпространен, благодарение на увеличаването на тока. Когато роторът се върти, чиито върхове са с минимална празнина между статора, за да се създаде максимум F, EMF се генерира в завоите на статорната бобина. Съветите са избрани в такава форма, че U е близо до синусоидално. Съгласно метода на възбуждане са разделени и на подвидове:

  1. Намотките се захранват от постоянен ток (независимо възбуждане). Този модел се задвижва от друг генератор.
  2. Той се захранва от собствения си ректифициран ток (със самовъзбуждане).
  3. Възбуждане от постоянни магнити.

Най-често използваната връзка е звезда и неутрален проводник, който действа като компенсатор за фазовите изкривявания. Освен това нулевият проводник ви позволява да изключите постоянен компонент в случай на вредни пръстеновидни токове (наричани по-долу I), които намаляват мощността и влияят на отоплението.

Активно натоварване с неутрален проводник е свързано към генератора, чиито намотки са свързани според вида на звездата. Освен това има триъгълник на свързване, който рядко се използва.

При такава връзка намотките могат да свързват устройства с малък капацитет. Генераторите се различават по техническите параметри.

Технически параметри

Генераторите също се различават в основни количества, които са технически параметри. Сред общия брой можем да посочим най-значимите:

  • електрически U;
  • произведени от I;
  • мощност (оттук нататък Р);
  • скорост на въртене (обороти в минута);
  • коефициент P - cos f.

U се коригира поради промяна в F, когато серийните регулатори U са свързани в схемата за възбуждане на намотката (променлив резистор или електронен регулатор U). В присъствието на генератор-патоген ток е пряко регулиран върху него. При използване на редуващи се U генератори от постоянни магнити, трябва да се използват стабилизатори или регулатори.

Когато се свържете към верига, използвайте паралелно свързване на EG, единият от които се счита за излишно. За да свържете архива EG към шина, е необходимо да се изпълни условието за равнопоставеност между EMF и U на тези автобуси. Също така фазовото отместване трябва да бъде нулево. Този процес се нарича синхронизация EG. За синхронизиране на генератора с мрежата се използва синхроскоп, който представлява обикновена лампа с нажежаема жичка и волтметър (нула).

Колкото по-често мигат, толкова по-бързо процесът на синхронизация и настройката се доближават до крайния етап. Трябва да се обърне внимание на волтметъра, който трябва със синхронизирано EG да покаже стойност 0.

Основна цел

Генераторите се използват широко за производство на електроенергия и са огромни машини, генериращи високи токови мощности. Все пак, не всички сортове имат такива размери. Устройствата, използвани в моторни превозни средства, се използват като източници на U. Това е много удобно, тъй като колесникът на превозни средства извършва механични движения и е глупаво да не се използва този вид енергия за въртене на EG.

Трифазните генератори на променлив ток се използват заедно с мостов токоизправител и се използват за зареждане на батерията. В допълнение, те се използват за захранване на електрически консуматори, например системи за запалване, светлинна сигнализация и осветление, бордови компютър и т.н. Устройството е свързано към контролера U, благодарение на което стойността на U остава постоянна. При автомобилите се използват устройства с променлив ток, тъй като те са по-малки по отношение на техните контрагенти - EG константа U.

Видове устройства

Въпреки същата структура, те се използват в различни видове устройства и видове транспорт. При различни ситуации се използва определен тип EG. Разпределете основните типове генератори на устройства, които се класифицират по тип приложение:

  • автомобилостроенето;
  • електрически;
  • инвентаризация;
  • дизелово гориво;
  • синхронен;
  • асинхронни;
  • Електромеханична.

Основната цел на автомобилната батерия е въртенето на коляновия вал. Използва се нов тип - хибриден генератор, който действа като стартер. Основният принцип на работа може да се счита за използване за включване на запалването, докато тече през хлъзгащите пръстени и след това към алкалната част. Тогава отива към възбуждане на вълни, се образува магнитно поле и роторът започва, създавайки електромагнитни вълни.

Тези вълни проникват в намотката на статора. След появата на променлив ток на изхода на намотката. Ако генераторът изпълни работата в режим на самовъзбуждане, скоростта на въртене се увеличи до допустимата стойност и променлив ток се преобразува в DC посредством токоизправител.

Инверторът тип EG е много често срещан. Това е автономен източник на енергия, който произвежда висококачествена електрическа енергия. Той се използва почти навсякъде и е много надежден захранващ източник, в който няма U скокове. Основният принцип на работа:

  • Провежда се променлив висококачествен ток, който се ректифицира с помощта на диоден мост;
  • постоянен ток се натрупва в батериите;
  • от батериите с помощта на инвертор, настъпва преобразуване в променлив стабилизиран ток.

Друга отлична и издръжлива опция е дизелът EG, който преобразува енергията на горивото в електрическа енергия. Горивото гори и се превръща от химическа форма на енергия в топлина. След това топлинната енергия се превръща в механична. Тогава трансформацията следва стария модел: механичната енергия в електрическа енергия.

В синхронното EG, роторът играе ролята на постоянен магнит с полюси, броят на които варира от 2 или повече. Въпреки това, трябва да се наблюдава множеството от 2. По време на стартирането роторът генерира слабо електромагнитно поле, но в процеса на увеличаване на честотата на въртене се появява ток в намотката на полето. По време на този процес се появява U, пристигащ на устройството, контролирайки неговата стойност, когато електромагнитното поле се променя. Генераторите със синхронен тип се оказаха отлични благодарение на устойчиво развитите U. Те обаче имат значителен недостатък - е възможно да се получи претоварване, както и наличието на четка, която понякога трябва да се обслужва.

Принципът на работа на асинхронния тип EG се основава на това, че постоянно се намира в режим "спиране с движеща се част", завъртащ се напред. Роторът е фаза и късо съединение. Помощното магнитно поле се създава от възбуждащата намотка и продължава да се индуцира в ротора. Честотата на тока и U зависи от броя на оборотите.

Много интересен източник на електроенергия е електрохимическият генератор. Електрическата енергия се получава от водород. Това е химичен източник на ток, тъй като реакцията на този тип взаимодействие на кислород и водородни молекули се осъществява.

Освен това, когато се използва EG, е необходимо да се използват заедно с тях устройства, регулиращи параметрите на U и честотата. Принципът на работа на устройството е да поддържа постоянни стойности на U и други параметри на електроенергията за висококачествена мощност за потребителите. Регулаторът също така предпазва генератора от претоварване и аварийна работа. В случай на авария в присъствието на регулатор генераторът няма да стартира и ще остане в изключено състояние. Това е възможно при късо съединение в потребителската верига. Тези устройства улавят U, честота и I, както и F.

заключение

По този начин има голям брой видове алтернатори, които се използват в конкретна ситуация на живот. Те имат всички видове защита срещу претоварване, прегряване, токове на късо съединение. Основният принцип на действие е да се превърнат различните видове енергия в електрическа енергия.

Вие Харесвате Ток