Тот, кто незнаком с генераторами, объясняем, что это агрегат, в котором из одного вида энергии получается другая. А, точнее, из механической электрическая. При этом эти приборы могут генерировать как ток постоянный, так и ток переменный. До середины двадцатого века использовались в основном генераторы постоянного тока. Это были аппараты больших размеров, которые работали не очень хорошо. Появление на рынке диодов полупроводникового типа позволило изобрести трехфазный генератор переменного тока. Именно диоды позволяют выпрямить переменный ток.
Это позволило экономично и гибко генерировать электроэнергию там, где это было необходимо
Из-за его финансового положения он не мог учиться, а применялся к военным. Там он получил свое желание научного образования. Поскольку он помогал в дуэли, он был приговорен к пяти годам тюремного заключения. В своей камере он разработал гальвановскую технику, в которой объект покрыт электрическим током золотом или серебром.
Морские генераторы переменного тока
Это было улучшение на существующих машинах, которые производили электричество. До сих пор известные машины нуждались в внешнем источнике питания для питания. Источник питания для выработки электроэнергии? Как работает генератор? Важнейшими частями генератора являются катушка, то есть многожильный провод и магнит. Если магнит или катушка перемещены, вы можете нажать электрический ток на катушке. Чем больше обмотки катушки, тем сильнее магнит и чем быстрее оба перемещаются, тем сильнее ток.
Принцип работы
В основе работы трехфазного генератора лежит закон Фарадея – закон электромагнитной индукции, который гласит, что электродвижущая сила будет обязательно индуцироваться во вращающейся прямоугольной рамке, которая установлена между двумя магнитами. При этом делается оговорка, что магниты будут создавать вращающееся магнитное поле. Направление вращения и рамки, и магнитного поля обязательно совпадают. Но электродвижущая сила будет возникать и в том случае, если рамка останется неподвижной, а внутри нее вращать магнит.
Первые генераторы, построенные Майклом Фарадеем, Чарльзом Уитстоном или немецким Джозефом Синдстеденом, использовали постоянные магниты из железа или стали. Их магнитные поля были не очень сильными. Кроме того, тяжелый проворачивание для быстрого перемещения катушки или магнита и, следовательно, сильного тока в долгосрочной перспективе нецелесообразно.
Он быстро придумал использовать электромагниты вместо слабых постоянных магнитов. Но для этого требуется внешний источник питания для генерации и поддержания магнитного поля, что в конечном итоге привело к возникновению тока. Но использованные батареи были быстро пустыми, так что даже это изобретение не могло преобладать.
Чтобы разобраться, как работает генератор, обратите внимание на рисунок ниже. Это простейшая схема его работы.
Здесь хорошо видны магниты с разными полюсами, рамка, вал и токосъемные кольца, с помощью которых производится отвод тока.
Возвращение в магнитное поле передатчика усиливается. Вернер фон Сименс теперь придумал гениальную идею: он возвратил часть тока, генерируемого генератором, к электромагниту, что увеличило его магнетизм, что дало ему более высокий ток и т.д. Пока электромагнит не достиг максимальной напряженности поля.
Только до того, как первое использование этого динамо должно было быть подключено ненадолго к батарее. После этого после отключения в электромагните оставалось слабое магнитное поле, что было достаточным для следующего запуска. Явление, что магнитное поле усиливается самим генерируемым током, называется динамо-электрическим принципом.
Конечно, это просто схема, хотя лабораторные генераторы так и создавались. На практике же обычные магниты заменяют электромагнитами. Последние – это медная обмотка или катушки индуктивности. Когда по ним проходит электрический ток, образуется необходимое магнитное поле. Такие генераторы установлены во всех автомобилях (это для примера), чтобы их запустить, под капотом устанавливается аккумулятор, то есть, источник постоянного тока. Некоторые модели генераторов запускаются по принципу самовозбуждения или при помощи маломощных генераторов.
Но его изобретение оставалось в значительной степени неизвестным. Генератор переменного тока и электродвигатель являются практически идентичными машинами, которые работают только в противоположных направлениях: в то время как генератор преобразует вращательное движение в электрический ток, электрический двигатель использует электрический ток для создания вращательного движения.
Нет, вы не можете построить постоянно движущуюся машину, вечную машину движения, с одной стороны, потому что энергия теряется благодаря механическому сопротивлению. С другой стороны, вы не могли бы выполнять какую-либо работу такой машины: в случае невозможного идеала генерируемой энергии достаточно, чтобы работать с электродвигателем и генерировать одинаково сильный ток в подключенном генераторе.
Разновидности
В основе классификации заложен принцип действия, поэтому эти агрегаты переменного тока делятся на два класса:
- Асинхронные. Это самые надежные в работе, небольших размеров и веса, простых по конструкции генераторы. Они прекрасно справляются с перегрузками и коротким замыканием. Правда, необходимо учитывать, что данный вид сразу же выходит из строя, если на него будет действовать большая перегрузка. К примеру, пусковой ток электрооборудования. Поэтому стоит учитывать этот факт, для чего придется приобретать генератор мощностью большей раза в три или четыре, чем потребляемая мощность оборудования при запуске.
- Синхронные. А вот этот вид легко справляется с краткосрочными нагрузками. Такой генератор может выдержать перегруз раз в пять или шесть. Правда, высокой надежностью он не отличается по сравнению с асинхронным вариантов, к тому же он является обладателем больших размеров и массы.
Конечно, в данном разделении лежит принцип работы агрегата. Но есть и другие критерии.
- Однофазный.
- Двухфазный.
- Трехфазный.
- Многофазный (обычно шесть фаз).
- Сварочный.
- Линейный.
- Индукционный.
- Стационарный.
- Переносной.
Устройство трехфазного генератора
В принципе, устройство трехфазного генератора переменного тока достаточно простое. Это корпус с двумя крышками с противоположных сторон. В каждой из них проделаны отверстия для вентиляции. В крышках устроены ниши под подшипники, в которых вращается вал. На передний конец вала устанавливается передаточный элемент. К примеру, на автомобильном генераторе установлен шкив, с помощью которого вращение передается от двигателя внутреннего сгорания на генератор. На противоположном конце вала производится передача электрического тока, ведь вал в этом случае выступает как электромагнит с одной обмоткой.
Передача производится через графитовые щетки и токосъемные кольца (они из меди). Щетки соединены с электрорегулятором (по сути, это обычное реле), который регулирует подачу напряжение 12 вольт с требуемыми отклонениями. Самое важное, что реле не повышает и не понижает напряжение в зависимости от скорости вращения самого вала.
Так вот если говорить о трехфазных генераторах переменного тока, то это три вот таких однофазных. Только трехфазный агрегат имеет обмотку не на роторе (валу), а в статоре. И таких обмоток три, которые сдвинуты относительно друг друга по фазе. Вал, как и в первой конструкции, выполняет функции электромагнита, который питается через контакты скользящего типа постоянным током.
Вращение вала создает в обмотках магнитное поле. Электродвижущая сила начинает индуцироваться, когда происходит пересечение магнитного поля обмоток с ротором. А так как обмотки располагаются на статоре симметрично, то есть, через каждые 120º, то соответственно и электродвижущая сила будет иметь одинаковое амплитудное значение.
Похожие записи:
Без электричества ни сам ДВС, ни автомобиль не смогли бы обойтись в принципе. Электрооборудование автомобилей все усложняется и развивается, но остаются постоянными конструкции нескольких основных устройств - это аккумуляторная батарея и генератор тока, который необходим для обеспечения бортовой системы стабильным током определённого номинала и постоянной зарядки АКБ.
Требования к автомобильному генератору
Основной задачей генератора считается не только выработка тока, но и обеспечение его постоянных параметров, независимо от частоты вращения коленчатого вала, приводящего генератор в движение. Это необходимо для того, чтобы аккумулятор не разражался на низких оборотах мотора, а на высоких это нужно, чтобы избежать избыточной зарядки АКБ. Кроме того к стабильности напряжения и тока не менее чувствительны лампы, светодиоды, электрические приборы, особенно в современных технологически сложных автомобилях.
Генератор должен не просто отдавать стабильный ток, но и быть выносливым к высокой температуре, к вибрациям и влаге, иметь определённую грязезащиту, поскольку устанавливается он в подкапотном пространстве, где условия работы очень нестабильны. Конструкция и принцип работы генератора переменного тока практически во всех современных автомобилях идентичны.
Типы современных генераторов
Генераторы современных автомобилей работают, используя единый принцип электромагнитной индукции. Не углубляясь в сложные физические процессы, отметим, что генератор преобразует механическую энергию, отобранную с коленчатого вала работающего двигателя, в магнитные потоки, а в результате их взаимодействия на выходе из генератора потребитель получает электричество строго заданного напряжения, силы тока и частоты.
Но для образования магнитного поля необходимо наличие определённого напряжения на катушке. По типу возбуждения генераторы бывают:
на постоянных магнитах;
самовозбуждающиеся, когда электрический ток для возбуждения образуется в результате работы самого генератора;
принудительного возбуждения, когда ток подаётся от стороннего источника электричества.
Существуют также генераторы постоянного и переменного тока. В современных автомобилях используются как раз последний вид генераторов.
Конструкция и работа генератора
Каждый из генераторов состоит из двух основных частей - индуктора, в котором создаётся электромагнитное поле, и якоря, который преобразует электромагнитную энергию в электрическую. Неподвижная часть генератора называется статором, а подвижная, которая и является индуктором, называется ротором. Генераторы переменного тока снабжены статором с трехфазной обмоткой, в то время как генераторы постоянного тока имеют однофазную обмотку, за счёт чего больше в размерах и по весу. Именно по этой причине конструкторы вынуждены были отказаться от устройств постоянного тока, хотя генератор переменного тока требует стабилизации напряжения и преобразования переменного в постоянный ток.
Чтобы стабилизировать и преобразовать переменный ток в постоянный, необходимо применить три однофазных стабилизатора, три обмотки, подключённых по схеме «звезда» или «треугольник». Обмотки, фазы, смещены друг относительно друга на 120 градусов, но при разном типе подключения обмоток можно получить разные выходные токи. Разные как по силе, так и по стабильности. В синхронных генераторах импортного производства иногда применяется подключение по треугольной схеме. Напряжение менее стабильно, но зато есть возможность выполнить обмотку более тонким проводом, что уменьшит цену, размеры и вес всего устройства. При подключении звездой также можно выполнить обмотку тонким проводом, но при этом необходимо каждую обмотку выполнить из двух тонких обмоток, соединённых по той же звёздной схеме.
Как выпрямить и стабилизировать ток
Ток на выходе генератора необходимо стабилизировать и разные производители решают эту задачу по-разному. Выпрямитель для трехфазной схемы подключения должен иметь шесть полупроводниковых диодов, подключённых к плюсу выходной клеммы генератора и к массе автомобиля. Если необходимо повысить мощность генератора, необходимо установить дополнительное плечо на выпрямителе и подключить его к нулевому выводу соединения обмоток в звезду. Треугольная схема не предполагает такой возможности.
