Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, назначение

Электрический ток является основным видом энергии, совершающим полезную работу во всех сферах человеческой жизни. Он приводит в движение разные механизмы, дает свет, обогревает дома и оживляет целое множество устройств, которые обеспечивают наше комфортное существование на планете. Поистине, этот вид энергии универсален. Из нее можно получить все что угодно, и даже большие разрушения при неумелом использовании.

Но было время, когда электрические эффекты все так же присутствовали в природе, но никак не помогали человеку. Что же изменилось с тех пор? Люди стали изучать физические явления и придумали интересные машины – преобразователи, которые, в общем, и сделали революционный скачок нашей цивилизации, позволив человеку получать одну энергию из другой.

Так люди научились вырабатывать электричество из обычного металла, магнитов и механического движения – только и всего. Были построены генераторы, способные выдавать колоссальные по мощности потоки энергии, исчисляемые мегаваттами. Но интересно, что принцип действия этих машин не так уж сложен и вполне может быть понятен даже подростку. Что же такое генератор электрического тока? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Эффект электромагнитной индукции

Основой появления в проводнике электрического тока является электродвижущая сила - ЭДС. Она способна заставить перемещаться заряженные частицы, которых много в любом металле. Эта сила появляется только в случае, если проводник испытывает на себе изменение интенсивности магнитного поля. Сам эффект получил название электромагнитной индукции. ЭДС тем больше, чем больше скорость изменения потока магнитных волн. То есть, можно возле постоянного магнита перемещать проводник, или на неподвижный провод влиять полем электромагнита, меняя его силу, эффект будет один и тот же – в проводнике появится электрический ток.

Над этим вопросом в первой половине XIX века работали ученые Эрстед и Фарадей. Они же и открыли это физическое явление. В последствии на основе электромагнитной индукции были созданы генераторы тока и электродвигатели. Интересно, что эти машины легко могут быть преобразованы друг в друга.

Как работают генераторы постоянного и переменного тока

Понятно, что генератор электрического тока – это электромеханическая машина, вырабатывающая ток. Но на самом деле она есть преобразователь энергии: ветра, воды, тепла, чего угодно в ЭДС, которая уже вызывает ток в проводнике. Устройство любого генератора принципиально ничем не отличается от замкнутого проводящего контура, который вращается между полюсами магнита, как в первых опытах ученых. Только намного больше величина магнитного потока, создаваемого мощными постоянными или чаще электрическими магнитами. Замкнутый контур имеет вид многовитковой обмотки, которых в современном генераторе не одна, а минимум три. Все это сделано для того, чтобы получить как можно большую ЭДС.

Стандартный электрический генератор переменного тока (или постоянного) состоит из:

• Корпуса. Выполняет функцию рамы, внутри которой крепят статор с полюсами электромагнита. В нем установлены подшипники качения роторного вала. Его изготавливают из металла, он также защищает всю внутреннюю начинку машины.
• Статора с магнитными полюсами. На нем закреплена обмотка возбуждения магнитного потока. Его выполняют из ферромагнитной стали.
• Ротора или якоря. Это подвижная часть генератора, вал которой приводит во вращательное движение посторонняя сила. На сердечнике якоря располагают обмотку самовозбуждения, где и образуется электрический ток.
• Узла коммутации. Этот элемент конструкции служит для отведения электричества с подвижного вала ротора. Он включает в себя проводящие кольца, которые подвижно соединены с графитовыми токосъемными контактами.

Создание постоянного тока

В генераторе, продуцирующем постоянный ток, проводящий контур вращается в пространстве магнитной насыщенности. Причем за определенный момент вращения каждая половина контура оказывается вблизи того или иного полюсника. Заряд в проводнике за этот полуоборот движется в одном направлении.

Чтобы получить съем частиц, сделан механизм отвода энергии. Его особенность в том, что каждая половина обмотки (рамки) соединена с токопроводящим полукольцом. Полукольца между собой не замкнуты, а закреплены на диэлектрическом материале. За период, когда одна часть обмотки начинает проходить определенный полюс, полукольцо замыкается в электрическую схему щеточными контактными группами. Получается, на каждую клемму приходит только одного вида потенциал.

Правильнее назвать энергию не постоянной, а пульсирующей, с неизменной полярностью. Пульсация вызвана тем, что магнитный поток на проводник при вращении оказывает как максимальное, так и минимальное влияние. Чтобы эту пульсацию выровнять, применяют несколько обмоток на роторе и мощные конденсаторы на входе схемы. Для уменьшения потерь магнитного потока зазор между якорем и статором делают минимальным.

Схема генератора переменного тока

Когда происходит вращение подвижной части генерирующего ток устройства, в проводниках рамки также наводится ЭДС, как и в генераторе постоянного тока. Но небольшая особенность – генератор переменного тока устройство коллекторного узла имеет другое. В нем каждый вывод соединен со своим токопроводящим кольцом.

Принцип работы генератора переменного тока следующий: когда половина обмотки проходит возле одного полюса (другая, соответственно, возле противоположного полюса), в цепи движется ток в одном направлении от минимума к наивысшему своему значению и снова к нулю. Как только обмотки меняют свое положение относительно полюсов, ток начинает свое движение в обратном направлении с той же закономерностью.

При этом на входе схемы получается форма сигнала в виде синусоиды с частотой полуволн, соответствующей периоду вращения вала ротора. Для того, чтобы получить на выходе стабильный сигнал, где частота генератора переменного тока постоянна, период вращения механической части должен быть неизменным.

Магнитные генераторы газового типа

Конструкции генераторов тока, где вместо металлической рамки как носитель зарядов используют токопроводящую плазму, жидкость или газ, получили название МГД-генераторов. Вещества под давлением прогоняют в поле магнитной напряженности. Под воздействием все той же ЭДС индукции заряженные частицы обретают направленное движение, создавая электрический ток. Величина тока прямо пропорциональна скорости прохождения через магнитный поток, а также его мощности.

Генераторы МГД имеют более простое конструктивное решение – в них отсутствует механизм вращения ротора. Такие источники питания способны выдавать большие мощности энергии в короткие промежутки времени. Их применяют в качестве резервных устройств и в условиях экстренных аварийных ситуаций. Коэффициент, определяющий полезное действие (КПД) этих машин выше, чем имеет электрический генератор переменного тока.

Генератор синхронный переменного тока

Существуют такие типы генераторов переменного тока:

Синхронный генератор переменного тока имеет строгую физическую зависимость между вращательным движением ротора и генерируемой частотой электричества. В таких системах ротор – это электромагнит, собранный из сердечников, полюсов и возбуждающих обмоток. Последние запитываются от источника постоянного тока посредством щеток и кольцевых контактов. Статор же представляет собой катушки провода, соединенные между собой по принципу звезды с общей точкой – нолем. В них уже наводится ЭДС и вырабатывается ток.

Вал ротора приводится в движение посторонней силой, обычно турбинами, частота движения которых синхронизирована и постоянна. Электрическая цепь, подключаемая к такому генератору, представляет собой трехфазную схему, частота тока в отдельной линии которой смещена на фазу в 120 градусов относительно других линий. Чтобы получить правильную синусоиду, направление магнитного потока в просвете между статорной и роторной частью регулируют конструкцией последних.

Возбуждение генератора переменного тока реализуют двумя методами:

В схеме контактного возбуждения на обмотки электромагнита через щеточную пару подают электроэнергию с другого генератора. Этот генератор может быть совмещен с валом основного. Он, как правило, имеет меньшую мощность, но достаточную, чтобы создать сильное магнитное поле.

Бесконтактный принцип предусматривает, что синхронный генератор переменного тока на валу имеет дополнительные трехфазные обмотки, в которых при вращении наводится ЭДС и вырабатывается электричество. Оно через выпрямляющую схему поступает на катушки возбуждения ротора. Конструктивно в такой системе отсутствуют подвижные контакты, что упрощает систему, делая ее более надежной.

Асинхронный генератор

Существует асинхронный генератор переменного тока. Устройство его отличается от синхронного. В нем нет точной зависимости ЭДС от частоты с которой вал ротора вращается. Присутствует такое понятие как «скольжение S», которое характеризует эту разницу влияния. Величина скольжения определяется вычислением, так что неправильно думать, будто бы нет закономерности электромеханического процесса в асинхронном двигателе.

Если генератор, работающий вхолостую, нагрузить, то протекающий в обмотках ток будет создавать магнитный поток, препятствующий вращению ротора с заданной частотой. Так образуется скольжение, что, естественно, влияет на выработку ЭДС.

Современный асинхронный генератор переменного тока устройство подвижной части имеет в трех разных исполнениях:

Такие машины могут иметь само- и независимое возбуждение. Первая схема реализуется за счет включения в обмотку конденсаторов и полупроводниковых преобразователей. Возбуждение независимого типа создается дополнительным источником переменного тока.

Схемы включения генераторов

Все мощные источники питания линий электропередач вырабатывают трехфазный электрический ток. Они содержат в себе три обмотки, в которых образуются переменные токи со смещенной друг от друга фазой на 1/3 периода. Если рассматривать каждую отдельную обмотку такого источника питания, то получим однофазный переменный ток, идущий в линию. Напряжение в десятки тысяч вольт может вырабатывать генератор. 220 В потребитель получает с распределительного трансформатора.

Любой генератор переменного тока устройство обмоток имеет стандартное, но подключение к нагрузке бывает двух типов:

Принцип работы генератора переменного тока, включенного звездой, предполагает объединение всех проводов (нулевых) в один, которые идут от нагрузки обратно к генератору. Это обусловлено тем, что сигнал (электрический ток) передается в основном через выходящий провод обмотки (линейный), который и называют фазой. На практике это очень удобно, ведь не нужно тянуть три дополнительных провода для подключения потребителя. Напряжение между линейными проводами и линейным и нулевым проводом будут отличаться.

Соединяя треугольником обмотки генератора, их замыкают друг с другом последовательно в один контур. Из точек их соединения выводят линии к потребителю. Тогда вообще не нужен нулевой провод, а напряжение на каждой линии будет одинаковым независимо от нагрузки.

Преимуществом трехфазного тока перед однофазным является его меньшая пульсация при выпрямлении. Это положительно сказывается на питаемых приборах, особенно двигателях постоянного напряжения. Также трехфазный ток создает вращающийся поток магнитного поля, который способен приводить в движение мощные асинхронные двигатели.

Где применимы генераторы постоянного и переменного тока

Генераторы постоянного тока значительно меньше по размерам и массе, чем машины переменного напряжения. Имея более сложное конструктивное исполнение чем последние, они все же нашли применение во многих отраслях промышленности.

Основное распространение они получили в качестве высокооборотных приводов в машинах, где требуется регулирование частоты вращения, например, в металлообрабатывающих механизмах, подъемниках шахт, прокатных станах. В транспорте такие генераторы установлены на тепловозах, различных судах. Множество моделей ветрогенераторов собраны на базе источников постоянного напряжения.

Генераторы постоянного тока специального назначения применяют в сварке, для возбуждения обмоток генераторов синхронного типа, в качестве усилителей постоянного тока, для питания гальванических и электролизных установок.

Назначение генератора переменного тока - вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Такой вид энергии подарил человечеству Никола Тесла. Почему именно изменяющий полярность ток, а не постоянный нашел широкое применение? Это связано с тем, что при передаче постоянного напряжения идут большие потери в проводах. И чем длиннее провод, тем потери выше. Переменное напряжение можно транспортировать на огромные расстояния при гораздо меньших затратах. Причем легко можно преобразовывать переменное напряжение (понижая и повышая его), который выработал генератор 220 В.

Заключение

Человек до конца не познал природу магнетизма, который пронизывает все вокруг. И электрическая энергия – это лишь малая часть открытых тайн мироздания. Машины, которые мы называем генераторами энергии, по сути очень просты, но то, что они могут нам дать, просто поражает воображение. Все же настоящее чудо здесь не в технике, а в мысли человека, которая смогла проникнуть в неисчерпаемый резервуар идей, разлитых в пространстве!

Материалы: http://fb.ru/article/285838/generator-peremennogo-toka-ustroystvo-printsip-rabotyi-naznachenie

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

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

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

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

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

Простейший генератор представляет собой прямоугольную рамку, размешенную между 2 магнитами с разными полюсами. Для того что бы снять с вращающейся рамки напряжение используются токосъемные кольца.На практике же используются электромагниты, которые представляют собой катушки индуктивности или обмотки из медного провода в электроизоляционном лаке. При прохождении электрического тока по обмоткам, они начинают обладать электромагнитными свойствами. Для их возбуждения необходим дополнительный источник тока- в автомобилях это аккумуляторная батарея. В бытовых электростанциях возбуждение при заводке происходит в результате самовозбуждения или от дополнительного маломощного генератора постоянного тока, который приводится в движение валом генератора.

По принципу работы генераторы могут быть синхронными или асинхронными.

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

Для примера рассмотрения устройства возьмем автомобильный трехфазный генератор.

Автомобильный генератор состоит из корпуса и двух крышек с отверстиями для вентиляции. Ротор вращается в 2 подшипниках и приводится в движение при помощи шкива. По своей сути ротор является электромагнитом, состоящий из одной обмотки. Ток на нее подается при помощи двух медных колец и графитовых щеток, которые соединены с электронным реле-регулятором. Оно отвечает за то, что бы выдаваемое напряжение генератором всегда было в допустимыми пределах 12 Вольт с допустимыми отклонениями и не зависело от частоты вращения шкива. Реле-регулятор может быть как встроено в корпус генератора, так и находится за его пределами.

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

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

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

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

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

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

Как Я прочел из устройства электродвигателей и генераторов, что они одинаково устроены. Значит могут работать как генератор, так и двигатель?

Да, совершенно верно. На электротранспорте при торможении электродвигатель переключается в режим генератора для того, что бы использовать энергию торможения для вырабатывания электроэнергии.

только синхронный генератор можно использовать как двигатель

Токи КЗ не допустимы для обоих видов генераторов.

О перегрузах вам надо сделать разграничение на незначительное превышение номинальных величин при работе и кратковременных переходных процессах, возникающих при запуске двигателей и других потребителей.

Статья ведь для обычных людей, а не профессиональных электриков с инженерным образованием.

Спасибо за подробную статью. А подскажите, пожалуйста: как можно рассчитать необходимую мощность генератора? онлайн калькулятор типа такого — http://www.tdarsenal.ru/catalog/calc/ имеет смысл? на него можно опираться при расчете?

Пожалуйста. Посмотрел калькулятор, и немного удивился 500 ваттам на ЖК телевизор или 5 кВт на погружной насос (должно быть вода на глубине метров 200 и качает кубометр за минуту :)))). Рассчитать довольно просто. Сейчас на всех приборах пишут потребляемую мощность. Так вот, складываете мощность всех потребителей, которые вы сможете использовать одновременно (берите в расчет самые сложные случаи). Например вы одновременно можете работать на станке (2 кВт) и качать воду (0,5 кВт) или же готовить на плите используя все четыре конфорки (7 кВт), но при этом вы однозначно не сможете работать на станке. Так вот, написав все одновременно включенные потребители, выбираете наиболее «мощный» вариант, на каждое оборудование проставляете указанную на них мощность, суммируете и получаете результат вашей мощности. Ну а далее подбираете генератор с мощностью чуть выше или равной полученной. Нужно еще учесть вариант индуктивной нагрузки (двигатели в момент запуска потребляют большой пусковой ток, а значит и генератор надо брать уже минимум с 20% запаса по мощности, а лучше все 50)

ого какой подробный ответ )))) спасибо большое ))))

Пожалуйста, мне не жалко. Печатаю быстро, знаю много ????

У меня такой вопрос:мощность механического привода генератора должна быть эквивалентна мощности приводимого им генератора. Как рассчитать мощность на валу мех.привода, который должен вращать вал ротора, ну например 30-ти киловатного генератора? ( причём неважно посредством какой энергии вращается вал привода)?

Александр, здравствуйте. Все зависит не столько от мощности генератора, а от мощности, которую вы планируете с него взять. Например, вы планируете взять 30 кВт с генератора, который может эту мощность выдать, следовательно, вам надо подать мощность минимум 30 кВт плюс потери на КПД генератора и привода.

означает ли это, что на один и тот-же генератор я могу подать мощность от привода и 30квт и, во втором случае, 300квт и получить соответственно эти мощности от одного и того же генератора?

Александр, если ваш генератор может выдать 300 кВт, значит да. Объясню. Допустим, ваш генератор 300 кВт (то есть он может выдать такую мощность). Вы подключаете к нему привод на 30 кВт. Генератор выдает спокойно 30 кВт (минус потери на КПД), как только вы пытаетесь взять больше 30 кВт, ваш привод остановится или точнее сначала начнет греться, а потом либо сгорит, либо сработает защита (смотря как подключен привод). Теперь берем привод на 500 кВт. Генератор остается 300. Вы пытаетесь получить к примеру 400 кВт с генератора. Тут уже генератор начинает дымиться, а приводу хоть бы хны.

Т.е. получается что в автомобильном генераторе постоянных магнитов не имеется, а для того чтобы создать эл.магнитное поле он берёт ток от аккумулятора параллельно заряжая его?

Александр, здравствуйте. Абсолютно любой двигатель является генератором. Следовательно, конструкция может быть любой. Если вы раскрутите до номинальных оборотов асинхронный трехфазный двигатель, а точнее чуть больше номинальных, вы получите напряжение, на которое он рассчитан. Так что не стоит говорить об абсурдных идеях о том, что генератор потребляет ток и тут же заряжает. Чтобы это понять, достаточно отключить аккумулятор после того, как машина заведена. Но это, так же, не означает, что подав постоянное напряжение на ЛЮБОЙ генератор можно заставить его работать в качестве двигателя. И даже если есть магниты, это не гарантирует, что генератор вырабатывает постоянный ток, даже если есть щетки и якорь является возбуждаемым, а не просто имеет магниты.

Просто возникло непонимание такого момента: если на авто отсутствует аккумулятор, мы поидее не сможем её завести даже с толкача, т.к. нет напряжения на обмотках ротора и соответственно никакого магнитного поля не создасться и генерироваться ничего не будет, просто будут крутиться куски метала и всё — я верно понимаю?

А в чем именно возникло непонимание? Как я уже говорил, любой двигатель (даже асинхронный трехфазный, в котором есть только короткозамкнутый ротор без всяких разных магнитов и три обмотки) является генератором. Другой вопрос, насколько эффективным. Опять же, если бы ваша идея была верна, значит двигатель с толкача не заводили бы. Следовательно, поскольку ротор это металл, а металл всегда имеет магнитную структуру, значит при вращении он изменяет магнитное поле, ну а дальше все по накатанной, небольшое напряжение начинает возбуждать обмотку ротора, появляется более сильный магнитный поток, появляется больше напряжения, которое снова идет на ротор и начинается цепной процесс. Ну а если бы была возможность использовать автомобильный генератор в качестве двигателя, стали бы тогда делать стартер? Непосредственно обмотка возбуждения необходима для того, чтобы напряжение не превышало определенное установленное значение, которое регулируется посредством реле напряжения. Получение строго постоянного тока гораздо сложнее изготовления двигателя постоянного тока. В ином случае это похоже на загадку: что было раньше курица или яйцо. Получается, как тогда запустили первую электрическую станцию? Ну и еще такой момент, если бы все куски металла не имели магнитной структуры, мало что из электричества сейчас бы работало, или были бы другие методы получения и переработки электричества, но как электрик, я даже не могу представить, как это выглядело бы, потому что весь ток основан на магнитных свойствах металла и магнитном поле.

Можете мне подсказать неисправности генератора постоянного тока, на большегрузном карьерном самосвале.

почему якорь синхронного генератора распологается в статоре а а не на роторе?

Владимир, здравствуйте. Почитайте, право, в интеренете. От моего ответа ничего не изменится, и якорь так же будет находиться в статоре. Вкратце, потому что удобнее, когда вращается либо магнит, либо обмотка возбуждения, ибо в противном случае, надо снимать большие токи, а они тогда будут проходить через щетки, а щетки не самое сильное место и не слишком хорошо подходит для больших токов.

Владимир, потому что это конструктивно проще. 3 выхода, дальше объяснять я думаю не надо. И здесь автор немного напутал с обмотками статора. Обмотки соединяются звёздочкой.

Константин, обмотки могут соединяться и треугольником, все зависит от того, для какой цели это нужно. При звезде вы можете подключать несимметричную нагрузку (и симметричную тоже), а при треугольнике ТОЛЬКО симметричную, но при этом возрастает мощность при тех же габаритах. Ну а про три выхода это не совсем верно. Я уже объяснил почему. Большие токи снимать через щеточные контакты (графит-медное кольцо) не слишком удобно. Либо надо их делать очень много, либо проще — запитать обмотку возбуждения, в которой ток не слишком большой и требуется лишь для стабилизации выходного напряжения.

Здравствуйте! Прошу меня простить за слабые знания в електрикеЖиву в Финляндии в своем доме, у нас ведуться какието

работы и постоянно отключают електричество на несколько часов.У меня огромный аквариум и я беспокоюсь за своих рыбок(постоянное включение и выключение света,аэрация, температура воды и т.д)Есть ли генераторы для домашнего использования? и где его можно приобрести.

Лора, здравствуйте. Наверное лучше в этом случае взять источник бесперебойного питания. Его можно взять в компьютерных магазинах. Вам надо посчитать какая мощность на аквариум используется и сколько часов. Допустим у вас потребляется 0,5 кВт и электричество отключают на 5 часов. Следовательно ищете блок питания способный отдать 2,5 кВт. Если же говорить о генераторах, то домашний вариант только динамо-машина ???? Все остальные виды либо бензиновые, либо дизельные, следовательно они тарахтят и довольно громко и нужно делать отвод отработавших газов из квартиры. Проще взять один (или несколько) ИБП.

есть синхроный генератор без таблички с параметрами.Якорь с тремя кольцами.С статора выходят 6 выводов и 3 вывода на БПВ4-45.С БПВ выходит + и -.Куда подключить + и — если 3 кольца?

Василий, здравствуйте. Вы плохо понимаете принцип работы генератора. Есть три обмотки, которые подключаются на БПВ. Обмотки вырабатывают напряжение, а БПВ его выпрямляет. То есть + и — с БПВ это выход напряжения питания. А вот на кольца через устройство возбуждения с обратной связью подается напряжение возбуждения. За это должна отвечать схема автоматической регулировки напряжения. Она сверяет напряжение на + и — с БПВ и согласно полученным данным повышает или понижает напряжение возбуждение, чтобы поддерживать заданное возбуждение. Другими словами у вас не хватает схемы автоматической регулировки напряжения на обмотках возбуждения. Единственное, что меня смущает, так это три кольца. Скорее всего это двигатель трехфазный синхронный, который переделали под генератор. Или хитрый генератор на два рода тока. Без таблички не разобрать. Если вам нужны подробности то обратитесь на форумы по электрическим машинам. Вам быстрее там подскажут, что нужно сделать.

Большое спасибо за ответ.И у меня проблема с етими тремя кольцами.Спасибо еще раз.Если найду какую-нибудь информацию то напишу.

Все таки у меня большое подозрение, что у вас двигатель, а не генератор. Синхронные двигатели с независимым возбуждением используются на талях, лебедках, кранах и т.д. Регулируя ток возбуждения можно изменять скорость вращения. Но синхронные двигатели очень легко становятся генераторами (в отличии от асинхронных). Для этого достаточно раскрутить двигатель внешней силой и подать постоянное напряжение на якорь. При определенных оборотах существует возможность получить частоту 50 Гц. Частота зависит только от скорости вращения якоря, а напряжение на статоре только от напряжения возбуждения. Возбуждение генераторов делается только постоянным напряжением.

генератор АБ-2-т230-впм3-ж использовался на железной дороге.Но схемы возбуждения так и не нашел.3kv-3фазы по 127v.По смутным расказам -между самым крайним кольцом и средним стояло мощное проволочное сопротивление + и — на крайние кольца.

Василий, здравствуйте. Ни разу не трогал подобные аппараты и слышу про них впервые. Вот тут что-то про них есть, возможно поможет:

Хочу присобачить генератор тока на 7-8 кВт. К экскаватору через шкиф и ремень. Где найти такой генератор? Помогите

Григорий, здравствуйте. Не знаю, где такой можно найти. Вы хотите поставить довольно мощный генератор, то есть, вам надо обращаться в фирмы, которые выпускают такие генераторы. Попробуйте узнать в бизнес-справке своего города.

Подскажите подробно если можно , зачем на роторе устанавливают два шести полюсных сердечника? Т есть какую они функцию выполняют и возможна ли полноценная работа генератора без них?

Артур, здравствуйте. Не совсем пойму о чем вы ведете речь. Выложите фотографию на какой-нибудь файлообменник (я, например пользуюсь Photoshare.ru) и потом сюда вбейте ссылку, где покажете, что вы имеете ввиду, тогда и подумаем.

Добрый день. А что происходит с генератором, когда он работает в режиме холостого хода (т.е нагрузка к нему не подключена). Что происходит с электричеством которое он вырабатывает?

Алексей, здравствуйте. Так он в этот момент электричество не вырабатывает. В генераторе есть обмотка возбуждения и генератор вырабатывает электричество только в тот момент, когда на обмотке возбуждения есть ток, но даже если ток есть, а нагрузка не подключена, то это можно сравнить с розеткой. Куда девается электричество, когда в розетку не включен потребитель? Или с батарейкой — куда девается электричество в батарейке, если к ней не подключена нагрузка? Никуда не девается. Оно просто остается неиспользованным. Напряжение есть, а выработки электричества не происходит, потому что тока нет. Мощность, это произведение тока на напряжение. Пока нет напряжения и не включена цепь, тока не будет, а значит нет отдаваемой мощности. Ну а даже если напряжение есть, но нет нагрузки, то снова нет отдаваемой мощности.

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

Генератор переменного тока или генератор постоянного тока представляют собой устройство выработки электричества путём преобразования механической энергии.

Как выглядит генератор переменного тока

Как работает генератор переменного тока? Ток генерируется в проводнике под действием магнитного поля. Удобно вырабатывать ток, если вращать прямоугольную электропроводную рамку в неподвижном поле или постоянного магнита внутри её.

При его вращении вокруг оси создаваемого им магнитного поля внутри рамки с угловой скоростью ω, вертикальные стороны контура будут активными, поскольку они пересекаются магнитными линиями. На совпадающие по направлению с магнитным полем горизонтальные стороны нет никакого действия. Поэтому в них ток не индуцируется.

Как выглядит генератор с магнитным ротором

B_max – максимальная индукция, Тл;

v – скорость рамки, м/с;

Таким образом, от действия изменяющегося магнитного поля в проводнике индуцируется переменная ЭДС.

Для большого количества витков w, выразив формулу через максимальный поток F_m, получим такое выражение:

Принцип работы генератора переменного тока другого типа основан на вращении токопроводящей рамки между двумя постоянными магнитами с противоположными полюсами. Простейший пример приведён на рисунке ниже. Появляющееся в ней напряжение снимается токосъёмными кольцами.

Генератор тока с постоянными магнитами

Применение устройства не очень распространено из-за нагрузки подвижных контактов большим током, проходящим через ротор. Конструкция первого приведённого варианта также их содержит, но через них подаётся значительно меньше постоянного тока через витки вращающегося электромагнита, а основная мощность снимается с неподвижной обмотки статора.

Особенностью устройства является равенство между частотой f, наведённой в статоре ЭДС и частотой оборотов ротора ω:

где p – количество пар полюсов в обмотке статора.

Синхронный генератор создаёт в обмотке статора ЭДС, мгновенное значение которой определяется из выражения:

где l и D – длина и внутренний диаметр сердечника статора.

Синхронный генератор вырабатывает напряжение с синусоидальной характеристикой. При подключении к его выводам С₁, С₂, С₃ потребителей, через цепь протекает одно-, или трёхфазный ток, схема ниже.

Схема трехфазного синхронного генератора

От действия изменяющейся электрической нагрузки также изменяется механическая нагрузка. При этом увеличивается или снижается скорость вращения, в результате чего меняются напряжение и частота. Чтобы такое изменение не происходило, электрические характеристики автоматически поддерживают на заданном уровне через обратные связи по напряжению и току на роторной обмотке. Если ротор генератора выполнен из постоянного магнита, он имеет ограниченные возможности стабилизации электрических параметров.

Ротор принудительно приводится во вращение. На его обмотку подаётся индукционный ток. В статоре магнитное поле ротора, вращающееся с той же скоростью, индуцирует 3 переменные ЭДС со сдвигом по фазе.

Основной магнитный поток генератора создаётся от действия постоянного тока, проходящего через обмотку ротора. Питание может поступать от другого источника. Также распространён способ самовозбуждения, когда незначительная часть переменного тока забирается от обмотки статора и проходит через обмотку ротора после предварительного выпрямления. Процесс основан на остаточном магнетизме, которого достаточно для запуска генератора.

Основные устройства, вырабатывающие почти всю электроэнергию в мире – это синхронные гидро-, или турбогенераторы.

Устройство генератора переменного тока асинхронного типа отличается разницей частоты вращения ЭДС ω и ротора ω_r. Она выражается через коэффициент, называемый скольжением:

В рабочем режиме магнитное поле тормозит вращение якоря и его частота ниже.

Асинхронный двигатель может работать в генераторном режиме, если ω_r >ω, когда ток меняет направление и энергия отдаётся обратно в сеть. Здесь электромагнитный момент становится тормозящим. Применение этого свойства распространено при опусканиях грузов или на электротранспорте.

Асинхронный генератор выбирают, когда требования к электрическим параметрам не очень высокие. При наличии пусковых перегрузок предпочтительней будет синхронный генератор.

Устройство автомобильного генератора ничем не отличается от обычного, вырабатывающего электрический ток. Он вырабатывает переменный ток, который затем выпрямляется.

Как выглядит автомобильный генератор

Конструкция состоит из электромагнитного ротора, вращающегося в двух подшипниках с приводом через шкив. Обмотка у него всего одна, с подачей постоянного тока через 2 медных кольца и графитовые щётки.

Электронное реле-регулятор поддерживает стабильное напряжение 12В, не зависящее от скорости вращения.

Схема автомобильного генератора

Ток от АКБ поступает на обмотку ротора через регулятор напряжения. Момент вращения передаётся ему через шкив и в витках обмотки статора индуктируется ЭДС. Генерируемый трёхфазный ток выпрямляется диодами. Поддерживание постоянного выходного напряжения производится регулятором, управляющим током возбуждения.

Когда двигатель увеличивает обороты, ток возбуждения уменьшается, что способствует поддерживанию постоянного выходного напряжения.

Конструкция содержит двигатель, работающий на жидком топливе, вращающий генератор. Обороты ротора должны быть стабильными, иначе качество выработки электричества снижается. При износе генератора скорость вращения становится ниже, что является существенным недостатком устройства.

Если нагрузка на генератор ниже номинальной, он будет частично работать вхолостую, съедая лишнее топливо.

Поэтому важно при его приобретении сделать точный расчёт требуемой мощности, чтобы он был правильно загружен. Нагрузка ниже 25% запрещается, так как это влияет на его долговечность. В паспортах указаны все возможные режимы работы, которые необходимо соблюдать.

Многие виды классических моделей имеют приемлемые цены, высокую надёжность и большой диапазон мощностей. Важно загружать его как следует и вовремя производить техосмотр. На рисунке ниже представлены модели бензинового и дизельного генераторов.

Классический генератор: а) – бензиновый генератор, б) – дизельный генератор

Дизельный генератор

Генератор приводит в действие двигатель, работающий на дизельном топливе. ДВС состоит из механической части, панели управления, системы подачи топлива, охлаждения и смазки. От мощности ДВС зависит мощность генератора. Если она требуется небольшая, например, на бытовые приборы, целесообразным является применение бензинового генератора. Дизельные генераторы применяются там, где нужна большая мощность.

ДВС применяются в большинстве с верхней установкой клапанов. Они компактней, надёжней, удобны в ремонте, меньше выделяют токсичных отходов.

Генератор предпочитают выбирать с корпусом из металла, поскольку пластик менее долговечный. Устройства без щёток долговечней, а вырабатываемое напряжение более стабильное.

Ёмкость топливного бака обеспечивает работу на одной заправке не более 7 часов. В стационарных установках применяется внешний бак с большим объёмом.

Бензогенератор

В качестве источника механической энергии наиболее распространён четырёхтактный карбюраторный двигатель. Большей частью применяются модели от 1 до 6 кВт. Есть устройства до 10 кВт, способные обеспечить на определённом уровне загородный дом. Цены бензиновых генераторов являются приемлемыми, а ресурс – вполне достаточным, хотя и меньшим, чем у дизельных.

Генератор выбирается в зависимости от нагрузок.

Для больших пусковых токов и при частом применении электросварки лучше использовать синхронный генератор. Если взять асинхронный генератор мощнее, он справится с пусковыми токами. Однако, здесь важно, чтобы он был загружен, иначе бензин будет расходоваться нерационально.

Машины применяются там, где требуется электроэнергия высокого качества. Они могут работать непрерывно или промежутками. Объектами энергопотребления здесь являются учреждения, где не допускаются скачки напряжения.

Основой инверторного генератора является электронный блок, который состоит из выпрямителя, микропроцессора и преобразователя.

Блок-схема инверторного генератора

Выработка электроэнергии начинается так же, как и в классической модели. Сначала вырабатывается переменный ток, который затем выпрямляется и поступает на инвертор, где снова превращается в переменный, с нужными параметрами.

Типы инверторных генераторов отличаются по характеру выходного напряжения:

• прямоугольный – самый дешёвый, способный питать только электроинструменты;
• трапецеидальный импульс – подходит для многих приборов, за исключением чувствительной техники (средняя ценовая категория);
• синусоидальное напряжение – стабильные характеристики, подходящие для всех электроприборов (самая высокая цена).

Достоинства инверторных генераторов:

• небольшие габариты и вес;
• малый расход топлива за счёт регулирования выработки количества электроэнергии, которое требуется потребителям в данный момент;
• возможность кратковременной работы с перегрузкой.

Недостатками являются высокие цены, чувствительность к температурным изменениям электронной части, небольшая мощность. Кроме того, дорого обходится ремонт электронного блока.

Инверторная модель выбирается в следующих случаях:

• устройство приобретается только в тех случаях, когда обычный генератор не подходит, поскольку цена на него высокая;
• требуется мощность не более 6 кВт;
• для постоянного использования лучше подходят классические варианты генераторов;
• необходимо частично снабжать электроэнергией бытовые приборы;
• для бытового применения лучше использовать однофазные аппараты.

Генераторы переменного тока способны восполнить электричество в доме при отказе стационарного устройства, а также применяются в любом месте, где необходима подача электроэнергии.

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.

Материалы: http://elquanta.ru/generatory/generator-peremennogo-toka.html