схема и принцип действия устройства переменного тока

Человечество уже больше века использует электричество во всех сферах деятельности. Без него просто невозможно представить себе нормальной жизни. С помощью специальных машин механическая энергия преобразуется в переменный или постоянный ток. Чтобы лучше понять, как это происходит, необходимо разобраться, из чего состоит генератор и как он работает.

• Превращение механической энергии в электрическую
• Конструкция генератора переменного тока
• Классификация и виды агрегатов
• Основные сферы применения

Превращение механической энергии в электрическую

В основе работы любого генератора лежит принцип магнитной индукции. Первые электрические машины появились во второй половине XIX века. Их изобретателями стали Майкл Фарадей и Ипполит Пикси. В 1886 году прошла публичная демонстрация альтернатора — устройства, способного вырабатывать ток из механического движения.

Первый трехфазный генератор переменного тока разработал россиянин Доливо-Добровольский. Он же в 1903 году сооружает самую первую на Земле электростанцию промышленного значения, ставшую источником питания для элеватора.

Простейшая схема генератора переменного тока представляет собой проволочную катушку, совершающую вращение в магнитном поле. Альтернативный вариант — когда катушка остаётся недвижима, а её пересекает магнитное поле. В обоих случаях будет вырабатываться электрическая энергия. Пока продолжается движение, в проводнике вырабатывается переменный ток. Генераторы применяются для выработки тока во всем мире. Они являются частью глобальной системы электроснабжения Земного шара.

Конструкция генератора переменного тока

То как устроен генератор, зависит от его назначения, и возможны различные модификации. Однако существуют две основные составляющие:

1. Ротор — подвижный элемент, изготовленный из цельного железа.
2. Статор — неподвижный, он собирается из изолированных железных листов. Внутри на нём есть пазы, в которых проходит проволочная обмотка.

Чтобы получить наибольшую магнитную индукцию, расстояние между этими частями агрегата должно быть как можно меньшим. Обмотка возбуждения, находящаяся на роторе, питается через систему щёток.

Выделяются два типа конструкции:

• с вращающимся якорем и неподвижным магнитным полем;
• магнитное поле вращается, а якорь остаётся на месте.

Наибольшее применение получили машины с подвижными магнитными полюсами. Гораздо удобнее снимать электричество со статора, нежели с ротора. В целом генератор построен так же, как электродвигатель.

Классификация и виды агрегатов

Агрегаты для преобразования механической энергии в электрическую имеют сходную конструкцию. Они могут различаться принципом действия генератора и обмотки возбуждения:

• независимое возбуждение происходит от аккумулятора;
• источником является генератор постоянного тока;
• источник возбуждения размещается на том же валу, что и основной;
• самовозбуждение выпрямленным током;
• от постоянных магнитов.

По конструкции:

• явно выраженные полюса;
• не выраженные.

По способу соединения обмоток:

• система Тесла;
• звезда;
• треугольник;
• славянка.

В зависимости от количества фаз:

• однофазные;
• двухфазные;
• трехфазные.

Агрегаты постоянного тока устроены таким образом, что механизм для съёма энергии состоит из двух изолированных полуколец, на каждое из которых поступает заряд определённого потенциала. На выходе получается пульсирующий ток одной направленности.

Синхронные генераторы имеют якорь с обмоткой, на которую подаётся постоянный ток. Регулируя его величину, можно изменять силу магнитного поля и контролировать напряжение на выходе. В асинхронных нет обмотки, вместо этого используется эффект намагничивания.

Основные сферы применения

Стоит помнить о том, что обычное электричество в розетках появляется благодаря работе огромных генераторов переменного тока на тепловых электростанциях. Сфера использования этих электрических машин включает в себя все виды деятельности человека:

• используются в качестве резервного источника энергии на объектах, где нельзя допускать перебоев электроснабжения;
• незаменимы в местах, где отсутствуют линии электропередачи;
• бо́льшая часть транспортных средств снабжена генератором, он вырабатывает электричество для бортовой сети;
• питание установок для гидролиза;
• промышленность;
• на атомных и гидроэлектростанциях.

В последнее время всё большую популярность набирают бытовые агрегаты для выработки электроэнергии. Они отличаются компактными размерами и малым потреблением топлива. Могут работать на бензине и на дизеле. Применяются в походных условиях, на даче или как аварийный источник питания.

Изобретение способа получения электричества из механического движения имело эпохальное значение для развития современной цивилизации. Окружающий мир полон загадок, ответы на которые неизвестны, но, возможно, людей ждут и другие важные открытия, способные изменить жизнь.

устройство и принцип работы генераторов

Переменный ток промышленной частоты вырабатывается на электростанциях специально предназначенными для этих целей электромашинными синхронными генераторами. Принцип действия этих агрегатов основан на явлении электромагнитной индукции. Производимая паровой или гидравлической турбиной механическая энергия преобразовывается в электроэнергию переменного тока.

Вращающейся частью привода или ротором является электрический магнит, который и передает вырабатываемое магнитное поле на статор. Это – внешняя часть устройства, состоящая из трех катушек с проводами.

Передача напряжения осуществляется через коллекторные щетки и кольца. Медные роторные кольца вращаются одновременно с коленвалом и ротором, в результате чего к ним прижимаются щетки. Те, в свою очередь, остаются на месте, позволяя электротоку передаваться от неподвижных элементов генератора его вращающейся части.

Произведенное таким образом магнитное поле, вращаясь поперек статора, производит электропотоки, которые и осуществляют зарядку аккумулятора.

Однако для передачи импульса от генератора переменного тока к аккумулятору постоянного используется дополнительный диодный мост, который располагается в задней части устройства. Диод представляет собой деталь с двумя контактами, через которые в одном направлении проходит ток. А мост, как правило, состоит из 10 таких элементов.

Диоды делятся на две группы:

• Основные — необходимы для выпрямления напряжения и соединены с выводами статора.
• Дополнительные — направляют мощность на регулятор напряжения и контролирующую зарядку лампу.

Последняя крайне необходима в генераторе, потому что является контролирующим исправность привода контуром. Без лампы генератор переменного тока ни в коем случае не запустится на стандартных оборотах.

Для большего понимания, советуем
посмотреть популярные модели дизельных генераторов >>

Видео: принцип работы генератора переменного тока

Виды генераторов переменного тока

В зависимости от вырабатываемой энергии, генераторы подразделяются по мощности – на высокомощные и маломощные.

В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока. Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается. Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.

Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:

С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор. Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности. Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.

Что такое генератор? & Что оно делает?

Перейти к содержимому

Предыдущий Следующий

Автомобильная зарядная система состоит из трех основных компонентов: аккумулятора, регулятора напряжения и генератора переменного тока. Генератор переменного тока работает с аккумулятором для выработки электроэнергии для электрических компонентов автомобиля, таких как внутреннее и внешнее освещение, а также приборная панель. Генератор переменного тока получил свое название от термина «переменный ток» (AC).

1. Что такое генератор?
2. Детали генератора
3. Что делает генератор?

Что такое генератор?

Генераторы переменного тока обычно располагаются в передней части двигателя и приводятся в действие коленчатым валом, который преобразует движение поршня вверх-вниз в круговое движение. (Чтобы узнать больше об основных частях автомобильных двигателей, прочитайте «Как работают автомобильные двигатели».) В некоторых ранних моделях автомобилей использовался отдельный приводной ремень от шкива коленчатого вала до шкива генератора, но большинство современных автомобилей имеют поликлиновой ремень или один ремень, который приводит в движение все компоненты, зависящие от мощности коленчатого вала. Большинство генераторов устанавливаются с помощью кронштейнов, которые крепятся болтами к определенной точке двигателя. Один из кронштейнов обычно является фиксированной точкой, а другой регулируется для натяжения приводного ремня.

Генераторы переменного тока производят переменный ток за счет электромагнетизма, образованного взаимодействием статора и ротора, о котором мы поговорим позже в этой статье. Электричество направляется в аккумулятор, обеспечивая напряжение для работы различных автомобильных электрических систем. Прежде чем мы узнаем больше о механике генератора переменного тока и о том, как он вырабатывает электричество, давайте рассмотрим различные части генератора переменного тока в следующем разделе.

Детали генератора переменного тока

В большинстве случаев генераторы переменного тока относительно небольшие и легкие. Генераторы размером примерно с кокосовый орех, используемые в большинстве легковых автомобилей и легких грузовиков, сконструированы с использованием алюминиевого внешнего корпуса, поскольку легкий металл не намагничивается. Это важно, поскольку алюминий рассеивает огромное количество тепла, выделяемого при производстве электроэнергии, и поскольку 9Узел ротора 0021 создает магнитное поле.

Если вы внимательно осмотрите генератор, вы обнаружите, что у него есть вентиляционные отверстия как спереди, так и сзади. Опять же, это способствует рассеиванию тепла. Ведущий шкив прикреплен к валу ротора на передней части генератора. Когда двигатель работает, коленчатый вал вращает приводной ремень, который, в свою очередь, вращает шкив на валу ротора. По сути, генератор переменного тока преобразует механическую энергию двигателя в электроэнергию для аксессуаров автомобиля.

На задней стороне генератора вы найдете несколько клемм (или точек соединения в электрической цепи). Давайте взглянем на них:

• Клемма S  – измеряет напряжение батареи
• Клемма IG  – Выключатель зажигания, который включает регулятор напряжения
• Клемма L — Замыкает цепь к контрольной лампе
• Клемма B  – Выходная клемма главного генератора (подключена к аккумулятору)
• Клемма F — Полнополевой байпас для регулятора

Охлаждение необходимо для эффективности генератора переменного тока. Старый агрегат легко определить по внешним лопастям вентилятора, расположенным на валу ротора за шкивом. Современные генераторы переменного тока имеют охлаждающие вентиляторы внутри алюминиевого корпуса. Эти вентиляторы работают одинаково, используя механическую энергию от вращающегося вала ротора.

Приступая к разборке генератора, находим диодный выпрямитель (или выпрямительный мост) , регулятор напряжения , контактные кольца и щетки . Регулятор распределяет мощность, создаваемую генератором переменного тока, и управляет выходной мощностью аккумулятора. Выпрямительный мост преобразует мощность, как мы узнаем в следующем разделе, в то время как щетки и токосъемные кольца помогают проводить ток к обмотке возбуждения ротора или проволочному полю. Теперь давайте расколем кокос.

При вскрытии генератора виден большой цилиндр с треугольным полюса пальцев  по окружности. Это ротор. Базовый генератор переменного тока состоит из ряда чередующихся пальцевых полюсов, размещенных вокруг проводов катушки, называемых обмотками возбуждения , которые наматываются на железный сердечник на валу ротора. Поскольку мы знаем, что шкив крепится к валу, теперь мы можем визуализировать, как ротор вращается внутри статора. Узел ротора помещается внутри статора с достаточным пространством или допуском между ними, поэтому ротор может вращаться на высоких скоростях, не ударяясь о стенку статора. На каждом конце вала установлены щетка и контактное кольцо.

Что делает генератор?

Как мы уже кратко упомянули, генераторы переменного тока генерируют энергию за счет магнетизма. Треугольные пальцевые полюса, закрепленные по окружности ротора, расположены в шахматном порядке, поэтому северный и южный полюсы чередуются, поскольку они окружают проволочные обмотки возбуждения ротора. Эта чередующаяся картина создает магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение в статоре. Думайте о статоре как о перчатке ловца, поскольку он использует всю мощность, создаваемую вращающимся ротором.

Все эти компоненты работают вместе, чтобы дать нам мощность, необходимую для управления нашими автомобилями. Тесла уловил эту электрическую энергию и использовал ее для освещения городов, но нам нужно только достаточное количество вольт для питания нашей стереосистемы, света, окон и замков.

(взято с https://auto.howstuffworks.com/alternator.htm)

Если у вас возникли проблемы с автоэлектрикой или механическими проблемами с вашим автомобилем в Намбуре или регионе Саншайн-Кост, свяжитесь с нами через нашу контактную форму или позвоните по телефону. наш стационарный телефон (07) 5442 2278 или мобильный телефон 0413 661 310 сегодня.

Об авторе: Дэн Гай

Дэн является владельцем компании Auto Electrics QLD, а также автоэлектриком-торговцем. Любит крикет, машины и своего пса Бастера 🙂

Ссылка для загрузки страницы

Перейти к началу

Компоненты генератора переменного тока — Компоненты генератора

«»

Если у вашей машины вышел из строя генератор, вы все равно можете на ней ездить; однако лучше этого не делать. БАХТУБ ДМИТРИЙ/Shutterstock

По большей части генераторы переменного тока относительно небольшие и легкие. Генераторы размером примерно с кокосовый орех, используемые в большинстве легковых автомобилей и легких грузовиков (включая большинство гибридов), сконструированы с использованием алюминиевого внешнего корпуса, поскольку легкий металл не намагничивается. Это важно, поскольку алюминий рассеивает огромное количество тепла, выделяемого при производстве электроэнергии, и поскольку узел ротора создает магнитное поле.

Если вы внимательно осмотрите генератор, вы обнаружите, что он имеет вентиляционные отверстия как спереди, так и сзади. Опять же, это способствует рассеиванию тепла. Ведущий шкив прикреплен к валу ротора на передней части генератора. Когда двигатель работает, коленчатый вал вращает приводной ремень, который, в свою очередь, вращает шкив на валу ротора. По сути, генератор переменного тока преобразует механическую энергию двигателя в электроэнергию для аксессуаров автомобиля.

Реклама

На задней стороне генератора вы найдете несколько клемм (или точек соединения в электрической цепи). Наиболее распространенные клеммы включают в себя:

• Клемма S : Датчик напряжения аккумулятора
• Клемма IG : Выключатель зажигания, который включает регулятор напряжения
• Клемма L : Замыкает цепь сигнальной лампы клемма : Выходная клемма главного генератора (подключена к аккумулятору)
• Клемма F : Полный байпас для регулятора

Охлаждение необходимо для эффективности генератора переменного тока. Старый агрегат легко определить по внешним лопастям вентилятора на валу ротора за шкивом. Современные генераторы переменного тока имеют охлаждающих вентиляторов внутри алюминиевого корпуса. Эти вентиляторы работают одинаково, используя механическую энергию от вращающегося вала ротора.

Приступая к разборке генератора находим диодный выпрямитель (выпрямительный мост или ) , регулятор напряжения , контактные кольца и щетки . Регулятор распределяет мощность, создаваемую генератором переменного тока, и управляет выходной мощностью аккумулятора. Мост выпрямителя преобразует мощность, а щетки и токосъемные кольца помогают проводить ток к обмотке возбуждения ротора или проволочному полю. Теперь давайте расколем кокос.

Внутри генератора

При открытии генератора виден большой треугольный цилиндр полюса пальцев по окружности. Это ротор. Базовый генератор переменного тока состоит из ряда чередующихся полюсных наконечников, расположенных вокруг проводов катушки, называемых обмотками возбуждения , которые наматываются на железный сердечник на валу ротора.

Поскольку мы знаем, что шкив крепится к валу, теперь мы можем визуализировать, как ротор вращается внутри статора. Узел ротора помещается внутри статора с достаточным пространством или допуском между ними, чтобы ротор мог вращаться на высоких скоростях, не ударяясь о стенку статора. На каждом конце вала установлены щетка и контактное кольцо.

Как мы уже кратко упомянули, генераторы переменного тока генерируют энергию за счет магнетизма.