Генератор строение: Генератор переменного тока — Генератор переменного тока состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь и вращающейся части — ротор или индуктор

Содержание

Устройство генератора

Генераторные установки – полезные устройства, снабжающие электроэнергией в случае аварийных перебоев электроснабжения. Выпускаются генераторы в различных электрических и физических конфигурациях в зависимости от целей использования. Чтобы правильно подобрать нужную модификацию устройства, следует знать о том, как функционирует установка, ее основные компоненты. А также преимущества, которые предоставляет электрогенератор, как источник резервного электропитания, используемый в жилом секторе или для промышленных нужд.

Принцип работы генерирующего устройства

Работа электрогенерирующего оборудования основывается на принципе конвертации механической энергии, получаемой из внешнего источника, в электроэнергию. Иными словами, устройство не вырабатывает самостоятельно электричество. Происходит усиление движения возникающих в проводах его обмотки электрических зарядов, которые проходя через внешнее кольцо циркуляции, отдают свою энергию. В результате на выходе образуется электрический ток, который и поступает в сеть от электростанции.

С научной точки зрения принцип называется «магнитной индукцией» и был обнаружен Майклом Фарадеем в 19 веке. Ученый физик установил, что перемещением электрического проводника в магнитном поле рождается поток зарядов. Между двумя концами проводника, в частности, провода, создается разность напряжений, который усиливает движение зарядов, превращая их в электричество.


Перейти в каталог генераторного оборудования:

Дизельные генераторы

Бензиновые генераторы

Сварочные генераторы


Основные элементы электростанции

  • Генератор переменного тока

  • Двигатель

  • Топливная система

  • Контур регулировки напряжения

  • Установка выпуска и охлаждения двигателя

  • Система смазки

  • Устройство зарядки

  • Панель управления

  • Основная конструкция / Сборка

Как устроен генератор переменного тока?


Это неотъемлемая часть электростанции, которая осуществляет преобразование механической мощности в электрическую энергию. Состоит устройство из неподвижных и подвижных модулей, которые вмонтированы в его корпус. Все элементы работают в синхронном режиме, усиливая движение между электрическими и магнитными полями, что рождает электричество.

Ротор, как подвижный модуль, создает вращающееся магнитное поле. Выполняется это несколькими способами:

  • индукцией, которая происходит в синхронном бесщеточном генераторе, которые, как правило, имеют достаточно внушительные габариты;

  • постоянными магнитами, используемыми в малых генераторах;

  • с помощью задающего возбудителя, активизирующего ротор через сборку щеток и токопроводящих контактных колец.

Подвижным ротором вокруг статора вырабатывается вращающееся магнитное поле и вызывается разность напряжений в обмотке. Таким образом производится на выходе переменный ток.


Факторы, влияющие на эффективность работы синхронного генератора:


  • металлический или пластиковый корпус. В первом случае устройство отличается большей долговечностью. Пластик же со временем деформируется и может стать причиной повреждения внутренних элементов, создавая таким образом аварийную ситуацию и опасность для пользователя.

  • шариковый или игольчатый подшипник: первый более предпочтителен в силу большей его износостойкости.

  • в бесщеточном генераторе не используются щетки, благодаря чему отличается производством более чистой энергии на фоне меньшего технического обслуживания.


Двигатель


С помощью этого элемента образуется механическая энергия для работы миниэлектростанции. Его размер напрямую зависит от максимальной мощности электростанции. Кроме того, существует множество факторов, влияющих на функциональность двигателя:


  • вид топлива, используемое для работы двигателя. Это могут быть бензин, дизельное топливо, природный газ или пропан. Бытовые электростанции, как правило, работают на бензине, промышленные же электростанции – на дизельном топливе, природном газу, жидком или газообразном пропане. Есть модификации, работающие на комбинированном виде топлива – дизеле и газу.

  • верхнее расположение клапанов OHV. Впускные и выпускные клапаны таких двигателей располагаются не на блоке цилиндров, а на их верхушке. Данные модели имеют более высокую стоимость, что обусловлены дополнительными преимуществами. Это компактный дизайн, упрощенная рабочая механика, удобство в использовании, а также долговечность конструкции. Кроме того, их работа отличается низким уровнем шума и меньшим уровнем выбросов.

  • чугунная гильза в цилиндре двигателя, используемая в качестве подкладки. Таким способом уменьшается износ двигателя, что увеличивает доремонтный срок службы. Такая чугунная гильза используется в большинстве устройств с верхним расположением клапанов. Как элемент, эта подкладка имеет невысокую стоимость, однако очень важна, особенно в случаях частого использования электростанции.


Система подачи топлива


Топливный резервуар обычно имеет достаточный объем для поддержания стабильной работы электростанции на период от 6 до 8 часов. На малых устройствах бак устанавливается в верхней части корпуса. Для промышленной установки применяется наружный резервуар.


Характеристики системы:

  • соединение трубопроводов с двигателем. Таким путем осуществляется подача топлива к работающему модулю и обратно.

  • вентиляционная труба для топливного бака необходима для снижения уровня давления при повторном заполнении или сливе резервуара. Крайне важно при этом обеспечить контакт металлических поверхностей сопла наполнителя и топливного бака во избежание искр.

  • сливное соединение с дренажной трубой используется для предотвращения протечек жидкости во время слива.

  • топливный насос отвечает за перемещение топлива от основного хранилища в точку потребления. Данное устройство имеет электропривод.

  • топливный фильтр очищает жидкость от иных примесей, способных привести к коррозии и загрязнению внутренних модулей оборудования.

  • инжектор автоматически управляет поступлением необходимого объема жидкости в камеру сгорания.


Регулятор напряжения AVR


Этот модуль осуществляет регулировку выходного напряжения электростанции. Устройство состоит из нескольких компонентов:

  • регулятор напряжения контролирует процесс преобразования переменного напряжения в постоянный электроток. Затем происходит его подача на вторичную обмотку статора.

  • возбудитель обмотки необходим для генерирования небольшого количества переменного тока. Напрямую связан с вращающимся выпрямителем тока.

  • вращающийся выпрямитель тока осуществляет выпрямление переданного с возбудителя обмотки переменного тока с последующей конвертацией его в постоянный. Затем выполняется его подача на ротор, где в дополнение к вращающемуся магнитному полю создается и электромагнитное напряжение.

  • ротору отводится роль индукции большого количества переменного напряжения на обмотку статора.

Регулятор напряжения максимально задействован в начальном периоде запуска установки. Как только устройство выходит на полную работоспособность, модуль снижает выработку постоянного тока. В состоянии равновесия регулятор напряжения производит только необходимое количество мощности для поддержания электростанции в рабочем состоянии.


При увеличении нагрузки на электростанцию, регулятор напряжения выходит из состояния равновесия и активизирует свою работу, пока мощность оборудования не выйдет на показанный уровень потребления.


В нашем каталоге Вы можете ознакомиться с примерами дизельных генераторов с АВР >>



Установка выхлопа и охлаждения двигателя электростанции


Включает в себя:


  • Систему охлаждения электростанции, используемую для снижения уровня перегрева рабочего устройства. В качестве антифриза используется вода, водород, а также стандартный радиатор и вентилятор. За уровнем охлаждения следует периодически наблюдать, чтобы предотвратить аварийную ситуацию. Система требует постоянной очистки от загрязнений, выполняемую через каждые 600 часов работы. Следует обеспечить приток к устройству свежего воздуха: по действующим нормам в радиусе от электрогенерирующей установки должно быть не меньше метра свободного пространства.

  • Систему выхлопа. В процессе сгорания топлива образуется отработанный газ, содержащий высокотоксичные химические соединения. Очень важно создать эффективную систему утилизации выхлопов с использованием вытяжек.

Система смазки


Электростанция в комплекте имеет множество движущихся модулей, эффективность работы которых зависит и от содержания смазочных веществ. Для чего в помпе всегда находится специальное масло, уровень которого следует контролировать каждые 8 часов. Также необходимо строго отслеживать возможные протечки смазывающего вещества.



Зарядное устройство


Запуск электростанции осуществляется с помощью аккумулятора. Эта батарея должна быть всегда заряженной, за что отвечает зарядное устройство. Оно снабжает аккумулятор необходимым количеством «плавающей» энергии, которая и производит подзарядку емкости. Важно следить за уровнем этой энергии: снижение приведет к неполной зарядке аккумулятора, а повышенный уровень выведет его из строя.


Изготавливается зарядное устройство из нержавеющей стали, чтобы увеличить срок службы модуля. Его работа полностью автоматизирована и не требует вмешательства в параметры. Постоянное напряжение на выходе определяется на уровне на 2.33 Вольт на ячейку. Зарядное устройства обладает отдельным постоянным напряжением, которое может привнести сбои в нормальное функционирование электрооборудования.



Панель управления


Модуль снабжен упрощенным интерфейсом, на котором отображены все положения управляемых элементов. Каждый производитель предлагает собственный вариант панели.


Электрическое включение и выключение автоматически запускает электростанцию в рабочее состояние в случае необходимости. И отключает, когда деятельность устройства нецелесообразна.


Механическое устройство прибора отображает на датчиках наиболее важные параметры по давлению масла, температуре охлаждения, напряжению батареи, скорости вращения двигателя и длительности работы. При превышении нормы электростанция автоматически отключается.


Датчики мини электростанции отвечают за измерение выходного тока, напряжения и рабочей частоты. Иные виды контроля: переключатель частоты, фазовый селекторный переключатель и переключатель режимов двигателя.



Рама / Корпус


Основная конструкция служит генераторному оборудованию главной поддержкой и имеет выполненный под заказ корпус. В случаях, когда предполагается перемещение оборудования, рама может быть дополнительно оснащена шасси.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела передвижные дизельные генераторы >>


взгляд изнутри от компании ООО «ЭНЕРГОКОНТИНЕНТ

В решении приобрести электрогенератор у вас возникнут очень серьезные трудности, если вы не знаете устройство данных агрегатов. Вследствие чего не избежите распространенных ошибок:

  • Покупка некачественной модели, с коротким сроком службы и несущественной эффективностью

  • Приобретение неподходящего устройства, что не позволит вам создать качественную автономную систему электропитания

  • Нерациональный выбор: вы купите аппарат, мощность которого будет использоваться только на треть. Как нанимать многотонный контейнеровоз для доставки холодильника

Как избежать таких ошибок мы рассмотрим на примере конструкции дизельных электрогенераторов, которые состоят из:

  1. Двигателя

  2. Генератора переменного тока (альтернатора)

  3. Топливной системы

  4. Системы охлаждения

  5. Масляной системы

  6. Выхлопной системы и воздушных фильтров

  7. Аккумуляторов

  8. Панели управления

  9. Рамы

  10. Кожуха

1. Двигатель

Он является самым важным и основным элементом любого электрогенератора и отвечают за создание механической энергии. От качества и стабильной работы данного узла зависит не только коэффициент полезного действия всего агрегата, но и его срок службы, а также затраты на сервисное обслуживание.

Дизельные двигатели по этим параметрам отличаются наиболее повышенными характеристиками:

  • небольшой расход топлива

  • превосходная система охлаждения

  • огромное количество разнообразных модификаций

  • легкий запуск при пониженных температурах

  • решение самых объемных задач по энергоснабжению

Дизельные двигатели, используемые в соответствующих электростанциях, являются четырехтактными, что значительно увеличивает их КПД, однако при этом повышается шумность. Наряду с этим по способу охлаждения узлы подразделяются на:

  • Воздушное охлаждение, используемое в устройствах малой мощности – от 6 до 3 кВт. Для этого типа также предусмотрены ограничения и по времени работы – не более восьми часов без остановок. Общий же его ресурс составляет около 5000 моточасов. Данный вариант оптимальный для использования на даче или в ином сооружении, которое используется с определенной регулярностью. Однако среди других дизельных аналогов этот двигатель отличается повышенной шумностью.

  • Жидкостное охлаждение, роль которого выполняет специальный антифриз. Используется на двигателях, которые должны обеспечивать непрерывную работу электрогенератора в качестве источника постоянного электроснабжения с ресурсом до 40 тысяч моточасов. Мощность данных устройств позволяет использовать их не только в бытовых, но и в промышленных целях. Такие двигатели подразделяются на два подтипа: высокооборотные до 3000 об/мин и низкооборотные – до 1500 об/мин. Среди существенных недостатков данных узлов следует назвать достаточно внушительные габариты, серьезный вес и немалая стоимость.

2. Генератор переменного тока (альтернатор)

Механическая энергия от двигателя поступает в генератор переменного тока, который посредством электромагнитной индукции преобразует ее в электрическую. Альтернаторы бывают:

  • Асинхронные и синхронные.
    Первый тип привлекателен стоимостью, но вырабатываемый им электроток подойдет только для освещения помещений. К тому же они отличаются высокой «капризностью» и сразу реагируют на любое превышение нагрузки. Синхронные обладают отличными характеристиками в плане обеспечения электропитанием серьезного оборудования с пусковыми токами, превосходно переносят перегрузки, обеспечивают точное напряжение в сети, но отличаются более высокой ценой.

  • Однофазные и трехфазные.
    Однофазные предназначены для подключения к ним исключительно однофазных потребителей электроэнергии. Если кроме них используются и трехфазные нагрузки, то более универсальным устройством будет трехфазный генератор переменного тока. Однако такие устройства характеризуются высокой ценой и дорогостоящим обслуживанием.

Важно знать!Трехфазные дизельные генераторы не допускают перекос нагрузки между фазами свыше 25 % от мощности.

3. Топливная система

Топливная система, которая может быть низкого и высокого давления, отвечает за подачу топлива в цилиндры дизеля.
Основным узлом любой конфигурации является топливный бак.

  • Встроенный топливный бак обладает достаточным потенциалом для обеспечения непрерывной работы генератора в течении 6-8 часов. Как правило, устанавливается данная емкость в верхней части агрегата. Рассчитать, какой продолжительностью работы будет обладать выбранный вами дизель-генератор очень просто: в среднем ему понадобится два литра топлива на час работы. Узнав, вместительной емкости, можно проанализировать время непрерывной работы до следующей дозаправки.

  • Однако у дизельгенераторов для обеспечения более продолжительного действия предусмотрена возможность доустановки дополнительных топливных емкостей. Это, в первую очередь, связано с невысокой горючестью дизельного топлива, хранить которое разрешается в неограниченных объемах. Вместительность отдельно расположенного топливного бака рассчитывается из необходимости по времени работы устройства: они бывают от 500 до 3000 литров. Для большего объема существуют топливохранилища, которые интегрируются с дизельгенератором.

4. Система охлаждения

Двигатели дизельгенераторов работают на принципе сжигания топлива. Поэтому существует риск высокого нагрева оборудования, для избежания которого предусмотрены системы охлаждения.

В портативных электростанциях используется воздушное охлаждение – упрощенная система стабилизации температурного режима, основанная на обмене воздушных масс. Этот процесс осуществляется естественным путем, посредством нагнетания вентилятором в корпус генератора охлажденного воздуха. Такая методика предусмотрена для электрогенераторов, имеющих небольшой моторесурс и используемых только в качестве резервного источника питания непродолжительное время. Для поддержания стабильной работы мощных электростанций способ неэффективен и не используется.

В таких случаях отлично зарекомендовала себя жидкостная система охлаждения, состоящая из рубашки охлаждения, радиатора с расширительным бачком и паровоздушным клапаном, вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, термостата, соединительных шлангов и патрубков. В качестве основного охлаждающего элемента в этом процессе используется вода либо специальный антифриз. В качестве химических хладагентов выступают тосол и другие составы, в основе пропиленгликоль или этиленгликоль наряду с дополнительными присадками.

Наряду с тем, что данная система обеспечивает повышенный моторесурс, она требует к себе пристального внимания. Такое охлаждение относится к закрытому типу, поэтому следует регулярно проверять уровень охлаждающей жидкости, осуществлять промывку систему каждые 600 моточасов, а чистить теплообменник – каждые 2400 моточасов.

5. Маcляная cистема

Масляная система обеспечивает смазку основных движущихся частей и осуществляет отвод тепла, возникающего при их трении. В данную конфигурацию входят маслоподкачивающий насос, обеспечивающий циркуляцию масла, масляный фильтр очистки, охладитель для отвода тепла, масляные трубопроводы.

Обычно производитель устанавливает рекомендуемую марку масла для дизельгенераторов, однако допускается и равнозначная замена, которая полностью соответствует рекомендованным характеристикам по стандарту API, которые отмечены латинскими буквами и цифрами в следующем порядке:

«С» — маркировка для дизельных двигателей

«F», «D» и другие литеры – наличие присадок и их обозначение

«4» — обозначение четырехтактного двигателей

Следующее буквенное обозначение – SAE – определяет степень вязкости масла, что очень важно для дизельных двигателей. Этот параметр напрямую взаимосвязан с температурой окружающего воздуха, вследствие чего рассматриваются:

  • летние марки: SAE20, SAE30 и SAE40

  • зимние марки: SAE0W

  • всесезонные марки: SAE 10W30, SAE 15W40, SAE 20W50

Важно знать! Если генератор установлен под открытым небом, то оптимально в холодный период года использовать зимние, а не всесезонные марки.

Даже если вы используете самое качественное и рекомендованное производителем масло, через определенный срок его все равно следует заменить. Интервал смены масла требуется соблюдать неукоснительно, потому что через некоторое время из-за нагрева оно теряет свои качества.

6. Выхлопная система и воздушные фильтры

Выхлопная система и воздушные фильтры обладают повышенной важностью в общей конструкции дизельных электрогенераторов, потому что отвечают за забор и очистку воздуха для поддержания стабильной работы устройств.

Все дизельгенераторы оборудованы специальной системой, осуществляющей очистку выхлопных газов от вредных примесей в соответствии со стандартом Евро-2. Дополнительно предусмотрена и установка катализаторов отработанных выхлопов.

В выхлопной системе существует отдельная комплектация устройств глушения «промышленного», «резидентного» либо «критического» уровня.

За подачу качественного свежего воздуха ответственность несут воздушные фильтры, устанавливаемые непосредственно в корпусе дизельгенераторов. Они обладают легким доступом вследствие требований по регулярной очистке. Фильтрующие элементы отличаются различным уровнем улавливания посторонних частиц, что отмечено в технических характеристиках каждого устройства.

Важно знать! Если фильтры забиваются, то подача свежего воздуха в двигатель уменьшается или вообще отсутствует, что приводит к перегреву узла и увеличению риска его возгорания. При наличии автоматической системы отключения генератор прекратит свою деятельность. Однако следует регулярно проверять состояние данных элементов: время проверок зависит от уровня загрязненности помещения, в котором установлен агрегат.

7. Аккумуляторы

В конфигурациях дизельных электродвигателей с электростартером или автоматическим запуском стандартно предусмотрена комплектация и аккумуляторными батареями. Эти элементы имеют класс необслуживаемых и подразделяются по своему исполнению:

  • Свинцовые или свинцово-кислотные. Самые широко применяемые АКБ, отличаются небольшой стоимостью, оптимальной емкостью и мгновенной выдачей большого пускового тока. Среди основных недостатков – высокие требования к параметрам температуры окружающей среды.

  • Щелочные. Отличаются такие батареи от иных аналогов более экономным расходом заряда. Поэтому используются для резервных источников питания, потому что не требуют постоянного обслуживания.

  • Литиевые. Характеризуются многочисленностью циклов заряда и разряда, а также способностью работать в низкотемпературном режиме.

8. Панель управления

Система управления и автоматики осуществляет регулирование работы дизельгенератора и передает информацию о параметрах конструкции. В ее составе – контроллер двигателя, датчики и пульт управления электростанцией.

В зависимости от производителя с систему могут быть заложены различные опции, самая распространенная из которых функция автоматического запуска и отключения. В некоторых случаях предусмотрено переключение с автоматического на ручной режим старта.
Датчики параметров предоставляют информацию об уровне масла, температуре охлаждающей жидкости, напряжении батареи, скорости вращения двигателя и так далее.

9. Рама

Рама дизельгенераторов представляет собой жесткую металлическую конструкцию, на которую посредством дополнительных амортизаторов устанавливается агрегат. Чаще всего рамы используются для портативных переносных устройств, вследствие чего обладают шасси или ручками-держателями. Для стационарных электростанций предусмотрены кожухи или защитные контейнеры.

10. Кожух

Для стационарных электрогенераторов используются шумозащитный кожух или низкотемпературный контейнер типа «Север». Эти защитные приспособления оптимально подходят и для установки электростанций на улице, обеспечивая высокую гидроизоляцию. Однако последнее отличается высокой стоимостью, поэтому для установки внутри помещения рационально использовать шумозащитный кожух, который наряду с остальными преимуществами обладает и меньшими габаритами.

Среди существенных недостатков, которые становятся преимуществами низкотемпературного контейнера, следует отметить невозможность доустановки дополнительного оборудования (стабилизаторы, ИБП, дополнительная топливная емкость и так далее), а также высокая чувствительность к температурам ниже – 25 градусов и сложный доступ к внутренним системам. В дополнение контейнер обладает удобством в транспортировке.

Наверх

Принцип работы генератора автомобиля — что такое генератор в машине и зачем он нужен