Какой ток вырабатывает генератор автомобиля: Как правильно подобрать автомобильный генератор?

Содержание

Как правильно подобрать автомобильный генератор?

Генератор – один из важнейших компонентов современной машины, ведь именно он снабжает всю систему автомобиля электрическим током. Особая важность этого агрегата проявляется чаще всего осенью и зимой. В это время автомобилю в принципе приходится тяжело, но не все знают, что уделять больше внимания, чем обычно нужно не только правильной резине и омывающей жидкости. Многим знакома ситуация, когда утром после морозной ночи автомобиль не заводится. Одна из самых распространенных причин такого поведения авто — неисправность генератора.

Автомобильный генератор — устройство, которое заряжает аккумулятор и обеспечивает электрическим током все системы автомобиля. В машинах используют генераторы переменного тока, потому что они дешевле, компактнее и надежнее, чем генераторы постоянного тока. Агрегат вырабатывает переменный ток, который при помощи диодного моста преобразовывается в постоянный, и питает все системы автомобиля.

Для нормальной работы авто должно получать стабильное напряжение 14 В. Для того, чтобы поддерживать напряжение на нужном уровне, в каждом генераторе есть регулятор.

Генератор СтартВОЛЬТ с оригинальной упаковкой

Генератор состоит из следующих основных узлов:

— передняя и задняя крышки;
— статорная обмотка;
— ротор с обмоткой возбуждения;
— диодный мост;
— конденсатор;
— крышка защитная;
— подшипники;
— шкив.

Схема генератора в сборе

Как понять, что генератор пора ремонтировать или менять?

Если автомобиль не заводится — это крайняя стадия неисправности генератора, а первые “звоночки” были еще раньше. Среди явных признаков неисправностей отмечают:

индикация лампа ошибки АКБ;
снизилась яркость галогенных фар;
снизилась яркость приборной панели при низких оборотах двигателя;
на приборной панели горят сразу несколько ламп, сообщающих об ошибках.

Если автомобиль не заводится, а из-под капота раздаются щелчки втягивающего реле, не спешите менять генератор — вполне возможно, что из строя вышел сам аккумулятор.

Яркость подсветки приборной панели

Как проверить исправность генератора?

Если есть сомнения, можно поехать в автосервис и провести диагностику. Проще и быстрее купить мультиметр и сделать диагностику самостоятельно. Переведите мультиметр в режим замера напряжения и постоянном токе и коснитесь клемм проводов АКБ. Нормальные показатели напряжения находятся в диапазоне от 13,8 до 14,8 В. Если цифра меньше нижней границы, то с генератором могут быть проблемы.

Тем же прибором коснитесь контакта генератора с маркировкой «30» («B+») чтобы измерить напряжение на выходе. Цифры там должны быть такими же — 13,8 до 14,8 В. Если у вас есть амперметр, замерьте силу тока на выходе генератора в разных условиях:

на холостых оборотах;
с обогревом сидений и стекол;
с включенным кондиционером;
при увеличении количество оборотов двигателя.
Полностью исправный генератор должен выдавать одинаковые показатели тока вне зависимости от условий.

Замеры напряжения на клеммах АКБ

Цена-качество

Ездить с неисправным генератором себе дороже — в какой-то момент ваш двигатель просто не заведется. Значит нужно покупать новый. Следующий вопрос — какой генератор покупать? Есть вариант купить оригинальную деталь, которая считается за «эталон», а по цене значительно дороже аналогов. Можно купить аналог штатного генератора — сейчас на рынке их огромное количество на любой кошелек.

Купить самый дешевый — сыграть в «русскую рулетку»: если повезет, то генератор проработает хоть какое-то время, а при худшем раскладе его даже не получится установить в автомобиль. Увы, не все производители проводят контроль размеров запасных частей на соответствие оригиналу. Экономия, конечно, вещь хорошая, но не в случае со сложными техническими продуктами, от которых зависит работа всего автомобиля.

На что обратить внимание при выборе?

Есть ряд деталей, на которые нужно обращать внимание перед покупкой генератора. В первую очередь смотрите на упаковку:

1) обязательно наличие адресов поставщика и производителя на коробке — если, конечно, им нечего скрывать;
2) информация о сертификации товара (СТР, ЕАС, ISO) — товар должен соответствовать техническим стандартам. Если сертификата нет, генератор покупать не стоит;
3) информация о гарантии: с какого момента она считается и какой срок составляет. Например, гарантия производителя «СтартВОЛЬТ» на генераторы действует 2 года с момента продажи, но есть случаи, когда срок считается с момента производства;


4) информация об оригинальных кодах товара и его применяемости к вашей модели автомобиля — будет неприятно, если после покупки вы узнаете, что он вам не подходит;
5) собственная система идентификации запчастей — у добросовестных производителей есть собственные уникальные номера деталей для конкретных моделей авто: например, генератор «СтартВОЛЬТ» для а/м ВАЗ 2110 имеет фирменное обозначение производителя LG 0110;
6) наличие в коробке уплотнителя или вкладышей для защиты от механических повреждений.

Проверяйте комплектность товара до его покупки. В коробке должны быть:

гарантийный талон – без него вы не сможете вернуть некачественный товар в магазин или напрямую производителю;
дополнительные документы, среди которых паспорт изделия, инструкция, результаты тестов или рекламная продукция. Чем больше документов, тем больше информации можно получить о продукте;


отдельные модели генераторов дополнительно комплектуются отдельными крепежными элементами (например, кронштейн крепления генератора). Если их нет, установить генератор будет крайне проблематично.

Упаковка генератора «СтартВОЛЬТ» с документами

Достаньте генератор из коробки и проведите визуальный осмотр:

любые сколы, царапины и прочие дефекты недопустимы — поврежденный товар покупать нельзя. Последствиями использования такой запчасти станет ее полное разрушение в процессе работы;
необходимо осмотреть и проверить затяжку основного крепежа генератора хотя бы на ощупь. Обратите внимание, что перед установкой изделия не нужно проверять затяжку второй (наружной) гайки выводного болта генератора, если таковой имеется (вывод В+) – их специально не затягивают чтобы подключать изделие было проще;


проверните шкив и послушайте, нет ли посторонних шумов при его вращении. Шум говорит о некачественной сборке, такой товар покупать, а уж тем более использовать нельзя;
в некоторых магазинах есть специальное оборудования для проверки. чтобы потом не “кусать локти”, и лучше потратить немного времени и провести проверку на специализированном стенде.

Сделал дело — катайся смело!

Поменять генератор не так-то просто. Можно сделать это и самому, если есть инструкция и какой-никакой опыт, или обратиться к специалистам. В любом случае, если вы купили качественный товар от проверенного производителя, да еще и с гарантией, можете быть спокойны за свой автомобиль — впереди не одна спокойная зима.

Преимущества генераторов «СтартВОЛЬТ»:

полная аутентичность штатным изделиям по габаритным размерам и выходным характеристикам;


100%-й двойной выходной контроль каждого генератора на специализированном стенде проверки D&V;
в комплект каждого генератора входит Индивидуальный технический паспорт, отражающий все реальные выходные характеристики каждого генератора;
взаимозаменяемость с оригиналом всех ключевых узлов – диодный мост, регулятор напряжения, подшипники и т.д.;
расширенный срок гарантии – 2 года с момента продажи;
расширенная идентификация: для удобства специализированных сервисных станций приводятся номера не только ОЕМ-номера, но и cross-reference основных аналогов – для быстрой идентификации знакомых популярных моделей.

Ознакомиться со всем ассортиментом генераторов и другой автоэлектрики от «СтартВОЛЬТ» вы можете здесь.

Подписывайтесь на наш Youtube-канал
Читайте нас на Яндекс. Дзен
Скачивайте наше приложение для IOS и Android — весь каталог продукции в вашем смартфоне!

* — Партнерский материал

Автомобильный генератор — как работает, из чего состоит и устройство

Генератор — основной источник электроэнергии машины. Расскажем подробно как работает, из чего состоит и его устройство внутри. Информация подойдет для начинающих и опытных автолюбителей.

Как работает

При пуске двигателя автомобиля основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Генератор авто является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.

При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться.

Привод и крепление

Привод осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Устройство и из чего состоит

Любой генератор автомобиля содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина находятся на крышках. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а «компактной» конструкции — еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Статор генератора

1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

Статор набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор генератора

а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали. Но при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел

Это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы

Применяются двух типов. Это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар.


Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы

Это радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная. Охлаждение генератора авто осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения.
Система охлаждения: а — устройства обычной конструкции; б — для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, встроенными внутрь корпуса. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут различаться, но принцип работы одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

принцип работы и схема подключения

Любой автомобиль располагает собственной бортовой автономной электрической сетью со всеми присущими элементами, источником энергии, накопителем и потребителями. Каждый из узлов функционально закончен, они объединяются электрической проводкой, а параметры сети чётко стандартизованы благодаря накопленному опыту производства автомобильного электрооборудования.

Содержание статьи:

В качестве источника питания электроники выступает генератор, о котором и пойдет речь в этой статье.

Для чего в машине нужен генератор

Вся энергия в бортовую сеть поступает от двигателя внутреннего сгорания. Механическая энергия вращения его коленчатого вала должна быть преобразована в электрическую. Эту роль и выполняет генератор.

Читайте также: Топливный фильтр, виды, месторасположение и замена

В типовом варианте его ротор снабжён шкивом, на который надет гибкий ремень, передающий вращения от аналогичного шкива на носке коленчатого вала. Параллельно от того же ремня могут приводиться и прочие навесные агрегаты, но традиционно он именуется генераторным.

На выходе генератора образуется электрическое напряжение, способное поддерживаться в заданном диапазоне при отдаче любого тока от нуля до максимума, лимитированного номинальной мощностью.

Эту мощность прибор отдаёт при максимально допустимых оборотах ротора, привязанных к предельной частоте вращения коленвала путём подобранного передаточного соотношения ременного привода.

Виды

Выделяется два основных типа автомобильных генераторов:

  • Постоянного тока, вырабатывается напряжение определённой полярности уже непосредственно на обмотках;
  • Переменного тока, поскольку требуется всё же постоянное напряжение, то генератор снабжён внутренним полупроводниковым выпрямителем.

В настоящее время используется только второй тип, поскольку он обладает бесспорными преимуществами, причём его обмотки выдают трёхфазное напряжение, как легче поддающееся сглаживанию пульсаций и позволяющее эффективнее использовать массогабарит прибора.

Что находится внутри данного прибора разберем ниже.

Устройство

Внешне все генераторы на первый взгляд похожи, но те кто знаком с электротехникой легко определит с каким прибором имеет дело. Ситуация упрощается тем, что машины постоянного тока использовались только на совсем уж реликтовых автомобилях, давно снятых с производства.

Генератор постоянного тока

В состав динамомашины постоянного тока входят:

  • корпус;
  • обмотки возбуждения на статоре, неподвижно закреплённом в корпусе;
  • силовые обмотки на вращающемся якоре;
  • щёточный узел с меднографитовыми или угольными щётками, снимающими ток с коллектора вращающегося якоря;
  • регулятор напряжения, стабилизирующий выход путём регулирования тока возбуждения в обмотках электромагнитов статора;
  • приводной шкив на валу якоря;
  • подшипники, в которых вращается вал якоря.

Для создания приемлемой мощности на выходе весь агрегат приходилось выполнять массивным и металлоёмким, поэтому с появлением качественных выпрямительных полупроводниковых приборов генераторы постоянного тока на автомобилях применять перестали.

Генератор переменного тока

Принципиально он устроен похоже, но выходная мощность образуется многофазными обмотками статора, выполненными толстым проводом и не нуждающимися в мощных и ненадёжных токосъёмниках.

Состав оборудования тоже похож:

  • корпус с кронштейнами крепления и электрическими клеммами;
  • обмотки статора, установленные в корпусе, могут извлекаться при рассоединении его половин;
  • ротор с полюсами из мягкого электротехнического железа, медными обмотками и коллектором;
  • щёточный узел, где обычно устанавливается пара угольных щёток и встраивается интегральный полупроводниковый регулятор напряжения, через который на щётки поступает питание возбуждения;
  • блок выпрямителя, где расположен трёхфазный мост из шести силовых вентилей (диодов) и трёх относительно маломощных дополнительных диодов питания обмотки возбуждения, число диодов может отличаться в специфически устроенных современных конструкциях;
  • подшипники на валу ротора;
  • выходные разъёмы, силовой и управляющий, вторым силовым контактом выступает металлический корпус генератора;
  • шкив привода и крыльчатка принудительного охлаждения.

Весь конструктив крепится к передней части двигателя для удобной организации ременного привода от шкива коленвала. Часто отклонением генератора в сторону производится регулировка натяжения ремня, в тех случаях, когда более сложная конструкция привода навесных агрегатов не подразумевает наличие отдельного натяжителя с роликом.

Схема подключения

Схема подразделяется на силовую и управляющую цепи. Мощный выход генератора через силовой разъём из закреплённого гайкой на шпильке провода большого сечения соединяется непосредственно с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи.

Тонкий управляющий провод чаще всего просто соединён с цепью зажигания через контрольную лампочку. Встречаются и иные схемы, когда лампочка имеет собственное управление от специально предназначенного контакта на корпусе.

Принцип работы

Перед началом работы в автомобиле включается зажигание, и на управляющий контакт генератора поступает напряжение через лампочку. Поскольку энергию генератор в этот момент не вырабатывает, то напряжение на контакте отсутствует, и лампочка оказывается под потенциалом аккумуляторной батареи. Индикатор светится, через обмотку возбуждения протекает начальный ток.

После запуска мотора вращающееся поле обмотки возбуждения на роторе создаёт ответную индукцию в обмотках статора и генератор начинает вырабатывать электроэнергию. Дополнительные диоды поднимают напряжение на контакте лампочки, перепад на ней отсутствует, и она перестаёт светиться, сигнализируя, что всё в порядке, генератор работает.

Электронная схема в реле-регуляторе щёточного узла отслеживает выходное напряжение, увеличивая или уменьшая ток возбуждения, таким образом поддерживая выход на заданном уровне, обычно это 14-15 вольт, в зависимости от типа применённого аккумулятора и его температуры.

Батарея под таким напряжением перестаёт отдавать ток и переходит в режим заряда или удержания, выполняя роль дополнительного фильтрующего элемента, поскольку напряжение генератора пульсирует с частотой трёхфазного выпрямителя.

Если включено много потребителей, а обороты двигателя малы, прибор не в состоянии отдавать требуемую мощность, напряжение уменьшается, а часть потребителей начинает питаться от аккумулятора.

При добавлении оборотов генератор увеличивает мощность, питает потребителей, а избыток её идёт на зарядку аккумулятора. Если батарея заряжена, а мощность избыточна, то реле-регулятор уменьшает ток возбуждения, чтобы не допускать опасного роста напряжения в сети.

Основные неисправности

Проявлением неисправностей становится выход напряжения в сети из заданных пределов, а также посторонние звуки из работающего генератора.

Причины могут быть различными:

  • износ щёточного узла, он заменяется вместе с интегральным реле;
  • глубокий износ коллектора щётками, если его уже невозможно устранить шлифовкой, меняются контактные кольца или якорь в сборе;
  • выход из строя подшипников якоря, их несложно заменить после полной или частичной разборки генератора;
  • выгорание диодов выпрямителя, в настоящее время их не меняют поодиночке, замене подлежит весь диодный мост;
  • короткие межвитковые замыкания или обрывы в якоре или статоре, соответствующие детали меняются;
  • обгорание или коррозия контактов, их тоже можно заменить или очистить.

Не относящейся непосредственно к генератору, но частой неисправностью является сильный свист при добавлении оборотов двигателя. Это свидетельствует о проскальзывании ремня на приводных шкивах, натяжение можно отрегулировать, но лучше такой ремень заменить.

При снятии генератора для ремонта целесообразно сразу поменять диодный мост, подшипники и реле-регулятор со щётками. Так отремонтированный прибор обретёт максимально возможную надёжность, хотя полную гарантию может дать только новый генератор от солидного производителя.

Как проверить автомобильный генератор

В идеале генератор надо проверять на стенде, где он будет раскручен до номинальных оборотов и максимально нагружен с проверкой отдаваемой в таком режиме мощности.

Но можно приблизительно проверить его и не снимая с автомобиля.

  1. К выходной клемме генератора подключается цифровой вольтметр (например, в составе мультиметра).
  2. Двигатель запускается. Показания вольтметра должны увеличиться до номинальных 14 – 14,5 вольт. Исключением станет случай, когда батарея сильно разряжена, тогда напряжение будет расти постепенно, по мере заряда.
  3. Двигатель выводится на средние или высокие обороты, а в автомобиле включаются фары и другие мощные потребители, общей потребностью не превышающие полную мощность генератора. Напряжение должно остаться стабильным, значит генератор отдаёт свою положенную мощность.
  4. От генератора не должно раздаваться характерных воющих звуков изношенных подшипников. При появлении сомнений достаточно снять ремень и прокрутить шкив вручную. Ротор должен вращаться абсолютно плавно, без вибраций и люфтов.

Новый генератор очень надёжен и первые проблемы могут возникнуть лишь после пробега в 100-150 тысяч километров. Но часто эти приборы ходят значительно больше, особенно с промежуточной заменой щёточного узла.

Как работает автомобильный генератор? Как его проверить? Какие неисправности случаются?

 26.12.2019

Как работает генератор?

Принцип работы автомобильных генераторов одинаковый и основан на электромагнитной индукции. Электрический ток возникает в замкнутой рамке при пересечении ее вращающимся магнитным полем. Таким образом, для работы генератора необходимо, чтобы в нем вращалось магнитное поле.

Собственное, вращающееся магнитное поле создается ротором. Сразу отметим, что в автомобильном генераторе нет постоянных магнитов. Т.е. постоянного магнитного поля в генераторе просто нет. Однако магнитное поле появляется на обмотке ротора после подачи на него тока. Обмотка ротора правильно называется «обмоткой возбуждения». Она создает магнитное поле при повороте ключа зажигания. Далее после запуска двигателя ротор начинает вращаться. Ток вырабатывается в трех отдельных обмотках статора. Этим же током далее питается обмотка возбуждения, т.е. потребление тока от АКБ прекращается.

 

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные генераторы.

 

Выбрать и купить генератор для интересующей вас модели автомобиля вы можете в нашем каталоге б/у запчастей.

 

 

Снятый с обмоток статора переменный ток стабилизируется в устройстве, называемом «выпрямитель», также известном как диодный мост. Благодаря ему выходной ток генератора – постоянный и выпрямленный. В нем присутствует шесть силовых диодов. Половина диодов соединена с силовым плюсом генератора, половина – с его «массой», т.е. корпусом. Также в выпрямителе могут присутствовать слаботочные диоды, через которые подключена обмотка возбуждения. Диоды – это полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.

 

 

Также в генераторе есть реле-регулятор напряжения. На контакты реле с диодов приходит снятое со статора силовое напряжение. Если его недостаточно, т.е. напряжение меньше 14 Вольт, реле увеличивает напряжение на обмотке возбуждения. При усилении магнитного поля увеличивается силовое напряжение. Необходимая величина – 14-14,5 Вольт.

 

 

Здесь же добавим, что магнитное поле увеличивает усилие, с которым вращается ротор. Эта нагрузка через приводной ремень передается на коленвал. Таким образом, включение электрических потребителей и, главным образом, их общая мощность, непосредственно влияют на расход топлива.

 

Именно благодаря регулированию тока в обмотке ротора производительность генератора не зависит от скорости вращения ротора и силы тока нагрузки. Разумеется, до определенных пределов, ограниченных общей мощностью генератора. Сам по себе регулятор напряжения – чисто электронное устройство.

 

 

Ток возбуждения подается по подпружиненным графитовым щеткам, контактирующим с контактными кольцами на роторе.

 

 

На более современных автомобилях применяется бесщеточные индукторные генераторы. В них применяется отдельная неподвижная обмотка возбуждения с намагниченным магнитопроводом. Ротор представляет собой звезду с 6-ю лучами, а статор не 3-х, а 5-фазный. Такие генераторы самовозбуждаются, т.е. могут работать без АКБ.

 

Обгонная муфта генератора

Мощные генераторы оснащаются шкивом с обгонной муфтой. В данном случае она служит демпфером, который гасит инерции коленвала и самого ротора генератора, не позволяет тяжелому и нагруженному ротору генератора ударять и подгонять ремень навесного оборудования при снижении его скорости движения. Т.е. если скорость ремня падает или ремень останавливается при глушении двигателя, то ротор генератора может свободно продолжать вращаться. При неисправности обгонной муфты, т.е. ее заклинивании, во время работы двигателя можно увидеть сильную вибрацию приводного ремня возле муфты. А при остановке двигателя раздается скрип ремня – это вращающийся по инерции ротор генератора прокручивает заклинившую муфту относительно ремня.

 

 

Подключение генератора. Самые распространенные выводы и клеммы.

К проводке автомобиля генератор подключается не только силовым проводом и контактом с «массой». Силовой выход – клемма 30 – помечен буквой «B» (батарея). Отдельный минусовой контакт – клемма 31 – на генераторе обозначается буквами E, B-, GRD.

 

 

У генератора обязательно есть выход на контрольную (индикаторную) лампу. Через этот же выход подается небольшое напряжение для намагничивания ротора. Такой контакт помечен буквой «L» (лампа). Горящая лампа указывает на отсутствие зарядки. Кстати, лампочка тухнет при выравнивании потенциалов, т.е. когда на контакте L появится «плюс». Это происходит в тот момент, когда генератор начинает вырабатывать ток.

 

Также контрольная лампа может подключаться через контакт «D+». Нюанс в том, что в этом случае по этому же контакту питается регулятор напряжения. По контакту «S» (сенсор) измеряется напряжение для контроля.

 

 

На генераторах дизельных двигателей нередко присутствует контакт «W». Это выход с одной из обмоток статора, по которому подключается тахометр.

 

 

По контакту «FR» или «DFM» регулятор напряжения соединяется с ЭБУ для контроля нагрузки на генератор. Если нагрузка высока, то электроника повышает обороты холостого хода или отключает некоторые потребители.

 

На генераторе может присутствовать контакт «D» c очень разным функционалом. «D» может обозначать и Digital, и Drive. Например, по нему можете передаваться цифровой сигнал, как на автомобилях Ford. На генераторах японских автомобилей по этому контакту подается ток для управления регулятором напряжения. Также это может быть просто пустой контакт.

 

 

Почему генератор выходит из строя?

Поломки генераторов можно разделить на механические и электрические.

По механике – это нарушение вращения ротора из-за износа или разрушения подшипников. Подклинивающий генератор может привести к обрыву ремня навесного оборудования. Также может возникнуть люфт подшипников.

 

Графитовые щетки постоянно изнашиваются из-за трения с контактными кольцами на роторе. Правда, они сделаны с запасом и служат сотни тысяч км и огромное количество моточасов. Предельная длина щеток – 5 мм.

Если контакт щеток с кольцами ротора пропадает, то генератор перестает функционировать. Обмотка возбуждения не намагничивается, ток не возникает.

 

 

Диоды в выпрямителе выходят из строя из-за нагревов, вызванных перегрузками. Тут можно сказать, что есть генераторы с некорректно подобранными диодами, которые просто не служат достаточно долго. И в целом силовые диоды рассчитаны на номинальный ток с минимальным запасом.

Также отметим, что диодный мост может выйти из строя на вашем автомобиле при неправильном прикуривании. Дело в том, что из-за высокого потребления тока стартером и севшим АКБ другой машины диоды в вашем генераторе просто пробивает током. Правильно прикуривать другой автомобиль так: подсоединяетесь к его АКБ, несколько минут с заведенным двигателем подзаряжаете его, затем глушите свой двигатель, даже вынимаете ключи из замка зажигания. И только после этого позволяете пациенту завестись.

 

 

Если неисправность возникает в реле-регуляторе, то генератор не выдает достаточного напряжения. В этом случае опять же пропадает зарядка. Кроме того, реле-регулятор может стать причиной утечки тока. Для некоторых генераторов есть рекомендация менять реле-регуляторов через определенные пробеги.

Также зарядка может пропасть или отсутствовать при нагрузке в случае межвиткового замыкания.

 

 

Проверка снятого генератора без машины

Снятый и неразобранный генератор можно проверить при помощи таких вспомогательных вещей, как заряженный АКБ и некое устройство, с помощью которого можно раскрутить ротор генератора (шуруповерт или дрель с подходящей головкой). Также нужно правильно подключить индикаторы – лампы. Одна лампа грубо покажет наличие зарядки, другая покажет работоспособность реле-регулятора.

 

 

Более точные и точечные проверки проводятся на разобранном и заведомо неисправном генераторе для поиска конкретного неисправного узла.

 

Генератор на автомобиле проверяется с помощью мультиметра. Для начала необходимо замерить напряжение на самой АКБ. В идеале напряжение должно быть порядка 12,5 Вольт. После запуска двигателя напряжение на АКБ должно составлять не менее 13,8 Вольт и не более 14,5 Вольт.

 

Есть старый дедовский метод со скидыванием клеммы АКБ во время работы двигателя. Типа если двигатель не заглохнет, то генератор бодрячком. На сегодняшний день таким образом нельзя проверять работу генератора скидыванием клеммы с АКБ на работающем авто. Если так сделаете, то через пару недель пройдет пробой одного из диодов.

 

Отдельного упоминания заслуживают генераторы с подключением P-D (терминалом P-D, «импульс-управление»). Они не имеют регулятора напряжения. Регулятор находится в ЭБУ. Оттуда же подается напряжение для обмотки возбуждения. Таким образом, их нельзя проверить методом с подключением индикаторной лампы и подачи возбуждения через нее. Ее просто подключить некуда, а возбуждение подается через силовой контакт. Такие генераторы проверяются на специальном стенде или при помощи самодельного реле-регулятора, способного подать импульс на обмотку ротора.

Общее устройство генератора

Генератор переменного тока это элемент автомобиля, предназначенный для произведения электрической энергии путем преобразования механической энергии (вращение коленчатого вала) в электрическую энергию. Генераторы могут генерировать постоянный или переменный ток.

Генератор автомобиля используется, как источник питания для следующих электропотребителей: система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер, системы диагностики. Также генератор обеспечивает подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ) во время движения автомобиля.

На сегодняшний день чаще всего используются генераторы переменного тока, которые хорошо себя зарекомендовали.

Как работает генератор?

Чтобы ответить на вопрос, — как работает генератор? — мы рассмотрим Принцип работы генератора.

Основа работы генератора заключается в использовании электродвижущей силы (ЭДС), которая образуется в прямоугольном контуре, вращающемся в однородном вращающемся магнитном поле.

Устройство простейшего генератора

Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.

В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.

Устройство автомобильного генератора переменного тока

Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках 2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором. Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.

Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.


Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).

От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.

Принцип работы автомобильного генератора

Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.

Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.

В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.

От поворота ключа до выдачи напряжения…

Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.

Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.

Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.

На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.

Бесщеточные генераторы. Почему они мало используются

Если автомобильный генератор выходит из строя, то самой распространенной причиной является износ щеточного узла. Однако давным-давно изобретены бесщеточные генераторы – почему же они до сих пор не вытеснили своих якобы менее продвинутых «конкурентов»?

Самая распространенная и массовая на сегодня конструкция автомобильного генератора – с использованием графитовых щеток, подающих напряжение на обмотку ротора (так называемую «катушку возбуждения») через пару вращающихся скользящих контактов в виде медных колец на валу ротора. Подобное решение применяется на большинстве автомобилей за редким исключением, ибо оно отработано и за десятилетия подтвердило свою практичность.

В такой конструкции крайне просто и эффективно реализовано поддержание стабильного напряжения в бортсети автомобиля на любых оборотах двигателя и, соответственно, генератора – электронный блок стабилизации напряжения (который по старинке принято именовать «реле-регулятором») отслеживает уровень напряжения на выходе и уменьшает или увеличивает ток в катушке возбуждения. Как только напряжение проседает, ток увеличивается. Как только оно приближается к верхнему пределу 14,2 вольта – уменьшается. Этот процесс идет быстро и непрерывно, и в результате мы имеем стабильное напряжение и на холостых оборотах, и на высокой скорости.

Щеточный узел – сухой и слабо защищенный от песка и влаги. А все, что открыто и трется без смазки, постепенно изнашивается и отказывает. Именно щеточный узел является наиболее частым источником выходов генератора из строя. Тем более что он обычно еще и неразборно совмещен с электронным блоком стабилизации напряжения («реле-регулятором»).

Однако в последние годы слово «БЕСщеточный» (или его аналог «бесколлекторный») на слуху у «широких народных масс» (с) – оно стало известно даже относительно далеким от техники людям. В самых разных сферах быта активно пропагандируются бесщеточные электромоторы – сегодня на них летают квадрокоптеры, крутятся шуруповерты, косят газоны триммеры и работают прочие механизмы и гаджеты. Даже откровенным гуманитариям уже успешно внушили, что «щетки – это плохо: они изнашиваются, отказывают, греются и вызывают потери тока». Почему же в автомобильном генераторе щеточный узел до сих пор не исчез, тогда как в последнее время от него все чаще отказываются даже в моторчиках дешевых детских игрушек?!

Может быть, потому, что на бесколлекторные (или же бесщеточные – как больше нравится) технологии массово переводятся электромоторы, а мы-то ведем речь про генератор? Нет, дело не в этом. Тут как раз никаких препятствий нет. Электромотор и электрогенератор – чрезвычайно похожие по своей сути электрические машины, вдобавок зачастую обратимые: мотор способен вырабатывать ток, если его вращать принудительно, а генератор может выполнять роль мотора, если на него опять же подать ток извне. 

Использовать бесщеточный генератор в автомобиле можно, это давно реализовано и практикуется. Однако выпускаются подобные генераторы весьма ограничено и массовыми почему-то не стали… Почему?

Сделать автомобильный генератор бесщеточным в принципе не так сложно. Для чего, собственно, нужны щетки? Чтобы подать через них питание 12 вольт на катушку возбуждения внутри вращающегося ротора. После чего сегментный ротор с катушкой, на которую подан постоянный ток от аккумулятора, становится многополюсным электромагнитом и порождает возникновение тока в неподвижной обмотке – в статоре. 

Убрать скользящий щеточный контакт в автомобильном генераторе возможно за счет особой конструкции ротора. Для этого ротор делают удлиненным, а катушку возбуждения выполняют в виде внешнего кольца и неподвижно закрепляют на статоре. Ведь для работы генератора ротор должен стать магнитом, а как намагничивать ротор – катушкой внутри, или катушкой снаружи – непринципиально… 

Первые бесщеточные генераторы с неподвижной катушкой возбуждения встречались на автомобилях и полвека назад, и даже раньше. Как правило, ставили их на коммерческий транспорт (дальнобойные грузовики) и сельскохозяйственные и строительные машины (комбайны, трактора, бульдозеры и т. п.). Первым была важна увеличенная надежность и уменьшенная вероятность отказов на длинных перегонах пути, а вторым – защита от постоянно сопровождающих их при работе абразивной пыли и влаги, способных быстро убивать щеточный узел, проникая в генератор через вентиляционные щели. В принципе, в ограниченных объемах используются они в подобных машинах и по сей день. 

Однако, согласитесь: генератор, не боящийся воды и пыли, с увеличенным сроком службы благодаря отказу от трущихся насухую деталей – это весьма недурственно! Причем неплохо для любого генератора, а не только для установленного на грузовике или комбайне! Почему же технология не распространилась на массовый легковой сегмент? Причин тут несколько. 

  • Технология производства бесщеточных генераторов более многоэтапна, и генераторы в конечном итоге существенно дороже.
  • При сопоставимых технологиях производства (без дорогостоящих инноваций) бесщеточный генератор в итоге получается крупнее и тяжелее щеточного с теми же характеристиками.
  • Большинство грузовых и сельскохозяйственных «бесщеточников» имели относительно узкий диапазон рабочих оборотов, на которых они эффективны, и на холостом ходу и просто на пониженных передачах толком не заряжали аккумулятор.
  • Современные «бесщеточники» существенно усложнились, дабы сохранить компактность, одновременно получив возможность выдавать большие токи с малых оборотов и не бояться оборотов высоких. Вдобавок к неподвижной обмотке возбуждения в конструкцию добавились постоянные магниты, позволяющие увеличить токоотдачу на малых оборотах, специальные размагничивающие обмотки, нейтрализующие действие постоянных магнитов на высоких оборотах, многофазные статоры, усложненные диодные мосты.

Все это и ряд других факторов ограничивали и продолжают ограничивать распространение таких генераторов. А после эволюционной оптимизации генераторов со щетками (ставших мощнее, компактнее, линейнее и т. п.) преимущества «бесщеточников» оказались еще менее выраженными. Несмотря на явно изнашивающиеся пары трения медь-графит, реально щеточные генераторы ходят весьма долго и их не принято считать потенциально проблемным узлом автомобиля, требующим инновационных вмешательств.

Впрочем, в ряде случаев бесщеточные генераторы имеют актуальность не только на фурах и тракторах. К примеру, щеточного узла нет на некоторых генераторах ряда дизельных кроссоверов BMW и Mercedes. В их моторах применяются генераторы повышенной мощности (180-190 ампер) с водяным охлаждением, которые прикручиваются своей задней крышкой к крышке водяной рубашки двигателя с соответствующим отверстием, как бы «затыкая его своим задом», и, таким образом, частично омываются антифризом. В конструкции мощных водоохлаждаемых генераторов щетки сильно затрудняют компоновку и обслуживание, поэтому от них иногда отказываются. Также серийно встречаются такие генераторы в некоторых комплектациях серьезных рамных внедорожников типа Nissan Patrol. А уазисты любят внедрять в свои тюнингованные «котлеты» не боящиеся купания в болоте 110-амперные бесщеточные генераторы от автобусов ПАЗ. Ну а алтайский завод тракторного электрооборудования еще с советских времен (и, кажется, по сей день!) производит небольшими тиражами бесщеточный генератор для моделей ВАЗ классического (01-07) и раннего переднеприводного (08-099) семейств. 

Тем не менее в конечном итоге все решает экономика и отчасти инжиниринг. На сегодняшний день в массовом потребительском автопроме надежность простейшего щеточного генератора принята за образец баланса цены, живучести и ремонтопригодности. И отходят от этого канона лишь в относительно редких случаях, когда проектирование технически сложного, продвинутого и достаточно дорогого автомобиля неизбежно требует усложненных и недешевых решений…

Бензиновые и дизельные электрогенераторы

Прежде чем разобрать тему «принцип работы и устройство электрического генератора», нужно остановиться на основных электротехнических терминах.

Электрическая мощность, это произведение тока I (Амперы) и напряжения U (Вольты), измеряется в ВА (Вольт Амперах). Данная мощность ещё называется полной P=U x I (ВА). Она, в свою очередь, подразделяется на активную и реактивную.

Активная мощность измеряется в Ваттах. Она показывает значения потребления различных обогревательных электроприборов в момент их работы. В данном виде мощности вся электрическая энергия преобразуется в тепло. У активной мощности cos φ равен 1. Следовательно, если подключить к электрическому генератору только электроприборы выделяющие тепло, в конструкции которых нет электродвигателей, то можно использовать всю имеющуюся мощность бензинового или дизельного генератора.

Реактивная мощность (единица измерения Вольт-Амперы реактивные) — потребляют электрические двигатели и приборы, содержащие большие ёмкости, например фотовспышка. В этом показателе cos φ не равен 1 и отличается от прибора к прибору. Точно значение можно узнать из списка характеристик, указанных в документации устройства.

cos φ необходим для перевода полной мощности, выражаемой в Вольт-Амперах, перевести в более привычные Ватты. Мощность в Ваттах = Мощность в ВА х cos φ. Чтобы ярче показать взаимосвязь ВА и Вт можно представить кружку пива с пеной, так вот пиво с пеной — это ВА, а само пиво — это Ватты. 

cos φ — это угол сдвига между фазой напряжения и фазой тока, ещё cos φ называют коэффициентом мощности. Очень часто цифры в маркировке ИБП и генераторов обозначают мощность, выраженную в ВА, и, чтобы понять, какую мощность сможет выдать устройство в Ваттах, нужно это значение умножить на коэффициент мощности. 

электрический
прибор
cos φ мощность
(Ватты)
электроплита 1 1200-6000
электрический
обогреватель
1 500-2500
пылесос 0,9 500-2000
холодильник 0,95 150-600
компьютер 0,95 350-700
стиральная
машина
0,9 1500-2500
электродрель 0,85 400-1000
болгарка 0,8 600-3000
перфоратор 0,85 500-1200
компрессор 0,7 700-2500
электромотор 0,7-0,8 250-3000
дуговая
электросварка
0,3-0,6 1800-2500
СВЧ печь 1 700-2000

Пусковой ток свойственен исключительно электроприборам, оснащенным двигателем.

Пусковой ток представляет собой единовременное существенное повышение нагрузки, вызванное запуском устройства, так как электромотор при наборе оборотов требует существенно большей мощности, чем для стандартного режима работы. Следовательно, при подсоединении к генератору устройств, снабженных электродвигателями, суммарную нагрузку необходимо рассчитывать не по номиналу, указанному в паспорте этих приборов, а по мощности пусковых токов. Несмотря на то, что длятся они всего 1-3 секунды, они могут негативно сказаться на источниках электроэнергии, если пренебречь их значением и нагрузить генератор или стабилизатор. Ещё лучше, если источник электрической энергии работает с запасом по мощности процентов в 20%, так он прослужит вам достаточно долго. Ниже приведена таблица электрических приборов с примерным коэффициентом пусковых токов.

В свою очередь, полная мощность подразделяется на Активную и Реактивную мощности.

электроприбор значение
пускового тока
продолжительность
пусковых токов (секунд)
электронагревательный
прибор
(отсутствуют
пусковые токи)
0
холодильник или
морозильная камера
3 4
глубинный
насос
3-7 3
компьютер 2 1
энергосберегающая
лампа
2 1
циркуляционный
насос
3-7 3
посудомоечная
машина
3 1-3
кондиционер 3-5 1-3
микроволновая
печь
2 2
стиральная
машина
3-5 1-3
УШМ
(болгарка)
2 2
пылесос 1,5 2
перфоратор 3 2
мойка высокого
давления
3-5 2

Форма выходного напряжения. Если посмотреть через осциллограф (прибор отображающий форму напряжения) в линиях электропередачи, а значит и в розетке напряжение представлено в виде волны (чистой синусоиды), такая форма напряжения идеальна для работы всей техники. Бензиновые или дизельные генераторы выдают пилообразное напряжение, которое подходит для большинства электроприборов, но такая форма категорически не подходит для работы котлов отопления. Есть класс электроустановок — инверторные генераторы, у них на выходе синусоидальное напряжение. На выходе некоторых типов ИБП (off-line или line-interactive) может быть аппроксимация синусоиды (прямоугольники), что так же не допускается для электроснабжения насосов и энергозависимого котла.

Электрогенератор — электротехническое устройство, которое преобразует механическую энергию от работы двигателя в электрическую энергию. Генераторы получили широкое распространение из-за своей относительной дешевизны, по сравнению с другими источниками электроэнергии, и за широкий мощностной ряд. Дополнительно генератор можно оборудовать системой автозапуска и получится универсальная система резервного электроснабжения.

Электрогенераторы могут оснащаться различными двигателями: работающими на бензине или на дизельном топливе. Первые значительно дешевле вторых, но, к сожалению, обладают меньшим ресурсом эксплуатации. Средний срок работы бензинового двигателя составляет от 500 до 1500 часов, дизельного – 3000-7000 моточасов. Дизельные установки, оснащенные системой жидкостного охлаждения и двигателем на 1500 об/мин, способны проработать без ремонта до 40000 часов. На бензиновые установки мощностью до 1 кВа ставят, как правило, 2-х тактные двигатели, на генераторы свыше 1000 ВА устанавливаются 4-х тактные двигатели. Станции с бензиновым двигателем весят легче по сравнению с дизельными двигателями. Но у дизельных электростанций есть несколько плюсов: более высокий КПД, меньший расход топлива, больший крутящий момент, они лучше переносят частое подключение техники с большими пусковыми токами. Среди недостатков – высокий уровень шума, сложность запуска в морозы и бОльшая стоимость ремонта. Дизельный генератор должен работать с нагрузкой минимум 40% от своей мощности, в противном случае произойдёт закоксованность цилиндра.

По типу охлаждения генераторы разделяют на две группы: с охлаждением воздухом и жидкостью, при этом первые распространены гораздо больше. Маломощные генераторы до 12-20 кВа имеют воздушное охлаждение, что накладывает на них ограничение по времени непрерывной эксплуатации. Агрегаты с воздушным охлаждением можно непрерывно эксплуатировать не более 6-8 часов, потом станцию нужно остановить и дать остыть мотору, и не имеет значения, какой тип двигателя, бензиновый или дизельный установлен на генераторе.

Электрогенераторы с жидкостным охлаждением снабжены исключительно дизельными двигателями, данный тип генераторов называют ДГУ (дизельная генераторная установка). Наименьшая электрическая мощность станций с данным типом охлаждения начинается с 6 кВа, но, как правило, это генераторы с минимальной мощностью в 12-15 кВа. ДГУ можно эксплуатировать в непрерывном режиме, останавливая генератор, только на ТО и на дозаправку топливом.

Заявленная электрическая мощность генераторов выражена в ВА, цифры в наименовании станции обозначают Вольт-Амперы, чтобы перевести мощность в Ватты, их нужно умножить на cos φ. У современных станций cos φ равен 1, чаще распространены генераторы с cos φ равным 0,9 или 0,8. Цифры в модели электрогенератора обозначают максимальную мощность, превышающую показатели обычной работы. Под максимальной нагрузкой Р агрегат сможет проработать лишь 20-30 минут, после чего произойдет перегрев. Следовательно, нельзя нагружать генератор на полную (максимальную) мощность, и данный запас мощности нужен для поглощения пусковых токов.

Генераторная установка состоит из двух основных компонентов: мотор и альтернатор (генератор) — устройство, которое вырабатывает переменное напряжение. Альтернаторы бывают синхронные и асинхронные, щёточные и бесщёточные, однофазные (220 Вольт) и трёхфазные (380 Вольт). Самыми современными альтернаторами являются синхронные бесщёточные. У них длительный ресурс работы, они хорошо выдерживают пусковые токи, вырабатывают выходное напряжение высокого качества благодаря системе AVR. Автоматический регулятор выходного напряжения или, как он ещё называет AVR, предназначен для стабилизации напряжения генератора при изменении оборотов работы двигателя.

Покупать однофазный или трёхфазный генератор выбирает сам потребитель в зависимости от того, есть у него трёхфазные потребители электрического тока или нет. К трёхфазной станции можно подключить как однофазные приборы в 220 вольт, так и трёхфазные, потребляющие 380 вольт. Но нужно понимать, покупая, например, трёхфазный генератор на 6 кВт, на одну фазу данный агрегат выдаст только 2 кВт, то есть к трёхфазному генератору мощностью в 6 кВт нельзя подключить даже электрический чайник, потребляющий 2.2 кВт. Заявленную мощность в 6 кВт трёхфазная станция выдаёт для трёхфазного потребителя. Следовательно, если у вас нет трёхфазных потребителей в доме, то нет никакого смысла покупать трёхфазный генератор, а вот если у вас есть, например, трёхфазный станок, то вам требуется только трёхфазный генератор. Очень распространенно одно заблуждение — если к дому подведено трёхфазное напряжение, то и генератор нужно покупать трёхфазный. Да к дому подведено три фазы, но в доме-то проводка везде однофазная, есть естественно и исключения, и в доме может находиться трёхфазная розетка, например для электрической плиты, но, как правило, везде в розетках 220 вольт. По сути, подведённая трёхфазная сеть, это три линии электропередач по 220 вольт, подключённых к одному дому. Так вот, даже если у вас к дому подведено три фазы, но нет трёхфазных потребителей, устанавливайте однофазный генератор. Электрик при подключении сможет дать напряжение от однофазной станции на все три линии, или можно проложить по дому одну резервную линию, к которой будут подсоединены электроприборы, которые должны будут работать от генератора.

Нагрузка подсоединяется к генераторам через обычные розетки. Есть два типа розеток на 16 Ампер и на 32 Ампера. Как правило, у генератора, начиная от мощности 6 кВа, есть несколько розеток на 16 Ампер, и одна на 32 Ампера. Точное количество розеток каждого вида можно уточнить непосредственно во время покупки.

Запуск агрегата, в зависимости от модели, может осуществляется двумя способами: тросиком вручную или электростартером, работающим от аккумулятора. При этом все генераторы с воздушным охлаждением, оснащенные электростартером, снабжены тросом для ручного запуска двигателя. Существуют электрогенераторы, позволяющие установить систему автозапуска АВР (автоматический ввод резерва). Данная система при понижении входного напряжения сети ниже определённого значения отключает внешнюю сеть и запускает в работу двигатель генератора, когда восстанавливается подача напряжения из электрической сети, двигатель глушится и в дом начинает подаваться сетевое электричество.

Электрические генераторы могут поставляться с дополнительными опциями, такими как:

  • шумозащитный кожух;
  • увеличенный по ёмкости топливный бак;
  • вольтметр и амперметр;
  • встроенная система АВР;
  • электростартер;
  • ручки и колёса для транспортировки;
  • шумопоглощающий глушитель.

Выходная форма напряжения от обыкновенного генератора с воздушным охлаждением отличается от синусоидальной волны и наблюдается некоторый разброс параметров напряжения. Если технике, которую вы будете подключать к генератору, требуется напряжение повышенного качества, то есть инверторные генераторы. На выходе у них наблюдается чистый синус, напряжение значением в 220 вольт, частота переменного тока равна 50 Гц. По сравнению с обыкновенными генераторами инверторные более компактные, менее шумные, у них понижен уровень выброса вредных веществ, есть режим переключения на экономичный режим работы. 

Вопросы, на которые стоит ответить, прежде чем купить электрогенератор:

  • Генератор — это основной или временный источник электроснабжения?
  • Как часто и насколько интенсивно будет использоваться генератор?
  • Известной и проверенной фирмы будет техника или китайский производитель?
  • Нужен однофазный или трёхфазный альтернатор?
  • Какая выходная мощность необходима? (Ответом будет значение суммы мощностей пусковых токов всех планируемых потребителей).
  • Будет работать на бензине или дизельном топливе?
  • Какая нужна ёмкость топливного бака? Она будет определять время автономной работы.
  • Генератор нужен с системой автозапуска или без неё?
  • Какие электроприборы будут подключаться к электростанции?

В связи с большим распространением энергозависимых котлов отопления, у потребителя часто возникает вопрос — можно ли использовать для электроснабжения котла отопления генератор? Многим котлам требуется выраженная фаза и нейтраль, у генератора нет выраженных фазы и нуля, там две полуфазы по 115 вольт. Чтобы получить ноль, нужно заземлить одну из полуфаз. Многим газовым котлам отопления требуется синусоидальное напряжение значением в 220 вольт, данную форму напряжения могут выдать только инверторные генераторы. Плюс нужно учесть тот факт, что при отключении света, кто-то должен завести генератор, а если это произойдёт ночью или когда все на работе?

Бензиновый или дизельный электрогенератор, по сути, является конструктором. Берётся двигатель, к нему подсоединяется соответствующий по мощности альтернатор, сваривается рама и топливный бак, устанавливается AVR, ставятся розетки, и различные индикаторы. Всё, генератор готов. Если на всех генераторах устанавливается одни и те же агрегаты, то зачем переплачивать и покупать генераторы известных и именитых марок? Важное кроется в мелочах. По своей сути, любая автомашина, это тоже набор запасных частей и агрегатов, произведённых специализированными заводами и собранных в конечное изделие на каком-то заводе. Но вопрос как собранно и из чего? Поэтому многие покупатели предпочитают приобретать европейские, японские или американские машины известных фирм, потому что они уверенны в качестве конечного продукта — автомобиля. Тоже самое касается и генераторов, нужно очень ответственно подходить к выбору генератора и приобретать известные и проверенные марки. Есть мировые лидеры в производстве двигателей общего назначения, которые устанавливаются на генераторы, есть мировые лидеры в производстве альтернаторов, систем автоматики. У двигателей и альтернаторов, разные ресурсы, есть только заявленные параметры, а есть заявленные и соответствующие действительности значения. У деталей и компонентов могут быть разные сплавы, разные материалы, степень и качество обработки поверхностей. Даже такой банальный пример, как качество сварки и покраски рамы электрогенератора. В итоге всё влияет на качество, долговечность и на то заведётся ли генератор, когда это потребуется или нет.


Вот почему в автомобилях используются генераторы переменного тока, когда они работают от постоянного тока

Вы когда-нибудь задумывались об электричестве, которое проходит через ваш автомобиль? Вы подозреваете, что в волшебном сосуде заключена молния? Конечно, нет. Вы не неандерталец. Вы знаете, что есть аккумулятор и генератор. Возможно, вы даже знаете, что ваша батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в автомобиле, но ваш генератор вырабатывает переменный ток. Разве это не кажется странным? Это почему?

Это интересный вопрос, потому что он просто не имеет смысла.Если все в вашем автомобиле работает от 12 вольт постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят богатое сливочное электричество постоянного тока? Почему имеет смысл генерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянный ток?

Как вы, наверное, догадались, на то есть веская причина, и я попытаюсь рассказать ее вам сейчас.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под электричеством постоянного и переменного тока. В автомобилях используется постоянный ток, постоянный ток. Это электричество, производимое батареями, и оно течет в одном постоянном направлении.Это также тип электричества, производимого генератором, который использовался в автомобилях с начала 1900-х до 1960-х годов.

Другой вид тока — это переменный ток, поскольку он периодически меняет направление. Это вид электричества, доступ к которому осуществляется через любую настенную розетку, и мы используем ее для питания домов, зданий, городов и т. Д., Потому что его легче передавать на большие расстояния. Большая часть электроники — в том числе почти все в вашем автомобиле — использует постоянный ток внутри и должна преобразовывать мощность от розетки из переменного тока в постоянный.Вот почему так много электронных устройств имеют эти большие вилки, похожие на кирпичи: внутри есть оборудование для преобразования переменного тока в постоянный (и немного тепла).

G / O Media может получить комиссию

Итак, опять же, зачем приводить в движение двигатель автомобиля, который вырабатывает неправильную электроэнергию?

Ответ прост: генераторы просто лучше преобразуют вращательное движение в электричество. Однако так было не всегда. Что ж, очень ранние автомобили с бензиновым двигателем внутреннего сгорания использовали магнето, которое было чем-то вроде грубых генераторов переменного тока для очень простых автомобильных электрических систем без батарей.Их разработал человек с самым лучшим именем Ипполит Пикси.

Вот настоящий секрет всего этого. Генераторы постоянного тока (также известные как динамо) на самом деле также вырабатывают переменный ток, поскольку якорь (вращающаяся часть) вращается внутри статора (внешнего «корпуса», имеющего постоянное магнитное поле). Чтобы превратить этот реверсивный ток в электричество постоянного тока, используется коммутатор. Коммутатор — это механическое устройство, которое использует сегментированный цилиндр на вращающихся битах и ​​некоторых щетках для электрического контакта.

Это работает, но здесь много механических деталей, а щетки иногда могут быть привередливыми. Тем не менее, это был лучший способ получить постоянный ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы систем автомобиля.

Генератор проще и легче, но он не выдает постоянного тока, который нужен автомобилю. Преобразование механически просто создает генератор, так в чем же смысл генератора переменного тока?

Ну, не было смысла до конца 1950-х, когда появилось твердотельное электронное решение для преобразования переменного тока в постоянный с помощью кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители (иногда называемые диодным мостом) намного лучше справлялись с преобразованием переменного тока в постоянный, что позволяло использовать более простые и надежные генераторы переменного тока в автомобилях. Первым автопроизводителем, который действительно разработал эту идею и представил ее на рынке, был Chrysler, у которого был опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны.

Первым автомобилем, оснащенным генератором переменного тока, был, хотите верьте, хотите нет, Plymouth 1960 года выпуска (хотя сначала они хотели, чтобы Valiant была собственной маркой) Valiant.Некоторые из наиболее очевидных преимуществ генератора переменного тока заключались в том, что на низких оборотах холостого хода генератор все еще вырабатывал достаточный ток, чтобы поддерживать заряженную батарею, что не под силу большинству генераторов.

Генераторы дешевле в производстве, чем генераторы, они служат дольше и вырабатывают больше тока во всем диапазоне скоростей. Они настолько сильно улучшились, что преобразовать их переменный ток в постоянный нет ничего страшного — ну, по крайней мере, это не было большой проблемой с тех пор, как был разработан дешевый, надежный, твердотельный чтец.

Итак, давайте просто резюмируем: все методы производства электричества путем вращения чего-либо внутри магнитного поля или вращения магнитного поля вокруг чего-либо, или что-то еще, приводят к переменному току, который необходимо превратить в постоянный ток для использования в автомобиле. Генератор обрабатывает это внутренне и механически с помощью коммутатора и щеток. Генератор выполняет тот же трюк с внешней электроникой.

Конечным результатом, тем не менее, является постоянный ток, а генератор с выпрямителем просто дешевле, надежнее и лучше превращает вращение в свет фар, музыку по радио, очистку дворников и т.

Видите? В конце концов, это имеет смысл!

Как работает система зарядки

Внутри генератора переменного тока ротор с ременным приводом становится электромагнитом, когда к нему подается ток. По мере вращения ротора в обмотках статора генерируется более высокий ток.

Автомобиль потребляет довольно много электроэнергии для работы зажигание и другое электрооборудование.

Если питание было от обычного аккумулятор , он скоро закончится.Итак, в машине есть аккумуляторная аккумулятор и система зарядки, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии.

Батарея имеет пары выводов. тарелки погружают в смесь серной кислоты и дистиллированной воды.

Половина пластин соединена с каждой Терминал . Электроэнергия, подводимая к батарее, вызывает химическую реакцию, в результате которой на один набор пластин откладывается дополнительный свинец.

Когда батарея подает электричество, происходит прямо противоположное: лишний свинец растворяется с пластин в реакции, которая производит электрический ток. Текущий .

Аккумулятор заряжается генератор на современных автомобилях или динамо-машиной на более ранних. Оба типа генератор , и приводятся в движение ремнем от двигатель .

генератор состоит из статор — стационарный комплект проволоки катушка обмотки, внутри которых вращается ротор.

Ротор электромагнит подается небольшое количество электроэнергии через углерод или медь-углерод кисти (контакты) касаются двух вращающихся металлических контактные кольца на его валу.

Вращение электромагнита внутри катушек статора генерирует гораздо больше электричества внутри этих катушек.

Электричество переменный ток — его направление потока меняется назад и вперед каждый раз, когда ротор вращается. Должно быть исправленный — превратились в односторонний поток, или постоянный ток .

Динамо-машина выдает постоянный ток, но менее эффективна, особенно при малых двигатель скорости и весит больше, чем генератор.

Предупреждающая лампа на приборная панель светится, когда аккумулятор недостаточно заряжен, — например, при остановке двигателя.

Также может быть амперметр чтобы показать, сколько электричества вырабатывается, или индикатор состояния батареи, показывающий состояние батареи заряжать .

Как работает генератор

Как протекает ток в генераторе

При перемещении магнита мимо замкнутого контура проволоки в проволоке течет электрический ток. Представьте себе петлю из проволоки с магнитом внутри.

Северный полюс магнита проходит через верх петли как Южный полюс проходит его нижнюю часть.Оба прохода заставляют ток течь в одном направлении по контуру.

Полюса удаляются, и ток перестает течь до тех пор, пока южный полюс не достигнет вершины, а северный полюс — основания.

Это заставляет ток снова течь, но в противоположном направлении.

В автомобильном генераторе переменного тока для увеличения выработки электрического тока используется электромагнит.

Как работает динамо

Обмотки возбуждения внутри корпуса — это электромагнит динамо.Ток генерируется во вращающемся якоре.

В динамо-машине электромагниты неподвижны и называются поле катушки. Ток вырабатывается в арматура — еще один набор катушек, намотанных на вал и вращающихся внутри катушек возбуждения.

Принцип такой же, как у генератора, но ток идет на коммутатор — металлическое кольцо, разделенное на сегменты, к которым прикасаются угольные щетки, установленные в подпружиненный гиды. Два сегмента касаются пары щеток и подают к ним ток.

По мере вращения якоря ток меняет направление. Но к тому времени под щетками оказалась еще одна пара сегментов коммутатора, и эта пара подключена наоборот, так что выходящий ток всегда течет в одном и том же направлении.

Регулировка тока к батарее

Ток от генератора выпрямляется в постоянный ток с помощью набора диоды которые позволяют току течь через них только в одном направлении.

Для зарядки аккумулятора подаваемое на него напряжение не должно быть слишком низким или слишком высоким.

Генератор имеет управляющее устройство с транзисторным управлением, которое регулирует напряжение путем подачи большего или меньшего тока — по мере необходимости — на электромагнит.

Выпрямитель и регулятор обычно находятся внутри корпуса генератора, но на некоторых генераторах они находятся снаружи, смонтированы на корпусе генератора.

Динамо-машине не нужен выпрямитель — есть регулятор напряжения в отдельной коробке, в которой реле .

Одно реле контролирует уровень напряжения, кратковременно отключая ток в катушках возбуждения.

Второе реле предотвращает перезарядку динамо-машины и повреждение аккумулятора.

История генераторов переменного тока — Elreg

К 1960 году автомобильные генераторы были стандартным оборудованием для большинства марок автомобилей. До этого генераторы использовались в транспортных средствах, потому что для преобразования переменного тока в постоянный требовались механические средства до появления сверхмощных кремниевых диодов. Как только диодные выпрямители стали доступны, более дорогие, тяжелые, более требовательные и менее надежные генераторы были быстро заменены генераторами.

Производство электроэнергии в XIX веке

Майкл Фарадей и Джозеф Генри в 1920-х годах первыми задокументировали электромагнитную индукцию, которая является основным принципом производства электроэнергии. В 1832 году французский изобретатель Ипполит Пикси первым сконструировал электрическую динамо-машину. Его ранняя версия на самом деле была генератором переменного тока, но он не знал, как обрабатывать переменный ток, поэтому он создал коммутатор для выработки постоянного тока. Эта первая машина вырабатывала электричество только импульсами на каждом обороте.

Только в 1860 году Антонио Пачинотти создал генератор постоянного тока. До этого момента только батареи могли обеспечивать полезный уровень электрического тока. Только в 1871 году Зеноб Грамм использовал железный сердечник внутри магнитного поля, и коммерческое производство электричества стало жизнеспособным.

Семь лет спустя венгерская компания начала коммерческую установку генераторов переменного тока. На тот момент методы производства электроэнергии были разделены между переменным током в Европе и постоянным током в США.С. рынок. Хотя было ясно, что генераторы переменного тока более эффективны, в Америке проблема заключалась в отсутствии инфраструктуры распределения, которая могла бы справиться с мощностью переменного тока. Однако к началу 20-го века крупнейшими генераторами, построенными в Америке, были генераторы переменного тока или генераторы переменного тока.

Производство электроэнергии в автомобиле

Некоторые ранние модели Model-T имели систему генерации переменного тока, используемую исключительно для катушки зажигания двигателя. В других автомобилях обычно не было электрогенератора, потому что пусковая батарея, подававшая только искру, была единственным электрическим оборудованием в автомобиле.Заряжался нечасто внешними средствами.

Потребность в бортовой выработке электроэнергии возникла только по мере того, как автомобили становились все более совершенными и в них использовались электрические стартеры, зажигалки, фары, сигнальные устройства, радиоприемники и другое электрическое оборудование. Генераторы постоянного тока в то время были самыми простыми в изготовлении, несмотря на их эксплуатационные недостатки. Их главный недостаток заключается в том, что весь генерируемый ток должен проходить через щетки и коммутатор, которые требуют частой замены или ремонта.Еще один серьезный недостаток заключается в том, что генераторы постоянного тока вырабатывают небольшую мощность или не вырабатывают ее вообще, когда двигатель автомобиля работает на холостом ходу.

Вторая мировая война стала началом конца автомобильных генераторов постоянного тока. Военные службы США требовали генераторы для своих автомобилей из-за их надежности и повышенного отношения мощности к размеру. Когда с помощью кремниевых выпрямителей появился экономичный способ преобразования трехфазного переменного тока на выходе генератора переменного тока в постоянный ток, стало ясно, что их можно будет использовать и в домашних автомобилях.

Незначительные недостатки генераторов переменного тока

Поскольку топливная экономичность автомобилей стала одним из главных приоритетов при разработке автомобилей, автомобильные генераторы переменного тока продолжали развиваться, становясь легче и более энергоэффективными. Ранние генераторы переменного тока требовали двух лошадиных сил мощности двигателя для выработки одной лошадиной силы электрического тока. Современные генераторы переменного тока имеют КПД до 80% при средних рабочих скоростях.

Генераторы постоянного тока

имеют ряд преимуществ перед генераторами переменного тока. Обратная полярность или сильные электрические выбросы гораздо чаще могут повредить генератор переменного тока, чем генератор.Кроме того, в случае разряженной батареи генератор постоянного тока все еще может производить энергию, тогда как генератор переменного тока может не работать или может выйти из строя из-за высокого напряжения.

Мы знаем наши генераторы. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, какой генератор сегодня может улучшить производительность вашего промышленного или коммерческого автомобиля.

Фотография Майкла Фарадея, предоставленная Эллиотту Брауну, под cc 2.0
Фотография предоставлена ​​Уильяму Кресвеллу, под cc 2.0
Фотография Tesla Model X предоставлена ​​Стиву Джурветсону под cc 20

Как генератор вырабатывает электричество? Статья о том, как работают генераторы

Генераторы

— это полезные устройства, которые подают электроэнергию во время отключения электроэнергии и предотвращают прерывание повседневной деятельности или прерывание бизнес-операций. Генераторы доступны в различных электрических и физических конфигурациях для использования в различных приложениях. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает генератор, основные компоненты генератора и как генератор работает в качестве вторичного источника электроэнергии в жилых и промышленных помещениях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе.

Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Вместо этого он использует подводимую к нему механическую энергию, чтобы заставить движение электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь.Этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, подаваемый генератором. Этот механизм можно понять, рассматривая генератор как аналог водяного насоса, который вызывает поток воды, но фактически не «создает» воду, текущую через него.

Современный генератор работает на принципе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей обнаружил, что вышеупомянутый поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, такого как провод, содержащий электрические заряды, в магнитном поле.Это движение создает разность напряжений между двумя концами провода или электрического проводника, что, в свою очередь, вызывает протекание электрических зарядов, генерируя электрический ток.

Основные компоненты генератора

Основные компоненты электрогенератора можно в общих чертах классифицировать следующим образом:

  • Двигатель
  • Генератор
  • Топливная система
  • Регулятор напряжения
  • Системы охлаждения и выхлопа
  • Система смазки
  • Зарядное устройство
  • Панель управления
  • Основной узел / рама
Описание основных компонентов генератора приведено ниже.
Двигатель

Двигатель является источником подводимой механической энергии к генератору. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может выдать генератор. При оценке двигателя вашего генератора необходимо учитывать несколько факторов. Для получения полных рабочих характеристик двигателя и графиков технического обслуживания необходимо проконсультироваться с производителем двигателя.

(a) Тип используемого топлива — двигатели генераторов работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженном или газообразном виде) или природный газ. Меньшие двигатели обычно работают на бензине, в то время как более крупные двигатели работают на дизельном топливе, жидком пропане, пропане или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двойной подаче дизельного и газового топлива в двухтопливном режиме.

(b) Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) по сравнению с двигателями без OHV — двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускные и выпускные клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не на двигателе. блокировать.Двигатели OHV имеют ряд преимуществ перед другими двигателями, такими как:

• Компактная конструкция
• Более простой механизм управления
• Прочность
• Удобство эксплуатации
• Низкий уровень шума при работе
• Низкий уровень выбросов

Однако OHV-двигатели также дороже других двигателей.

(c) Чугунная гильза (CIS) в цилиндре двигателя — CIS — это накладка в цилиндре двигателя.Это снижает износ и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей OHV оснащены системой CIS, но очень важно проверить наличие этой особенности в двигателе генератора. CIS — это не дорогая функция, но она играет важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам нужно использовать генератор часто или в течение длительного времени.

Генератор

Генератор переменного тока, также известный как «генератор», представляет собой часть генератора, которая вырабатывает электрическую мощность за счет механического входа, подаваемого двигателем.Он содержит набор неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, генерирует электричество.

(а) Статор — это стационарный компонент. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.

(b) Ротор / Якорь — это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов:

(i) Индукционным способом — они известны как бесщеточные генераторы переменного тока и обычно используются в больших генераторах.
(ii) Постоянными магнитами — это обычное дело в небольших генераторах переменного тока.
(iii) Использование возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока (DC), который питает ротор через совокупность токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность напряжений между обмотками статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

При оценке генератора переменного тока необходимо учитывать следующие факторы:

(a) Металлический корпус по сравнению с пластиковым корпусом — цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора.Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к обнажению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для пользователя.

(b) Шариковые подшипники по сравнению с игольчатыми подшипниками. Шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.

(c) Бесщеточная конструкция — генератор переменного тока, в котором не используются щетки, требует меньшего обслуживания, а также производит более чистую мощность.

Топливная система

Топливный бак обычно имеет достаточную емкость, чтобы генератор работал в среднем от 6 до 8 часов.В случае небольших генераторных установок топливный бак является частью опорной рамы генератора или устанавливается наверху рамы генератора. Для коммерческого использования может потребоваться установка внешнего топливного бака. Все подобные установки должны быть одобрены Управлением городского планирования. Щелкните следующую ссылку для получения дополнительных сведений о топливных баках для генераторов.

Общие характеристики топливной системы включают следующее:

(a) Соединение трубопровода от топливного бака к двигателю — линия подачи направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо от двигателя в бак.

(b) Вентиляционная труба для топливного бака — Топливный бак имеет вентиляционную трубу для предотвращения повышения давления или вакуума во время заправки и опорожнения бака. При заправке топливного бака убедитесь, что металл-металл соприкасается с заправочной форсункой и топливным баком, чтобы избежать искр.

(c) Переливное соединение от топливного бака к сливной трубе — это необходимо для того, чтобы любой перелив во время заправки бака не вызывал разлив жидкости на генераторную установку.

(d) Топливный насос — перекачивает топливо из основного накопительного бака в дневной.Топливный насос обычно работает от электричества.

(e) Топливный водоотделитель / топливный фильтр — он отделяет воду и посторонние вещества от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

(f) Топливная форсунка — распыляет жидкое топливо и распыляет необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.


Регулятор напряжения
Как следует из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора.Механизм описан ниже для каждого компонента, который участвует в циклическом процессе регулирования напряжения.

(1) Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток — регулятор напряжения принимает небольшую часть выходного переменного напряжения генератора и преобразует его в постоянный ток. Затем регулятор напряжения подает этот постоянный ток на набор вторичных обмоток статора, известных как обмотки возбудителя.

(2) Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный — теперь обмотки возбудителя работают аналогично первичным обмоткам статора и генерируют небольшой переменный ток.Обмотки возбудителя подключены к блокам, известным как вращающиеся выпрямители.

(3) Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный — они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Этот постоянный ток подается на ротор / якорь для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора / якоря.

(4) Ротор / якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение — ротор / якорь теперь индуцирует большее переменное напряжение на обмотках статора, которое генератор теперь производит как большее выходное переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения вырабатывает меньше постоянного тока. Когда генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, ровно столько, чтобы поддерживать выходную мощность генератора на полном рабочем уровне.

Когда вы добавляете нагрузку к генератору, его выходное напряжение немного падает.Это вызывает действие регулятора напряжения, и начинается вышеуказанный цикл. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не достигнет своей первоначальной полной рабочей мощности.

Система охлаждения и выпуска
(а) Система охлаждения
Продолжительное использование генератора вызывает нагрев различных его компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, выделяемого в процессе.

Неочищенная / пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью более 2250 кВт и выше.Водород иногда используется в качестве хладагента для обмоток статора больших генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие хладагенты. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который содержит деминерализованную воду в качестве хладагента. Вот почему очень большие генераторы и малые электростанции часто имеют рядом с собой большие градирни. Для всех других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генераторе и работают как основная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости в генераторе. Систему охлаждения и насос неочищенной воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать на открытом и вентилируемом месте с достаточным притоком свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы со всех сторон генератора оставалось минимум 3 фута, чтобы обеспечить свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система
Выхлопные газы, выделяемые генератором, такие же, как выхлопные газы любого другого дизельного или газового двигателя, и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо обращаться должным образом. Следовательно, важно установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов. Этот момент невозможно переоценить, поскольку отравление угарным газом остается одной из наиболее частых причин смерти в пострадавших от урагана районах, потому что люди, как правило, даже не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть отдельно стоящими и не должны поддерживаться двигателем генератора. Выхлопные трубы обычно прикрепляются к двигателю с помощью гибких соединителей, чтобы минимизировать вибрации и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Выхлопная труба заканчивается снаружи и ведет от дверей, окон и других отверстий в дом или здание. Вы должны убедиться, что выхлопная система вашего генератора не подключена к выхлопной системе любого другого оборудования.Вам также следует проконсультироваться с местными городскими постановлениями, чтобы определить, нужно ли для эксплуатации вашего генератора получить разрешение от местных властей, чтобы убедиться, что вы соблюдаете местное законодательство и защитите себя от штрафов и других санкций.


Смазочная система
Поскольку генератор содержит движущиеся части в своем двигателе, он требует смазки для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе.Уровень смазочного масла следует проверять каждые 8 ​​часов работы генератора. Вы также должны проверять отсутствие утечек смазки и менять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.


Зарядное устройство
Генератор st e работает от батареи. Зарядное устройство поддерживает заряд аккумуляторной батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если напряжение холостого хода очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным.Если напряжение холостого хода очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства для аккумуляторов обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо регулировок или изменений каких-либо настроек. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства устанавливается на уровне 2,33 В на элемент, что является точным значением напряжения холостого хода для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство аккумулятора имеет изолированный выход постоянного напряжения, который мешает нормальному функционированию генератора.


Панель управления
Это пользовательский интерфейс генератора, в котором находятся электрические розетки и элементы управления. В следующей статье представлены дополнительные сведения о панели управления генератором. Различные производители предлагают различные функции в панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

(a) Электрический запуск и отключение — панели управления автоматическим запуском автоматически запускают ваш генератор при отключении электроэнергии, контролируют генератор во время работы и автоматически отключают агрегат, когда он больше не нужен.

(b) Манометры двигателя. Различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и мониторинг этих параметров позволяет автоматически отключать генератор, когда любой из них превышает соответствующие пороговые уровни.

(c) Датчики генератора. На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

(d) Другие элементы управления — переключатель выбора фазы, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.

Основной узел / рама

Все генераторы, переносные или стационарные, имеют индивидуальные корпуса, которые обеспечивают структурную опору основания. Рама также позволяет заземлить генерируемые элементы в целях безопасности.

Автомобильный генератор переменного тока — Инженерное мышление

Узнайте, как работает генератор. Это устройство является неотъемлемой частью электрической системы каждого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Итак, что он делает и как работает.В этой статье мы рассмотрим типичный автомобильный генератор переменного тока, чтобы понять, как он работает, основные части, а также почему и где мы их используем.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство YouTube.

Что такое генератор

Генератор выглядит примерно так. Мы находим генератор в моторном отсеке автомобиля.

Генератор

Вал генератора соединен с двигателем через ремень и шкив. Когда двигатель работает, вал генератора переменного тока вынужден вращаться, это вращение генерирует электричество.

Описание генератора переменного тока

Генератор вырабатывает электричество переменного или переменного тока, поэтому его называют генератором переменного тока. С электричеством переменного тока ток электронов постоянно течет вперед и назад. Это тот же тип электричества, который вы найдете в розетках в ваших домах, но напряжение в ваших домах намного выше.

Однако все электрические компоненты в автомобиле используют другой тип электричества, известный как постоянный или постоянный ток.В этом типе электричества электроны движутся только в одном направлении, это то же самое, что и электричество, которое вы получаете от батареи.

Выпрямитель

Таким образом, генератор преобразует переменный ток в постоянный через выпрямитель. Выходное напряжение генератора переменного тока изменяется в зависимости от скорости автомобиля, поэтому генератор также использует регулятор, чтобы ограничить его и поддерживать почти постоянную мощность.

Почему используется генератор

Каждому современному транспортному средству для работы требуется электричество, оно используется для питания таких устройств, как освещение, музыкальная система, электрические стеклоподъемники, дворники и т. Д.

Электрические компоненты используют DC

Двигатель сжигает топливо. Он используется для поворота коленчатого вала и движения автомобиля. Двигатель обеспечивает только механическую силу, но не производит электричество. Итак, нам нужен способ питания всех электрических устройств в автомобиле, и здесь нам пригодится генератор.

В моторном отсеке также находится автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В. В нем накапливается энергия в виде химической энергии, а не электричество.

Автомобильный аккумулятор

Кстати, мы подробно рассмотрели, как работает автомобильный аккумулятор, посмотрите ЗДЕСЬ

При выключенном двигателе аккумулятор питает электрические компоненты автомобиля.Однако это разрядит аккумулятор.

Когда автомобиль заводится, аккумулятор подает большой ток на стартер, который вращает маховик и запускает двигатель. Аккумулятор снова частично разряжается во время запуска из-за большого тока, необходимого для вращения стартера.

Запуск двигателя

После запуска двигателя генератор переменного тока используется для подзарядки аккумулятора, чтобы в нем было достаточно энергии для повторного запуска двигателя в будущем. Генератор также будет питать электрические устройства автомобиля при работающем двигателе.

Двигатель работает

Если аккумулятор слишком долго разряжается, он не сможет обеспечить большой ток, необходимый для запуска стартера, и автомобиль необходимо будет запустить от внешнего источника.

Двигатель выключен

Основные детали

Давайте посмотрим на основные части генератора. В передней части агрегата находим шкив. Это колесо с прорезанными в нем канавками, которые помогают удерживать ремень, который обеспечивает вращающую силу от двигателя.

Шкив

Шкив колеса прикреплен к валу, который проходит по всей длине генератора.

Внутренние компоненты находятся внутри основного корпуса. Корпус состоит из 2-х частей, передней и задней планки. В корпусе есть прорези, позволяющие пропускать воздух и отводить образующееся нежелательное тепло.

Корпус

На задней панели устройства находятся электрические соединения. Существует множество различных конструкций, но это пример простой трехпроводной схемы с внутренним регулятором и выпрямителем, который имеет следующие клеммы:

Терминал

B.Это выход, который заряжает аккумулятор. Терминал
S. Это позволяет регулятору определять напряжение. Терминал
F. Он подключен к зажиганию и обеспечивает начальное питание электромагнита при запуске.

Клеммы

Для замыкания цепи электричество возвращается через раму автомобиля к отрицательной клемме аккумулятора или от него.

Поскольку это устройство имеет внутренний регулятор и выпрямитель, мы находим эти компоненты на задней панели устройства, обычно под защитной крышкой.Мы увидим их более подробно в ближайшее время.

Сняв корпус, мы можем заглянуть внутрь устройства. Первое, что мы видим, это статор. Статор неподвижен и не вращается.

Статор

Он состоит из нескольких ламинированных листов, которые имеют рисунок прорезей по внутреннему краю.

Ламинированный лист

Затем мы находим 3 отдельных набора медных проводов, которые намотаны между этими пазами в определенном порядке. Один конец каждой катушки соединен вместе, образуя нейтральную точку, это конфигурация звезды.

Конфигурация «звезда»

Каждый комплект катушек вырабатывает одну фазу переменного тока, в сумме обеспечивая 3 фазы. Другой конец каждой катушки проходит через корпус и присоединяется к выпрямителю.

Генератор вырабатывает переменный ток переменного тока, но аккумулятор и электрические устройства автомобиля нуждаются в постоянном токе. Итак, выпрямитель будет преобразовывать переменный ток в постоянный ток.

В центре генератора переменного тока мы находим еще одну катушку с проволокой, которая намотана на железный сердечник и соединена с валом.Вал также удерживает два контактных кольца. Контактные кольца подсоединены к противоположным концам катушки. В задней части корпуса мы находим щетки. Это несколько подпружиненных угольных блоков, которые выдвигаются наружу и трутся о контактные кольца, образуя электрическое соединение. Автомобильный аккумулятор сначала подает электричество на катушку через щетки. Когда электричество проходит через катушку, оно генерирует электромагнитное поле.

Центр генератора переменного тока

Чтобы усилить это электромагнитное поле, на каждом конце катушки размещены два железных зажима, которые сцепляются друг с другом.Один конец станет северным полюсом, другой — южным.

Электромагнитное поле

Поскольку электромагнит прикреплен к валу ротора. Когда двигатель вращает вал, он также вращает электромагнит мимо катушек статора. Это заставит катушки статора генерировать ток, и, таким образом, будет вырабатываться электричество.

Когда генератор вырабатывает электричество, он может питать электромагнит сам через трио диодов, которые преобразуют электричество трехфазного переменного тока в постоянный ток.

Напряжение и ток, производимые генератором переменного тока, будут изменяться в зависимости от скорости транспортного средства, чем быстрее движется транспортное средство, тем быстрее вращается коленчатый вал и, следовательно, тем быстрее вращается генератор переменного тока, что увеличивает напряжение и ток. Для управления этим используется другой компонент, называемый регулятором, который установлен на задней части устройства.

Это интегральная печатная плата, которая контролирует выходную мощность генератора и изменяет ток, протекающий через электромагнит, для управления его силой.Сила электромагнита может использоваться для изменения выходной мощности генератора.

Регулятор

Как вырабатывается электроэнергия в генераторе переменного тока

Электричество — это поток электронов в проводе. Медная проволока состоит из миллионов и миллионов атомов меди. У каждого атома есть свободный электрон. Это электрон, который может свободно перемещаться между другими атомами. Он действительно движется к другим атомам сам по себе, но это происходит случайным образом во всех направлениях, что для нас бесполезно.

Нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении, и мы делаем это, прикладывая разность напряжений к двум концам провода. Это заставляет электроны течь. Если перевернуть батарею, электроны текут в противоположном направлении.

Когда электричество проходит через провод, вокруг него создается электромагнитное поле. Если мы поместим какой-нибудь компас вокруг провода и пропустим через него ток, компасы выровняются по магнитному полю. Если мы изменим направление тока, магнитное поле изменится на противоположное, и компасы изменят направление.

Если провод свернуть в катушку, магнитное поле станет сильнее. Каждое поперечное сечение провода по-прежнему создает электромагнитное поле, но вместе они образуют большее и более сильное магнитное поле. Электромагнит генерирует северный и южный полюсы, точно так же, как постоянный магнит, и мы можем убедиться в этом, снова используя некоторые компасы. Если мы увеличим ток в катушке, электромагнитное поле возрастет.

Мы можем сделать и наоборот. Если мы пропустим магнит через катушку с проволокой, в катушке будет генерироваться ток.Циферблат на амперметре показывает ток, текущий в прямом направлении, поэтому он генерирует постоянный или постоянный ток. Когда магнит перестает двигаться, циферблат возвращается на ноль. Когда магнит перемещается в противоположном направлении, ток течет в противоположном направлении, и циферблат показывает обратный ток.

Если мы несколько раз перемещаем магнит внутрь и наружу, ток будет попеременно течь вперед и назад. Так генерируется переменный или переменный ток.Ток меняется по направлению.

Если мы перемещаем магнит быстрее, генерируется более сильный ток.

Если использовать более сильный магнит, то ток тоже возрастет.

Если мы используем большую катушку с большим количеством витков, это также будет генерировать больший ток.

Вместо постоянного магнита можно использовать электромагнит. Когда мы перемещаем его внутрь и наружу, он также будет генерировать переменный ток в катушке. Но с помощью электромагнита мы можем регулировать ток и напряжение, чтобы изменять силу магнитного поля, это позволяет нам контролировать, сколько тока генерируется в катушке.

Вместо того, чтобы перемещать магнит в катушку и выходить из нее, мы можем гораздо проще генерировать ток, вращая магнит и размещая вокруг него катушки. Самая сильная часть магнитного поля находится на концах, где сходятся силовые линии магнитного поля. Вы можете увидеть силовые линии магнитного поля, посыпав магнит железными опилками.

Железные опилки над магнитом

Когда магнит находится между двумя катушками, ток не генерируется, но когда магнит начинает вращаться, самая сильная часть магнитного поля становится все ближе и ближе к катушке.Катушка испытывает изменяющуюся интенсивность магнитного поля, это приведет к тому, что все больше и больше электронов будет выталкиваться вперед, пока оно не достигнет максимальной интенсивности. Затем магнит начинает удаляться от катушки, поэтому магнитное поле начинает уменьшаться, как и ток электронов, пока он снова не достигнет нуля. Теперь противоположный конец магнита начинает приближаться к катушке, и это тянет электроны в противоположном направлении, снова до максимальной точки, а затем снова уменьшается до нуля. Итак, если мы нанесем этот ток на диаграмму, мы получим синусоидальную волну с током, текущим в положительной, а затем отрицательной областях.Эта установка дает нам однофазное питание переменного тока.

Sine Wave

Но у нас есть все это пустое пространство между катушками, что кажется немного бесполезным. Итак, что мы можем сделать с этим пространством? Что ж, мы можем добавить больше катушек и создать больше фаз, чтобы обеспечить еще большую мощность.

Если мы разместим еще одну катушку с поворотом на 120 градусов от первой фазы, это даст нам вторую фазу. Почему? Поскольку катушка расположена под другим углом, она будет испытывать изменение интенсивности магнитного поля в разное время.Следовательно, ток будет течь вперед и назад в разное время. Это дает нам еще одну синусоиду, которая возникает в другое время.

Вторая фаза

У нас все еще есть пустое место, поэтому мы можем добавить еще один набор катушек под углом 120 градусов от предыдущей, чтобы создать третью фазу.

Если мы использовали только одну фазу, то для каждого поворота магнита половина времени течет ток вперед, а половина времени — назад. Но с тремя фазами у нас всегда есть фаза, которая течет вперед, и всегда есть одна, которая течет назад.Это означает, что мы можем использовать это для увеличения мощности.

Трехфазный

Вместо 3 отдельных катушек и 6 проводов, поскольку фазы всегда переключаются между прямым и обратным направлениями, мы можем соединить концы катушек вместе. Тогда ток будет свободно течь между каждой катушкой при изменении направления.

Сейчас мы производим электричество трехфазным переменным током. Но все наши электрические цепи и компоненты в автомобиле используют постоянный или постоянный ток. Итак, нам нужно преобразовать переменный ток в постоянный, и для этого мы используем полный мостовой выпрямитель.

По сути, это всего лишь 6 диодов, соединенных попарно и соединенных параллельно. Если вы не знаете, диоды пропускают ток только в одном направлении и блокируют ток в обратном направлении. Таким образом, при однофазном питании на каждый оборот магнита ток будет течь только половину оборота, а другая половина будет полностью заблокирована.

Полный мостовой выпрямитель

Если мы подключим каждую из 3 фаз отдельно к диоду, то ток будет течь или блокироваться в разное время.Следовательно, мы можем объединить фазы в блок диодов, и только фаза, ближайшая к максимуму, сможет пройти. Это дает нам немного грубый выход постоянного тока. Чтобы сгладить это, мы можем подключить конденсатор, который в основном будет поглощать электроны, а затем автоматически выбрасывать электроны, чтобы поддерживать постоянную мощность. Это дает нам постоянный источник постоянного тока.

Кстати, мы подробно рассмотрели диоды, конденсаторы и преобразователи мощности ранее. Проверьте их здесь — ДИОДЫ , КОНДЕНСАТОРЫ, ИНВЕРТОРЫ ПИТАНИЯ.

Хорошо, теперь у нас есть выход постоянного тока. Но если магнит подключен к двигателю, и автомобиль разгоняется, то магнит будет вращаться быстрее, и это увеличит выходное напряжение и ток. Мы не хотим этого, потому что это убьет все наши электронные компоненты в машине. Итак, нам нужен способ регулирования напряжения.

Если вы помните, мы видели, что с помощью электромагнита мы можем увеличивать или уменьшать напряженность электромагнитного поля, изменяя напряжение.А изменяя силу магнита, мы можем изменять напряжение и ток, генерируемые в катушке.

Вот почему в генераторе используется электромагнит, чтобы он мог управлять мощностью. Автомобильный аккумулятор питает электромагнит. Хотя большинство современных генераторов переменного тока будут использовать трио диодов, которые преобразуют переменный ток генератора переменного тока в постоянный ток и питают электромагнит через регулятор напряжения, когда генератор вырабатывает электричество.

На блоке питания электромагнита, внутри регулятора, мы находим компонент, известный как транзистор.К регулятору также подключен датчик напряжения.

Транзистор

Транзистор — это тип электронного переключателя, который можно включать и выключать тысячи раз в секунду с помощью контроллера. Это можно использовать для управления величиной протекающего тока.

Если мы представим, что ток, протекающий через катушку от батареи, находится на максимальном уровне в течение заданного периода времени, то мы получаем ток 100%, а сила электромагнита — 100%. Но если мы теперь используем переключатель, чтобы электричество протекало только половину времени, то мы получаем 50% тока, и, следовательно, электромагнит составляет только 50% своей силы.

Итак, измеряя выходную мощность генератора и затем изменяя время открытия и закрытия транзисторного ключа, мы можем контролировать ток, протекающий через катушку, и силу электромагнита. Это контролирует, сколько электроэнергии вырабатывается генератором переменного тока для поддержания постоянной мощности.

Но теперь, когда вы все заряжены, зайдите на squarespace.com , чтобы создать свое собственное присутствие в Интернете, в котором есть множество функций, позволяющих людям запускать, публиковать и продвигать свои собственные проекты.

Существуют мощные инструменты для ведения блога, позволяющие демонстрировать фотографии, видео и новости о ваших проектах.

Вы можете легко запланировать встречи на занятиях и занятия с членами команды и клиентами с помощью встроенного инструмента. И вы даже можете собирать платежи или пожертвования, чтобы поддержать свое дело.

Посетите squarespace.com, чтобы получить бесплатную пробную версию, а когда будете готовы к запуску, перейдите по адресу squarespace.com/engineeringmindset , чтобы сэкономить 10% на первой покупке веб-сайта или домена.



Как работают генераторы и динамо-машины

Как работают генераторы и динамо-машины — объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 августа 2020 г.

Нефть может быть любимым топливом в мире, но ненадолго. В современных домах в основном используется электричество. и скоро большинство из нас тоже станет водить электромобили.Электричество очень удобно. Вы можете производить его самыми разными способами, используя все, от угля и нефти до ветра и волн. Вы можете сделать это в в одном месте и используйте его на другом конце света, если хотите. И, как только вы его изготовите, вы можете хранить его в батареях и использовать это дни, недели, месяцы или даже годы спустя. Что делает электрический возможная мощность — и действительно практичная — это превосходный электромагнитный устройство, называемое электрогенератором: разновидность электродвигателя. работа в обратном направлении, которая преобразует обычную энергию в электричество.Давайте подробнее рассмотрим генераторы и узнаем, как они работают!

Фото: Дизельный электрогенератор середины 20-го века в музее электростанции REA недалеко от Хэмптона, штат Айова. Любезно предоставлены фотографиями в Кэрол М. Хайсмит Архив, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Откуда берется электричество?

Лучший способ понять электричество — начать с того, что его собственное название: электрическая энергия. Если вы хотите запустить что-нибудь электрические, от тостера или зубную щетку MP3-плеер или телевидение, вам необходимо обеспечить его постоянным запасом электроэнергии.Откуда ты это возьмешь? Есть основной закон физики называется закон сохранения энергии, который объясняет, как можно получить энергия — и как вы не можете. Согласно этому закону существует фиксированный количество энергии во Вселенной и некоторые хорошие новости и некоторые плохие новости о том, что мы можем с этим сделать. Плохая новость в том, что мы не можем создавать больше энергии, чем у нас уже есть; хорошая новость в том, что мы не можем уничтожить любую энергию. Все, что мы можем сделать с энергией, это преобразовать из одной формы в другую.

Фото: Большой электрогенератор, приводимый в движение паром, на геотермальной электростанции «Кожа» компании CalEnergy в округе Империал, Калифорния.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы хотите найти электричество для питания своего телевизора, вы не будет производить энергию из воздуха: сохранение энергии говорит нам, что это невозможно. Вы будете использовать энергию преобразуется из какой-либо другой формы в необходимую вам электрическую энергию. Обычно это происходит на электростанции. на некотором расстоянии от вашего дома. Подключите телевизор к розетке, и электрическая энергия течет в него через кабель.Кабель намного длиннее, чем вы думаете: на самом деле он проходит от вашего телевизора — под землей или по воздуху — до электростанция, на которой для вас подготавливается электроэнергия из богатое энергией топливо, такое как уголь, нефть, газ или атомное топливо. В этих экологически чистые времена, часть вашей электроэнергии также будет поступать из ветряные турбины, гидроэлектростанции (которые вырабатывают энергию, используя энергию плотин рек) или геотермальную энергию (внутренняя нагревать). Откуда бы ни пришла ваша энергия, она почти наверняка будет превратился в электричество с помощью генератора.Только солнечные элементы и топливные элементы производить электричество без использования генераторов.

Рекламные ссылки

Как мы можем производить электричество?

Фото: Типичный электрогенератор. Он может производить до 225 кВт электроэнергии и используется для испытаний прототипов ветряных турбин. Фото Ли Фингерша любезно предоставлено Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы читали нашу подробную статью о электродвигатели, вы уже довольно много знают, как работают генераторы: генератор — это просто электродвигатель, работающий в обратном направлении.Если ты не прочтите эту статью, вы можете быстро взглянуть, прежде чем читать на — но вот краткое изложение в любом случае.

Электродвигатель — это, по сути, просто плотный моток медной проволоки, намотанный на железный сердечник, который свободно вращается с высокой скоростью внутри мощного постоянного магнита. Когда вы подаете электричество в медную катушку, она становится временный магнит с электрическим приводом — другими словами, электромагнит — и создает вокруг себя магнитное поле. Этот временное магнитное поле противодействует магнитному полю, которое постоянный магнит создает и заставляет катушку вращаться.Немного продуманная конструкция, катушка может непрерывно вращаться в в том же направлении, вращаясь по кругу и питая что угодно из электрическая зубная щетка к электричке.

Фотография: Вращающаяся часть (ротор) типичного небольшого электродвигателя. Электрогенератор имеет точно такие же компоненты, но работает противоположным образом, превращая движение в электрическую энергию.

Так чем же генератор отличается? Предположим, у вас есть электрический зубная щетка с аккумулятором внутри.Вместо того, чтобы позволить батарее питать двигатель, который толкает щетку, что, если бы вы сделали противоположный? Что, если вы несколько раз поворачиваете щетку вперед и назад? То, что вы делали бы, было бы вручную крутить электродвигатель. ось вокруг. Это заставит медную катушку внутри двигателя повернуться постоянно внутри его постоянного магнита. Если вы переместите электрический провод внутри магнитного поля, вы заставляете течь электричество через провод — по сути, вы производите электричество. Так что держи поворачивая зубную щетку достаточно долго, и теоретически вы получите электричества достаточно для подзарядки аккумулятора.По сути, вот как генератор работает. (На самом деле, это немного сложнее, чем это и вы не можете зарядить зубную щетку таким образом, хотя добро пожаловать!)

Как работает генератор?

Изображение: простой генератор, подобный этому, вырабатывает переменный ток (электрический ток, который периодически меняет направление на противоположное). Каждая сторона генератора (зеленая или оранжевая) движется вверх или вниз. Когда он движется вверх, он будет генерировать односторонний ток; когда он движется вниз, ток течет в обратном направлении.Если вы измеритель, подключенный к проводу, вы не знаете, в какую сторону движется провод: все, что вы видите, — это то, что направление тока периодически меняется на противоположное: вы видите переменный ток.

Возьмите кусок провода и подсоедините его к амперметру (то, что измеряет ток) и поместите его между полюсами магнита. Теперь резко проведите проволокой сквозь невидимое магнитное поле, создаваемое магнитом, и через провод на короткое время протекает ток (регистрируемый на измерителе). Это фундаментальная наука, лежащая в основе электрогенератора, продемонстрированная в 1831 году британским ученым Майклом Фарадеем. (прочитать краткая биография или длинная биография).Если вы переместите провод в противоположном направлении, вы создадите ток, который течет в обратном направлении. (Если вам интересно, вы можете выяснить направление, в котором течет ток, используя то, что называется правило правой руки или правило генератора, которое является зеркальным отображением правила левой руки, используемого для определения того, как работают двигатели.)

Важно отметить, что вы генерируете ток только тогда, когда вы перемещаете провод через магнитное поле (или когда вы перемещаете магнит мимо провода, что равносильно тому же).Недостаточно просто поднести провод к магниту: для выработки электричества провод должен пройти мимо магнита или наоборот. Предположим, вы хотите производить много электроэнергии. Поднимать и опускать провод в течение всего дня не будет особенным удовольствием, поэтому вам нужно придумать способ, как провести провод мимо магнита, установив один или другой из них на колесо. Затем, когда вы поворачиваете колесо, проволока и магнит перемещаются друг относительно друга, и возникает электрический ток.

А теперь самое интересное.Предположим, вы сгибаете проволоку в петлю, помещаете ее между полюсами магнита и размещаете так, чтобы она постоянно вращалась, как на схеме. Вероятно, вы увидите, что при повороте петли каждая сторона провода (оранжевая или зеленая) иногда будет двигаться вверх, а иногда — вниз. Когда он движется вверх, электричество течет в одну сторону; когда он движется вниз, ток будет течь в обратном направлении. Таким образом, базовый генератор, подобный этому, будет производить электрический ток, который меняет направление каждый раз, когда петля провода переворачивается (другими словами, переменный ток или переменный ток).Однако большинство простых генераторов на самом деле вырабатывают постоянный ток — так как же им управлять?

Генераторы постоянного тока

Так же, как простой электродвигатель постоянного тока использует электричество постоянного тока (DC) для создания непрерывного вращательного движения, так и простой генератор постоянного тока производит стабильную подачу электричества постоянного тока, когда он вращается. Как двигатель постоянного тока, Генератор постоянного тока использует коммутатор. Звучит технически, но это всего лишь металлическое кольцо с трещинами в нем, которое периодически меняет местами электрические контакты катушки генератора, одновременно меняя направление тока.Как мы видели выше, простая проволочная петля автоматически меняет направление тока, которое он производит каждые пол-оборота, просто потому, что он вращается, а задача коммутатора — нейтрализовать эффект вращения катушки, обеспечивая создание постоянного тока.

Иллюстрация: Сравнение простейшего генератора постоянного тока с простейшим генератором переменного тока. В этой конструкции катушка (серая) вращается между полюсами постоянного магнита. Каждый раз, когда он поворачивается на пол-оборота, ток, который он генерирует, меняется на противоположный.В генераторе постоянного тока (вверху) коммутатор меняет направление тока на противоположное каждый раз, когда катушка перемещается на пол-оборота, отменяя реверсирование тока. В генераторе переменного тока (внизу) нет коммутатора, поэтому выходная мощность просто поднимается, опускается и меняет направление вращения при вращении катушки. Вы можете увидеть выходной ток от каждого типа генератора на диаграмме справа.

Генераторы переменного тока

Что, если вы хотите генерировать переменный ток (AC) вместо постоянного тока? Тогда вам понадобится генератор, который представляет собой просто генератор переменного тока.Самый простой вид генератора переменного тока похож на генератор постоянного тока без коммутатора. Когда катушка или магниты вращаются мимо друг друга, ток естественным образом растет, падает и меняет направление, давая на выходе переменный ток. Так же, как есть Асинхронные двигатели переменного тока, в которых для создания вращающегося магнитного поля используются электромагниты, а не постоянные магниты, поэтому существуют генераторы, которые работают за счет индукции аналогичным образом.

Генераторы в основном используются для выработки электроэнергии от двигателей транспортных средств. В автомобилях используются генераторы, приводимые в движение их бензиновые двигатели, которые заряжают свои аккумуляторов во время движения (переменный ток преобразуется в постоянный диоды или выпрямительные схемы).

Генераторы в реальном мире

Фотография: Генератор переменного тока — это генератор, который вырабатывает переменный ток (переменный ток) вместо постоянного (постоянного). Здесь мы видим, как механик снимает генератор с двигателя подвесной моторной лодки. Фото Есении Росас любезно предоставлено ВМС США.

Производство электричества звучит просто — и это так. Сложность в том, что нужно приложить огромное количество физических усилий. для выработки даже небольшого количества энергии. Вы поймете это, если у вас есть велосипед с динамо-машиной. фары, работающие от колес: вам нужно немного крутить педали, чтобы фары загорелись — и это просто для производства крошечного количества электричества, необходимого для питания пара лампочек.Динамо — это просто очень маленькое электричество генератор. Напротив, на реальных электростанциях гигантские генераторы электричества приводятся в действие паровыми турбинами. Это немного похоже на вращающиеся пропеллеры или ветряные мельницы, приводимые в движение паром. Пар производится путем кипячения воды с использованием энергии, выделяемой при сжигании угля, масло или другое топливо. (Обратите внимание, как применяется сохранение энергии здесь тоже. Энергия, питающая генератор, поступает от турбина. Энергия, питающая турбину, поступает от топлива.А также топливо — уголь или нефть — изначально поступало с заводов, работающих на энергия Солнца. Суть проста: энергия всегда должна исходить от где-то.)

Сколько мощности вырабатывает генератор?

Генераторы указаны в ваттах (измерение мощности, указывающее, сколько энергии производится каждую секунду). Как и следовало ожидать, чем больше генератор, тем больше мощности он производит. Вот приблизительное руководство от самого маленького до самого большого:

Тип Мощность (Вт)
Велосипед динамо 3
Генератор USB с ручным приводом 20
Ветряная микро турбина 500
Малый дизельный генератор 5000 (5 кВт)
Ветряная турбина 2 000 000 (2 МВт)

Переносные генераторы

Фото: Переносной электрогенератор, работающий от дизель.Фото Брайана Рида Кастильо любезно предоставлено ВМС США.

В большинстве случаев мы принимаем электричество как должное. Мы включаем светильники, телевизоры или стиральные машины, не переставая думать, что электрическая энергия, которую мы используем, должна откуда-то поступать. А вдруг вы работаете на улице, в глуши, и нет источник электричества, который вы можете использовать для питания вашей бензопилы или вашего электрическая дрель?

Одна из возможностей — использовать аккумуляторные инструменты с перезаряжаемые батарейки. Другой вариант — использовать пневматические инструменты, такие как отбойные молотки.Они полностью механические и питаются от сжатый воздух вместо электричества. Третий вариант — использовать портативный электрогенератор. Это просто небольшой бензиновый двигатель (бензиновый двигатель), похожий на компактный двигатель мотоцикла, с прилагается электрогенератор. Когда двигатель пыхтит, дожигая бензин, он толкает поршень взад и вперед, поворачивая генератор и вырабатывающий на выходе постоянный электрический ток. С участием с помощью трансформатора вы можете использовать такой генератор для производите практически любое необходимое напряжение в любом месте, где оно вам нужно.В виде пока у вас достаточно бензина, вы можете производить собственное электричество поставка на неопределенный срок. Но помните о сохранении энергии: кончится газа, и у вас кончится электричество!

Artwork: Генераторные технологии быстро развивались в 19 веке. Английский химик и физик Майкл Фарадей построил первый примитивный генератор в 1831 году. В течение нескольких десятилетий многочисленные изобретатели создавали практические электрические генераторы. Эта («динамо-электрическая машина») была разработана Эдвардом Уэстоном в 1870-х годах как способ «преобразовывать механическую энергию в электрическую с большей эффективностью, чем прежде.«Он имеет статическое внешнее кольцо из магнитов (синий) и вращающийся якорь (катушки) в центре (красный). Коммутатор (зеленый) преобразует генерируемый ток в постоянный. Из патента США 180 082 переиздание 8 141 Эдварда Уэстона, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по смежным темам:

Видео

  • Демонстрация электрического генератора ?: Превосходное короткое видео доктора Джонатана Хэра и Vega Science Trust очень ясно показывает, как перемещение катушки через магнитное поле может производить электричество.
  • Простой генератор: электрический генератор для научной выставки: Уильям Бити дает пошаговое руководство по созданию простого генератора с использованием простых для поиска компонентов (эмалированный провод, магниты, картон и т. Д.).
  • Велогенератор: Как привести в действие кухонный комбайн с помощью велосипеда, приводящего в действие генератор переменного тока (разновидность генератора электроэнергии). Довольно изящный эксперимент, хотя комментарий мог бы быть немного яснее.

Книги

Для читателей постарше
Для младших читателей

Статьи

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2020) Генераторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/generators.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

История автомобильной зарядной системы

Автомобильная зарядная система претерпела несколько ключевых изменений в истории автомобиля, что привело нас к современному уровню техники, который в течение последних нескольких десятилетий оставался застывшим во времени. Однако с появлением электромобилей и повышением требований к эффективности автомобильная электротехника в ближайшем будущем может совершить еще один рывок вперед.

Прежде чем это произойдет, давайте кратко рассмотрим историю системы зарядки.

Нет необходимости в батареях, сначала

Первая партия автомобилей не нуждалась в каких-либо батареях, потому что у них не было электронных стартеров, радио, электрического освещения или каких-либо современных удобств, которые мы принимаем за предоставляется. Фактически, первые фары часто приводились в действие газом ацетиленом! Только в начале 1900-х годов, когда появились рожки, двигатель должен был хранить электрическое напряжение для использования его аксессуарами.

Генераторы делают свою марку

Гудки открыли путь к добавлению таких вещей, как электрическое освещение, для работы каждого из которых требовалась батарея. Вместо того, чтобы снимать автомобильный аккумулятор для зарядки после использования, производители начали устанавливать что-то, называемое динамо-машиной, или генератором, который был простым, но грубым способом производства электрического тока. Генераторы прослужили до 1960-х годов в большинстве автомобилей, но они не очень хорошо регулировали напряжение и имели репутацию перезарядки аккумуляторов и, как следствие, их повреждения.Генераторы были связаны с регулирующими органами специально для решения этой проблемы.

Появление генераторов переменного тока

К началу 1960-х годов в автомобилях было так много различных электрических систем, что системе зарядки автомобиля требовался новый источник энергии, который мог бы превзойти динамо-машину. Примерно в это же время (начиная с середины 50-х годов) компании начали переходить с 6-вольтовой электросети на 12-вольтовую в автомобилях, чтобы улучшить время запуска двигателей с более высокой степенью сжатия.

Войдите в генератор. В чем разница между генератором и генератором? Подобно генератору, генератор переменного тока использует магнитное поле для преобразования механического движения в электричество. Однако, в отличие от генератора, он фактически раскручивает магнитное поле внутри намотанного провода (называемого статором). С другой стороны, динамо-машина раскручивает статор в магнитном поле. Почему это важно? Генераторы могут производить больше энергии и работать более эффективно, и они не требуют поляризации генератора.К тому же они настолько хорошо зарекомендовали себя, что мы до сих пор используем их в качестве основы для современной автомобильной системы зарядки.

В связи с тем, что для работы электромобилей требуется высокое напряжение, и даже бензиновые автомобили постепенно переходят на 48-вольтовые системы зарядки, будущее электрических систем транспортных средств выглядит таким же интересным, как и прошлое.

Ознакомьтесь со всеми продуктами для электрических систем , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *