Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Электричество – единственный вид энергии, которую легко можно передать на большие расстояния, а затем преобразовать её в механическую, тепловую или превратить в световое излучение.

Саму же электроэнергию также можно получить разными способами: химическим, тепловым, механическим, фотоэлектрическим и др. Но именно механический способ, который основан на применении генераторов, оказался самым эффективным.

Среди этих источников электроэнергии широкое применение нашёл синхронный генератор переменного тока.

Практически вся электроэнергия, используемая в быту и на производстве, вырабатывается генераторами этого типа. Они заслуживают того, чтобы более подробно рассмотреть их устройство и разобраться в принципе работы этих удивительных синхронных машин.

Устройство

В конструкции синхронных генераторов используются две основные рабочие детали – вращающийся ротор и неподвижный статор. На валу ротора располагаются постоянные магниты либо обмотки возбуждения. Магниты имеют зубчатую форму, с противоположно направленными полюсами.

Бесщёточные генераторы.

Обмотки статора размещают таким образом, чтобы их сердечники совпадали с выступами магнитных полюсов ротора, или с сердечниками катушек ротора. Количество зубцов магнита, обычно, не превышает 6. При такой конструкции вырабатываемый ток снимается непосредственно с обмоток статоров. Другими словами, статор выступает в роли якоря.

В принципе, постоянные магниты можно расположить на статоре, а рабочие обмотки, в которых будет индуцироваться ЭДС, — на роторе. Работоспособность генератора от этого не изменится, однако потребуются кольца и щётки для снятия напряжения с обмоток якоря, а это, чаще всего, не рационально.

Схематическое изображение бесщеточного генератора без обмоток возбуждения изображено на рис. 1.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборовРис. 1. Модель генератора с магнитным ротором

Пояснение:

  • схема устройства;
  • схема расположения магнитных полюсов на якоре. Здесь буквами NS обозначено коаксиальный магнит с полюсами, а литерой R – стальной магнитопровод ротора в виде когтеобразных наконечников.
  • модель генератора в разрезе. Выводы фазных обмоток статора соединены «звездой».

Синхронные машины с индукторами.

Заметим, что постоянные магниты в качестве ротора используются в альтернаторах небольшой мощности. В мощных электрических машинах всегда применяются обмотки индуктора с независимым возбуждением. Независимым источником питания является маломощный генератор постоянного тока, смонтированный на валу синхронного двигателя.

Существуют конструкции синхронных генераторов малой и средней мощности, с самовозбуждающимися обмотками. Для возбуждения индуктора выпрямленный ток фазных обмоток подаётся через щётки на кольца, расположенные на валу статора. Строение такого альтернатора показано на рис. 2.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборовРис. 2. Строение синхронного генератора средней мощности

Обратите внимание на наличие щёток, на которые подаётся питания от независимого источника.

По количеству фаз синхронные генераторы делятся на:

  • однофазные;
  • двухфазные;
  • трёхфазные.

По конструкции ротора можно выделить генераторы с явновыраженными полюсами и с неявновыраженными. В неявнополюсном роторе отсутствуют выступы, а катушки провода якоря спрятаны в пазы статора.

По способу соединения фазных обмоток различают трёхфазные генераторы:

  • соединённые по шестипроводной системе Тесла (не нашли практического применения);
  • «звезда»;
  • «треугольник»;
  • сочетание шести обмоток, соединённых в виде одной «звезды» и «треугольника». Это соединение ещё называют «Славянка».

Самое распространённое соединение – «звезда» с нейтральным проводом.

Принцип работы

Рассмотрим принцип генерации тока на примере контурной рамки, помещённой между магнитными полюсами. (Рис. 3)

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборовРис. 3. Схема, объясняющая принцип работы генератора

Если заставить рамку вращаться (по направлению стрелок), то она будет пересекать магнитные силовые линии. При этом, по закону электромагнитной индукции, в рамке индуцируется электрический ток, который проявляется при подключении нагрузки к щёткам. Его направление можно определить по правилу буравчика. На схеме направление тока показано чёрными стрелками.

Обратите внимание на то, что на участках рамки ab и cd ток движется в противоположных направлениях. Эти направления меняются при переходе участков рамки от одного полюса к другому полюсу магнита. Если каждый вывод рамки подключить к отдельному кольцу (на рисунке они подключены к коллектору!), то на выходе мы получим переменный ток.

Величина тока пропорциональна скорости вращения ротора. Кроме того, переменный ток характеризуется ещё одним параметром – частотой. Эта величина напрямую зависит от частоты вращения вала.

Частота тока в электросетях строго соблюдается. В России и в ряде других стран она составляет 50 Гц, то есть 50 колебаний в секунду.

Этот параметр довольно легко вычислить из таких соображений: за один оборот рамки (или двухполюсного магнита) происходит одно изменение направления тока. Если вал синхронного генератора делает 1 оборот в секунду, то частота переменного тока составит 1 Гц. Для получения частоты 50 Гц необходимо обеспечить 50 оборотов статора в секунду или 3000 об./мин.

При возрастании числа полюсов заданная частота удерживается путём снижения скорости вращения статора. (обратно пропорциональная зависимость).

Так, для четерёхполюсного статора (число полюсов в два раза больше) для поддержания частоты 50 Гц скорость вращения вала необходимо снизить в два раза.

Соответственно если используется 6 полюсов, то частота вращения вала должна уменьшиться в три раза – до 1000 об./мин.

Заметим, что в некоторых странах, таких как США, Япония и др. существуют другие стандарты – 60 Гц, а переменный 400 Гц используется, например, в бортовой сети современных самолётов.

Регулирование частоты

Достигнуть требуемых параметров частоты можно 2 путями:

  1. Сконструировать генератор с определённым количеством полюсов электромагнитов.
  2. Обеспечить соответствующую расчётную частоту вращения вала.

Например, в тихоходных гидротурбинах, вращающихся со скоростью 150 об./мин. для регулирования частоты число полюсов синхронных генераторов увеличивают до 40. На дизельных электростанциях, при скоростях вращения 750 об./мин., оптимальное число полюсов – 8.

Регулирование ЭДС

В связи с изменениями параметров активных нагрузок возникает необходимость в выравнивании номинальных напряжений.

Несмотря на то, что ЭДС индукции синхронного генератора связана со скоростью вращения ротора, однако, из-за требований по соблюдению стабильной частоты, этим способом нельзя изменять указанный параметр.

Но параметры магнитной индукции можно изменить путём снижения или увеличения магнитного потока, который зависит от количества витков обмотки индуктора и величины тока возбуждения.

Регулирование осуществляется путём включения в цепь катушек возбуждения дополнительных реостатов, электронных схем или регулировкой тока генератора-возбудителя (Рис. 4). В случае использования альтернаторов с постоянными магнитами, в таких устройствах напряжение регулируется внешними стабилизаторами.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборовРис. 4. Схема регулировки напряжения

Благодаря малому весу и отличным токовым характеристикам синхронные генераторы переменного тока нашли применение во всех современных автомобилях.

Поскольку бортовая сеть авто использует постоянный ток, конструкции автомобильных генераторов оборудованы трехфазным выпрямителем. Для выпрямляемых переменных токов частота не имеет значения, а вот напряжение должно быть стабильно.

Этого добиваются с помощью внешних электронных устройств. На рисунке 5 представлена электрическая схема подключения генератора к бортовой сети современного автомобиля.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборовРис. 5. Схема подключения генератора к бортовой сети авто

Применение

У синхронных генераторов переменного тока есть одна важная особенность: они поддаются синхронизации с другими подобными электрическими машинами.

При этом синхронные скорости и ЭДС параллельно включенных альтернаторов совпадают, а фазовый сдвиг равен нулю.

Данное обстоятельство позволяет применять устройства в промышленной энергетике и подключать резервные генераторы при превышении номинальных мощностей в часы пиковых нагрузок.

Трёхфазные тяговые генераторы применяют на тепловозах. Переменные токи для питания двигателей выпрямляются полупроводниковыми устройствами. Сегодня в России уже выпускаются тепловозы на базе асинхронных электродвигателей, не требующих выпрямления тока. В режиме торможения они работают в качестве асинхронных генераторов.

Синхронные генераторы устанавливают на гибридных автомобилях с целью совмещения тяги ДВС и мощности тяговых электродвигателей. Развивая активную мощность при номинальных нагрузках, они позволяют экономить дорогое топливо.

Читайте также:  Преимущества червячных редукторов

Существует много других сфер применения. Например, мобильные мини-электростанции, бытовые генераторы тока, как однофазный двигатель и т. п.

Список использованной литературы

  • Ю.А. Макаричев, В.Н. Овсянников «Синхронные машины» 2010
  • Сыромятников И.А. «Режимы работы синхронных генераторов» 1952
  • Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019

Инфофиз — мой мир..

Рассмотрим замкнутый контур (рамку) площадью S, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого равна B. Контур равномерно вращается вокруг оси OO’ с угловой скоростью ω.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Магнитный поток, пронизывающий контур, определяется формулой Ф = BS cosΔφ, где Δφ — угол между вектором нормали n к плоскости контура и вектором В.

Рамка вращается внутри магнита с частотой v, и за время t совершает N = vt оборотов. За оборот рамка поворачивается на угол 2π рад.

Угол на который поворачивается рамка за время t: Δφ = 2π vt = ωt, тогда изменение магнитного потока ΔФ = BS cos Δφ = BS cos ωt .

В замкнутом контуре возникает э.д.с. индукции, которая по закону электромагнитной индукции равна скорости изменения магнитного потока .

Тогда получим мгновенное значение э.д.с.

e = — Ф’ = — (BS cos ωt)’ = BSω sin ωt

Следовательно э.д.с. индукции, возникающая в замкнутом контуре, при его равномерном вращении в однородном магнитном поле меняется со временем по закону синуса. Э.д.с. индукции максимальна при sin ωt = 1, т.е. α = ωt = π/2

Величина ε0 = ωBS – называется амплитудным значением э.д.с. индукции.

Если такой контур замкнуть на внешнюю цепь, то по цепи пойдет ток, сила и направление которого изменяются. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле является простейшимгенератором переменного тока.

В нашей стране используется переменный ток частотой 50 Гц (в США – 60 Гц). Такой ток вырабатывается генераторами.

Генераторы электрического тока – это устройства для преобразования различных видов энергии – механической, химической, тепловой, световой и др. – в электрическую.

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.

В настоящее время имеется много различных типов генераторов. Но все они состоят из одних и тех нее основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС — электродвижущая сила (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка).

Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную – ротором.

Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (Фm = BS) через каждый виток.

В изображенной на рисунке модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором. Магнитное поле создает неподвижный постоянный магнит.

Разумеется, можно было бы поступить и наоборот: вращать магнит, а рамку оставить неподвижной. К концам обмотки ротора присоединены контактные кольца.

Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Модель генератора переменного тока.

Промышленные генераторы имеют намного большие размеры, для увеличения напряжения, снимаемого с клемм генератора, на рамки наматывают не один, а много витков.

Во всех промышленных генераторах переменного тока витки, в которых индуцируется переменный ток, устанавливают неподвижно, а вращается магнитная система.

Если ротор вращать с помощью внешней силы, то вместе с ротором будет вращаться и магнитное поле, создаваемое им, при этом в проводниках статора будет индуцироваться э.д.с.

Принцип действия генератора переменного тока следующий. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали.

Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором.

Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим для увеличения потока магнитной индукции.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.

Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов.

Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Структурная схема генератора переменного тока.

Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь.

Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту.

Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том левее валу (В настоящее время постоянный ток в обмотку ротора чаще всего подают из статорной обмотки этого же генератора через выпрямитель).

В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны.

Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра.

Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

Принцип работы генератора переменного тока | Ремонт тракторов и спецтехники

Оглавление:

В наши дни практически везде распространены генератора переменного тока или просто индукционные генераторы. Названы они так, потому что их работа основана на физической модели электромагнитной индукции. Есть два типа индукционных генераторов: переменного тока и постоянного тока. Далее мы рассмотрим разницу между их устройством и работой.

Принцип работы генератора переменного тока

Принцип работы генератора переменного тока, о котором пойдет речь в данном разделе применяется для обеспечения электрической энергией трактора. Генератор переменного тока один из основных элементов, которые снабжают трактор током. Это наиболее распространенная сфера использования данных генераторов, но не единственная. Такие устройства используются и на электростанциях.

Читайте также:  Как выбрать хорошую кожаную оплетку руля

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Там для обеспечения оптимального действия генераторов переменного тока используют синхронные генераторы.
Принцип работы генератора переменного тока заключается в трансформации механической энергии, которую создает двигатель (к примеру, автомобиля) обрабатывая её в магнитную и передает в виде электрической в генератор постоянного тока. Опишем этот процесс подробнее.

Стандартный генератор трактора состоит из ротора, статора и ремней привода. Механическая энергия, которую создает двигатель проходит в свою очередь через ротор.

Ротор, почти всегда являющийся обычным электрическим магнитом, вращается и создает магнитное поле. Иными словами, ротор с его элементами — это наш индуктор.

Ротор состоит из коллекторных медных колец, которые вращаются и в процессе прижимают к себе щетки ротора, которые находятся в неподвижном состоянии, и дают энергию от неподвижных частей генератора.

После этого магнитная энергия проходит к статору. Деталями статора есть три катушки с проводами, которые установлены на ротор и при взаимодействии с роторными щетками превращают магнитную энергию ротора в электрическую. Энергия через диодный мост из 9-10 диодов передается аккумулятору.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

В конструкции выделяют главные и вспомогательные диоды, так как одни занимаются выравниванием энергии для передачи аккумулятору, а другие питают регулятор напряжения и передают электроэнергию лампе, которая запускает генератор постоянного тока при оборотах двигателя и проверяет его работоспособность.

По производимой энергии ГПТ делят на маломощные и высоко мощные. Маломощные очень часто используют в домашних целях. Часто они выступают как источник резервного питания. С бензиновыми версиями нужно быть осторожным, потому что они имеют очень слабый моторесурс.

Ранее мы упоминали что генераторы переменного тока вырабатывают электроэнергию в тракторах и на электростанциях.

Также ими пользуются владельцы загородных домов для обеспечения себя автономным электричеством. В таких случаях устанавливают дизельный генератор.

Их достоинства: работают экономнее, изнашиваются реже, действуют на протяжении нескольких лет без ремонта благодаря их уникальному строению.

Генератор переменного тока: принцип действия

Вокруг электрического магнита в роторе размещены проволочные рамки, крутящиеся между его полюсами. Через контактные кольца каждый ее конец соединяется со щеткой. Этот процесс мы уже описывали.

Генераторы постоянного тока различают по принципу работы и источнику электромагнитной энергии. Так, на сегодня существуют генераторы с независимым источником возбуждения и само возбуждающиеся генераторы. Генераторы с самовозбуждением обрабатывают электроэнергию, которую они же и производят.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Другой указанный тип берет энергию из другого источника. Им может быть двигатель или другой генератор. Мы уже описывали принцип перехода электричества от генератора переменного тока к аккумулятору ранее. Вся модель действия генератора постоянного тока заключается в наличии якоря, то есть механизма который управляет электрической энергией.

Якорь находится между двух противоположных полюсов магнита. На параллельных шлицах якоря находится обмотка  два конца которой прикреплены к коллектору. К нему также устанавливают щетки, через которые и будет сниматься ток. Якорь постоянно вращается и при вращении обмотки постоянно замыкаются, в разном положении магнитного поля. Это основа работы ГПТ.

Принцип работы генератора постоянного тока (ГПТ)

Ток во внешней цепи был бы переменным, если бы не наличие коллектора в устройстве. Однако благодаря обмоткам и щеткам он постоянно двигается в одно и то же направление. Такой ток называют пульсирующим.

В процессе своего вращения якорь оборачивается на 180° и изменяется направление тока. Однако после этого ток не становится переменным. Сразу при смене направления тока в генераторе происходит смена пластин под щетками.

Иными словами, тот ток который начал двигаться в другое направление, пластины направляют обратно в правильную сторону.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Полярность щеток в генераторе остается той же самой, и поэтому ток во внешней цепи устройства тоже остается той же самой. Она не меняет своего направления. Таким образом реализуется функция постоянного тока.

Если вам нужно уменьшить пульсацию постоянного тока, вам потребуется равномерно распределить витки обмотки по якорю. Каждый виток должен касаться коллекторной пластины под щеткой и таким образом уменьшать уровень вибрации.

При желании можно уменьшить пульсацию до неуловимой, используя 16 витков к 16 пластинам. Тогда ток станет постоянным не только за счет направления, но и за счет своей силы.

Генератор переменного тока: принцип действия

Преобразование механической энергии в электрическую происходит при помощи генератора тока. В основном, практикуется использование вращающихся электромашинных генераторов.

При вращении, в проводнике возникает электродвижущая сила под действием изменяющегося магнитного поля.

Часть генератора, создающая магнитное поле, называется индуктором, а та часть, где образуется электродвижущая сила, носит название якоря.

Принцип действия

Вращающаяся часть генератора называется ротором, а его неподвижная часть является статором. Генератор переменного тока имеет статор и ротор, которые по своей конструкции могут быть одновременно якорем и индуктором.

Практически, всю электроэнергию на мировых электростанциях производят электрогенераторы переменного тока. При вращении индуктора, создается магнитное поле, которое вращается и наводит в обмотке статора переменную электродвижущую силу. Ее частота полностью совпадает с частотой вращения ротора. Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Элементы генератора

В состав магнитной системы статора входят тонкие стальные листы, спрессованные в пакет. В пазах этого пакета размещается обмотка статора. Она включает в себя три фазы, сдвинутые относительно друг друга на одну третью часть периметра статора.

Электродвижущие силы, индуцированные в обмотках фаз, так же сдвинуты между собой на 1200. Каждая фаза имеет обмотку, состоящую из катушек с множеством витков, соединяемых между собой параллельно или последовательно.

Части катушек, выступающие из пазов, носят название лобовых соединений статора.

В индукторе и статоре, количество полюсов может быть и более двух. Количество полюсов полностью зависит от частоты вращения ротора. При замедлении вращения ротора может иметь возрастающее число полюсов. Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов Массивный стальной сердечник ротора содержит в себе обмотку возбуждения генератора. Данная конструкция применяется для электрогенераторов переменного тока, работающих с высокой частотой вращения. Это вызвано тем, что при высоких скоростях вращения, обмотка ротора подвержена действию больших центробежных сил. Большое количество полюсов предполагает наличие отдельной обмотки возбуждения у каждого полюса, что характерно для электрогенераторов, работающих на малых скоростях.

Как проверить мультиметром емкость аккумулятора

В гидротурбинах генераторы переменного тока могут иметь конструкцию с вертикальным расположением вала. При работе в зависимости от мощности, может применяться воздушное, водородное, водяное или масляное охлаждение.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 9 класс

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Рисунок (1). Опыт по получению индукционного тока

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.

Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

Читайте также:  Советы при покупке подержанного автомобиля

Рисунок (2). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита

Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

  • Рисунок (3). Схема генератора
  • (1) — корпус;
  • (2) — статор;
  • (3) — ротор;
  • (4) — скользящие контакты (щётки, кольца).

В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.

Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

  1. Рисунок (4). Устройство гидрогенератора
  2. (1) — статор;
  3. (2) — ротор;
  4. (3) — водяная турбина.

Генераторы переменного тока: конструкция и принцип работы

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

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

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

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

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

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

Диоды делятся на две группы:

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

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

Для большего понимания, советуемпосмотреть популярные модели дизельных генераторов >>

Видео: принцип работы генератора переменного тока

Виды генераторов переменного тока

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

В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока.

Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается.

Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.

Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:

С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор.

Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности.

Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.

Особенности генераторов переменного тока

Генератор переменного тока: устройство, принцип работы, технические характеристики и 7 видов приборов

Генератор переменного тока — это электромеханическая машина, которая вырабатывает электрическую энергию (переменного тока), преобразуя механическую. Конструкция такого генератора независима, рассчитана на долгий срок службы, а также проста в обращении и уходе. Система управления включает:

  • автоматический регулятор напряжения;
  • защитные цепи;
  • инструменты мониторинга выхода.

Автоматический регулятор напряжения служит для стабилизации и поддержания стационарного напряжения в допустимой норме. Например, он пропорционально понижает уровень напряжения с уменьшением нагрузки, и соответственно повышает с её увеличением. Эта функция обеспечивает стабильную работу агрегата и защищает от резких перепадов нагрузок.

Конструкция и принцип работы генератора переменного тока

Основные детали, составляющие генератор переменного тока, — статор и ротор.

Статор — неподвижная часть генератора. Сердечник статора изготавливают из изолированных листов стали, которые варят под определенным давлением. Благодаря этому сердечник выдерживает повышенные нагрузки, а также импульсы и вибрации. Пазы, которые содержат провода статорной обмотки, располагают на внутренней поверхности статора.

Ротор — это подвижная часть генератора. Его изготавливают из железа, а его наконечники (полюсные наконечники магнитных полюсов) — из листового железа. Этот механизм расположен на конце обмотки вала, который держит блок. Блок ротора выполняет следующие функции:

  • запускает систему вращения магнитного поля;
  • включает диодную систему возбудителя (вращение плоскости поляризации);
  • активирует охлаждающую систему (вентилятор).

Количество оборотов ротора для частоты 50 Гц может быть от 150 до 3000 в минуту.

Принцип работы генератора переменного тока основан на законе электромагнитной индукции: индуцирование электродвижущей силы происходит в проволочной рамке, которая находится в однородном вращающемся или неподвижном магнитном поле.

Применение генератора переменного тока

Генератор переменного тока — это составляющая часть электростанции. Можно выделить два основных типа электрогенераторов:

  • промышленные генераторы;
  • бытовые генераторы.

Промышленные генераторы — это мощные электростанции, которые используют для энергоснабжения учреждений особой важности, например, больниц, производственных предприятий и детских садов. Также их применяют на строительных площадках.

Бытовые генераторы — менее мощные станции. Их используют для электропитания загородных домов, коттеджей и дачных участков. В зависимости от цели использования необходимо подобрать подходящую мощность генератора и учесть такие характеристики, как тип системы охлаждения, тип топлива, наличие АВР (автомата ввода резерва) и другие.

Чтобы ваш генератор служил долго и был надежным источником электричества, необходимо регулярно осматривать его на предмет повреждений и износа деталей. Подробные процедуры по уходу описаны в инструкциях по эксплуатации генераторов, а также в нашей статье.

Основные части генератора переменного тока — ротор и статор, — не требуют замены. Детали, которые могут изнашиваться, это:

  • подшипник ротора (его ресурс составляет 40 000 моточасов);
  • токосъемные щетки (ресурс — 40 000);
  • автоматический регулятор напряжения.

Если у вас остались вопросы про генераторы переменного тока или вам нужна помощь по подбору оборудования, пишите нам на адрес mail@sklad-generator.ru или позвоните по номеру 8 (800) 555-06-29. Вы также можете оставить заявку в форме обратной связи.

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *