З чого складається генератор автомобіля. Як працює електрогенератор. Генератори для малої енергетики

1. Це дозволило економічно і гнучко генерувати електроенергію там, де це було необхідно
2. Морські генератори змінного струму
3. Принцип роботи
4. різновиди
5. Пристрій трифазного генератора
6. Вимоги до автомобільного генератора
7. Типи сучасних генераторів
8. Конструкція і робота генератора
9. Як випрямити і стабілізувати струм

Наши партнеры ArtmMisto

Той, хто не знайомий з генераторами, пояснюємо, що це агрегат, в якому з одного виду енергії виходить інша. А, точніше, з механічною електрична. При цьому ці прилади можуть генерувати як постійний струм, так і струм змінний. До середини двадцятого століття використовувалися в основному генератори постійного струму . Це були апарати великих розмірів, які працювали не дуже добре. Поява на ринку діодів напівпровідникового типу дозволило винайти трифазний генератор змінного струму . Саме діоди дозволяють випрямити змінний струм.

Це дозволило економічно і гнучко генерувати електроенергію там, де це було необхідно

Через його фінансового становища він не міг вчитися, а застосовувався до військових. Там він отримав своє бажання наукової освіти. Оскільки він допомагав в дуелі, він був засуджений до п'яти років тюремного ув'язнення. У своїй камері він розробив гальвановскую техніку, в якій об'єкт покритий електричним струмом золотом або сріблом.

Морські генератори змінного струму

Це було поліпшення на існуючих машинах , Які виробляли електрику. До сих пір відомі машини потребували зовнішнього джерела живлення для харчування. Джерело живлення для вироблення електроенергії? Як працює генератор? Найважливішими частинами генератора є котушка, тобто багатожильний провід і магніт. Якщо магніт або котушка переміщені, ви можете натиснути електричний струм на котушці. Чим більше обмотки котушки, тим сильніше магніт і чим швидше обидва переміщаються, тим сильніше струм.

Принцип роботи

В основі роботи трифазного генератора лежить закон Фарадея - закон електромагнітної індукції, який говорить, що електрорушійна сила буде обов'язково індукувати під обертається прямокутній рамці, яка встановлена ​​між двома магнітами. При цьому робиться застереження, що магніти будуть створювати обертове магнітне поле. Напрямок обертання і рамки, і магнітного поля обов'язково збігаються. Але електрорушійна сила буде виникати і в тому випадку, якщо рамка залишиться нерухомою, а всередині неї обертати магніт.

Перші генератори, побудовані Майклом Фарадеєм, Чарльзом Уитстоном або німецьким Джозефом Сіндстеденом, використовували постійні магніти з заліза або сталі. Їх магнітні поля були не дуже сильними. Крім того, важкий проворачивание для швидкого переміщення котушки або магніту і, отже, сильного струму в довгостроковій перспективі недоцільно.

Він швидко придумав використовувати електромагніти замість слабких постійних магнітів . Але для цього потрібно зовнішнє джерело харчування для генерації і підтримки магнітного поля, що в кінцевому підсумку призвело до виникнення струму. Але використану батарейку були швидко порожніми, так що навіть цей винахід не могло переважати.

Щоб розібратися, як працює генератор, зверніть увагу на малюнок нижче. це найпростіша схема його роботи.

Тут добре видно магніти з різними полюсами, рамка, вал і струмознімальних кільця, за допомогою яких проводиться відведення струму.

Повернення в магнітне поле передавача посилюється. Вернер фон Сіменс тепер придумав геніальну ідею: він повернув частину струму, що генерується генератором, до електромагніту, що збільшило його магнетизм, що дало йому більш високий струм і т.д. Поки електромагніт не досяг максимальної напруженості поля.

Тільки до того, як перше використання цього динамо мало бути підключено ненадовго до батареї. Після цього після відключення в електромагніт залишалося слабке магнітне поле, що було достатнім для наступного запуску. Явище, що магнітне поле посилюється самим генеруються струмом, називається динамо-електричним принципом.

Звичайно, це просто схема, хоча лабораторні генератори так і створювалися. На практиці ж звичайні магніти замінюють електромагнітами. Останні - це мідна обмотка або котушки індуктивності. Коли по ним проходить електричний струм, утворюється необхідне магнітне поле. Такі генератори встановлені у всіх автомобілях (це для прикладу), щоб їх запустити, під капотом встановлюється акумулятор, тобто, джерело постійного струму. Деякі моделі генераторів запускаються за принципом самозбудження або за допомогою малопотужних генераторів.

Але його винахід залишалося в значній мірі невідомим. Генератор змінного струму і електродвигун є практично ідентичними машинами, які працюють тільки в протилежних напрямках: в той час як генератор перетворює обертальний рух в електричний струм, електричний двигун використовує електричний струм для створення обертального руху.

Ні, ви не можете побудувати постійно рухається машину, вічну машину руху, з одного боку, тому що енергія губиться завдяки механічному опору. З іншого боку, ви не могли б виконувати будь-яку роботу такої машини: в разі неможливого ідеалу енергії, що генерується досить, щоб працювати з електродвигуном і генерувати однаково сильний струм в підключеному генераторі.

різновиди

В основі класифікації закладено принцип дії, тому ці агрегати змінного струму діляться на два класи:

• Асинхронні. Це найнадійніші в роботі, невеликих розмірів і ваги, простих по конструкції генератори. Вони прекрасно справляються з навантаженнями і коротким замиканням. Правда, необхідно враховувати, що даний вид відразу ж виходить з ладу, якщо на нього буде діяти велика перевантаження. Наприклад, пусковий ток електрообладнання. Тому варто враховувати цей факт, для чого доведеться купувати генератор потужністю більшою рази в три або чотири, ніж споживана потужність обладнання при запуску.
• Синхронні. А ось цей вид легко справляється з короткостроковими навантаженнями. Такий генератор може витримати перевантаження раз в п'ять або шість. правда, високою надійністю він не відрізняється в порівнянні з асинхронним варіантів, до того ж він є володарем великих розмірів і маси.

Звичайно, в даному поділі лежить принцип роботи агрегату. Але є й інші критерії.

• Однофазний.
• Двофазний.
• Трифазний.
• Багатофазних (зазвичай шість фаз).
• Зварювальний.
• Лінійний.
• Індукційний.
• Стаціонарний.
• Переносний.

Пристрій трифазного генератора

В принципі, пристрій трифазного генератора змінного струму досить просте. Це корпус з двома кришками з протилежних сторін . У кожній з них зроблено отвори для вентиляції. У кришках влаштовані ніші під підшипники, в яких обертається вал. На передній кінець вала встановлюється передавальний елемент. Наприклад, на автомобільному генераторі встановлений шків, за допомогою якого обертання передається від двигуна внутрішнього згоряння на генератор. На протилежному кінці валу виробляється передача електричного струму, адже вал в цьому випадку виступає як електромагніт з декількома обмотками.

Передача проводиться через графітові щітки і струмознімальних кільця (вони з міді). Щітки з'єднані з електрорегулятор (по суті, це звичайне реле), який регулює подачу напруга 12 вольт з необхідними відхиленнями. Найважливіше, що реле не підвищує і не знижує напруга в залежності від швидкості обертання самого вала.

Так от якщо говорити про трифазних генераторах змінного струму, то це три ось таких однофазних. Тільки трифазний агрегат має обмотку нема на роторі (валу), а в статорі. І таких обмоток три, які зрушені відносно один одного по фазі. Вал, як і в першій конструкції, виконує функції електромагніту, який харчується через контакти ковзного типу постійним струмом.

Обертання валу створює в обмотках магнітне поле. Електрорушійна сила починає індукувати, коли відбувається перетин магнітного поля обмоток з ротором. А так як обмотки розташовуються на статорі симетрично, тобто, через кожні 120º, то відповідно і електрорушійна сила буде мати однакове амплітудне значення.

Схожі записи:

Без електрики ні сам ДВС, ні автомобіль не змогли б обійтися в принципі. Електрообладнання автомобілів все ускладнюється і розвивається, але залишаються постійними конструкції декількох основних пристроїв - це акумуляторна батарея і генератор струму, який необхідний для забезпечення бортової системи стабільним струмом певного номіналу і постійної зарядки АКБ.

Вимоги до автомобільного генератора

Основним завданням генератора вважається не тільки вироблення струму, але і забезпечення його постійних параметрів, незалежно від частоти обертання колінчастого вала , Що приводить генератор в рух. Це необхідно для того, щоб акумулятора вистачатиме вибухав на низьких оборотах мотора, а на високих це потрібно, щоб уникнути надмірної зарядки АКБ. Крім того до стабільності напруги і струму не менш чутливі лампи, світлодіоди, електричні прилади, особливо в сучасних технологічно складних автомобілях.

Генератор повинен не просто віддавати стабільний струм, але і бути витривалим до високій температурі , До вібрацій і вологи, мати певну грязезащиту, оскільки встановлюється він в підкапотному просторі , Де умови роботи дуже нестабільні. Конструкція і принцип роботи генератора змінного струму практично у всіх сучасних автомобілях ідентичні.

Типи сучасних генераторів

Генератори сучасних автомобілів працюють, використовуючи єдиний принцип електромагнітної індукції. Аби не заглиблюватися в складні фізичні процеси, відзначимо, що генератор перетворює механічну енергію, відібрану з колінчастого вала працюючого двигуна, в магнітні потоки, а в результаті їх взаємодії на виході з генератора споживач отримує електрику строго заданої напруги, сили струму і частоти.

Але для освіти магнітного поля необхідна наявність певного напруги на котушці. За типом збудження генератори бувають:

на постійних магнітах;

самозбудні, коли електричний струм для збудження утворюється в результаті роботи самого генератора;

примусового збудження, коли струм подається від стороннього джерела електрики.

Існують також генератори постійного та змінного струму. У сучасних автомобілях використовуються як раз останній вид генераторів.

Конструкція і робота генератора

Кожен з генераторів складається з двох основних частин - індуктора, в якому створюється електромагнітне поле, і якоря, який перетворює електромагнітну енергію в електричну. Нерухома частина генератора називається статором, а рухлива, яка і є індуктором, називається ротором. Генератори змінного струму забезпечені статором з трифазною обмоткою, в той час як генератори постійного струму мають однофазну обмотку, за рахунок чого більше в розмірах і за вагою. Саме з цієї причини конструктори змушені були відмовитися від пристроїв постійного струму, хоча генератор змінного струму вимагає стабілізації напруги і перетворення змінного в постійний струм.

Щоб стабілізувати і перетворити змінний струм в постійний, необхідно застосувати три однофазних стабілізатора, три обмотки, підключених за схемою «зірка» або «трикутник». Обмотки, фази, зміщені один щодо одного на 120 градусів, але при різному типі підключення обмоток можна отримати різні вихідні струми. Різні як за силою, так і по стабільності. В синхронних генераторах імпортного виробництва іноді застосовується підключення по трикутної схемою. Напруга менш стабільно, але зате є можливість виконати обмотку більш тонким проводом, що зменшить ціну, розміри і вага всього пристрою. При підключенні зіркою також можна виконати обмотку тонким проводом, але при цьому необхідно кожну обмотку виконати з двох тонких обмоток, з'єднаних по тій же зоряній схемою.

Як випрямити і стабілізувати струм

Струм на виході генератора необхідно стабілізувати і різні виробники вирішують цю задачу по-різному. Випрямляч для трифазної схеми підключення повинен мати шість напівпровідникових діодів , Підключених до плюса вихідний клеми генератора і до маси автомобіля. Якщо необхідно підвищити потужність генератора, необхідно встановити додаткове плече на випрямлячі і підключити його до нульового висновку з'єднання обмоток в зірку. Трикутна схема не передбачає такої можливості.