biathlonmordovia.ru → електродвигун

Основні частини індукційного генератора змінного струму. Генератор змінного струму: конструкція і призначення

Синхронний генератор - машина (механізм) змінного струму, Яка перетворює певний тип енергії в електроенергію. До таких пристроїв відносять електростатичні машини, гальванічні елементи, сонячні батареї, термобатареи і т. П. Використання кожного виду з перерахованих приладів визначається їх технічними характеристиками.

Галузь застосування

Застосовують синхронні агрегати як джерела електроенергії змінного струму: використовують на потужних тепло-, гідро- і атомних станціях, на пересувних електростанціях, транспортних системах (машинах, літаках, тепловозах). Синхронний агрегат здатний працювати автономно - генератором, який живить підключається до неї будь-яку навантаження, або паралельно з мережею - в неї підключені інші генератори.

Синхронний агрегат може включати пристрої в тих місцях, де немає центрального харчування електричних мереж. Дані прилади можна застосовувати в фермерських господарствах, які розташовані далеко від населених пунктів.

Особливості апаратів

Пристрій синхронного генератора обумовлено наявністю таких елементів, як:

Ротор, або індуктор (рухливий, що обертається), в який входить обмотка збудження.
Якір, або статор (нерухомий), в який включається обмотка.
Обмотка агрегату.
Перемикач котушки статора.
Випрямляч.
Кілька кабелів.
Структура електричного компаундирования.
Зварювальний апарат.
Котушка ротора.
Регульований постачальник постійного електроструму.

Синхронний генератор працює в якості генераторів і моторів. Він може переходити від графіка роботи генератора до графіка двигуна - це залежить від дії обертає або гальмує сили приладу. У графіку генератора в нього входить механічна, а виходить електроенергія. У графіку двигуна в нього входить електрична, а виходить механічна енергія.

Прилад включається в ланцюг змінного струму різного типу нелінійних опорів. Синхронні агрегати є генераторами змінного струму на електростанціях, а синхронні мотори використовуються тоді, коли необхідний двигун, що працює з постійною крутиться частотою.

Принцип роботи агрегату

Робота синхронного генератора здійснюється за принципом електромагнітної індукції. Під час холостого руху якірна (статорна) котушка розімкнути, тому магнітне поле агрегату формується декількома обмотками ротора. Коли ротор крутиться від проводового мотора, у нього є постійна частота, роторне магнітне поле переміщається через провідники обмоток фаз статора і здійснює наводку повторюваних змінних струмів - електрорушійну силу (ЕРС). ЕРС носить синусоїдальний, несинусоїдальний або пульсуючий характер.

Обмотка збудження призначається для створення в генераторі початкового магнітного поля, Щоб навести в котушку якоря електричну рушійну силу. У разі якщо якір синхронного генератора надають руху шляхом обертання з певною швидкістю, потім порушують джерелом постійних струмів, то потік збудження переходить через провідники котушок статора, і в фазах котушки індукуються змінні ЕРС.

трифазне пристрій

Трифазний синхронний генератор - пристрій, що має трифазну структуру змінного струму, яка має величезне практичне поширення. Крутиться електромагніт здатний утворювати магнітний потік (змінний), який переміщується через три фази обмотки наявного статора. І результатом цього є те, що в фазах відбувається змінна ЕРС однотипної частоти, зсув фаз здійснюється під кутом, рівним одній третині періоду обертання магнітних полів.

Трифазний синхронний генератор обладнаний так, що на його валу якір є електромагнітом і харчується від генератора. Коли вал обертається, наприклад, від турбіни, генератор постачає електрострум, в той час як обмотка ротора харчується поставляється струмом. Від цього якір стає електричним магнітом і, здійснюючи обороти з тим же валом, доставляє обертається електромагнітне поле.

Завдяки синхронним трифазним гідро- і турбогенераторам проводиться велика частина електроенергії. Синхронні агрегати застосовуються і в якості електромоторів в таких пристроях, у яких потужність перевищує 50 кВт. Під час роботи синхронного агрегату в графіку двигуна сам ротор з'єднують з джерелом постійних струмів, статор ж підключають до трифазного кабелю.

структури збудження

Будь-які турбо-, гідро-, дизельні генератори, синхронні компенсатори, мотори, вироблені на даний момент, оснащуються новітніми напівпровідниковими структурами, такими як порушення синхронних генераторів. В даних структурах застосовується метод випрямлення трифазних змінних струмів збудників високою або промислової частоти або напруги збуджується агрегату.

Пристрій генератора таке, що структури збудження можуть забезпечити такі параметри роботи агрегату, як:

Перша стадія порушення, тобто початкова.
Робота вхолосту.
Підключення до мережі способом точної синхронізації або самосинхронизации.
Робота в енергетичній структурі з наявними навантаженнями або перевантаженнями.
Порушення синхронних пріборовможет бути форсовано за такими критеріями, як напруга і струм, що мають задану кратність.
Електроторможеніе апарату.

конструкція генератора

На даний момент проводиться багато видів індукційних приладів, Але пристрій генератора створено так, що в них присутні однакові частини:

Електромагніт або постійний магніт, що виробляє магнітне поле.
Обмотка з індукує змінної ЕРС.

Щоб отримати найбільший магнітний потік, у всіх генераторах використовують спеціальну магнітну структуру, яка складається з двох сталевих сердечників.

Обмотки, що створюють магнітне поле, встановлені в пазах одного з сердечників, а обмотки, індуковані ЕРС - в пазах іншого. Один з сердечників - внутрішній - взаємодіє зі своєю обмоткою і крутиться навколо горизонтального або вертикального стрижня. Такий стрижень називається ротором. Нерухомий сердечник з обмоткою називається якорем (статором).

Відомості про апарат

Для оцінки функції синхронних генераторів застосовуються ті ж самі характеристики, які застосовуються в генераторах постійного струму. Тільки деякі умови розрізняються і доповнюються.

Головні характеристики синхронного генератора такі:

Холостий хід - це залежність ЕРС приладу від струмів збудження, одночасно є показником намагнічування магнітних ланцюгів машини.
Зовнішня характеристика - це залежність напруги пристрою від струмів навантаження. Напруга агрегату змінюється по-різному в залежності від збільшення навантаження при різних її видах. Причини, що викликають такі зміни, такі:

Падіння значення напруги на індуктивному і активному опорі обмоток пристрою. Збільшується в міру того, як збільшується навантаження приладу, тобто його струм.
Зміна ЕРС агрегату. Відбувається в залежності від реакції статора. При активних навантаженнях зменшення напруги буде викликано падінням напруги у всіх обмотках, тому що реакція статора тягне за собою збільшення ЕРС генератора. При активно-ємнісних видах навантаження ефект намагнічування викликає збільшення поточного значення напруги в порівнянні з номінальним показником.

Регулювальні характеристики синхронного генератора - це залежність струмів збудження від струмів навантаження. В процесі роботи синхронних агрегатів потрібно підтримувати постійну напругу на їх затискачах незалежно від характеру і величини навантажень. Цього нескладно досягти, якщо регулювати ЕРС генератора. Це можна зробити шляхом зміни струмів збудження автоматично в залежності від змін навантажень, тобто при активно-ємнісний навантаження потрібно зменшувати струм збудження для підтримки постійної напруги, А при активно-індуктивному і активної - збільшувати.

Потужність синхронного генератора визначається такими значеннями:

Відповідним напругою в електромережі.
Своєю ЕРС.
Кутом виміру.

Прилад змінного струму

Синхронний генератор змінного струму - це електромашина, що перетворює механічну обертальну енергію в електричну енергію змінних струмів. Потужні генератори таких струмів встановлюють:

гідрогенератор турбогенератор - на електростанціях;
прилади змінного струму порівняно невеликої потужності - в системах автономного енергопостачання (газотурбінна електростанція, дизельна електростанція) і в частотних перетворювачів (двигун-генератор).

В даний час випускається безліч типів таких приладів, але всі вони мають загальне визначення основних елементів:

якір (статор) - нерухомий;
крутиться навколо осі ротор.

У промислових генераторах великих розмірів обертається електромагніт, який є ротором. Одночасно з цим обмотки з навідні ЕРС, покладені в пази статора, залишаються нерухомими.

У таких пристроях, як малопотужний синхронний генератор, магнітне поле створюється обертовим постійним магнітом.

Види синхронних агрегатів

Існують наступні види синхронних генераторів:

Гідро - в ньому ротор має відзнаку за рахунок присутності явно виражених полюсів, застосовується при виробництві електроенергії, здійснює роботу на малих обертах.
Турбо - має відмінності неявнополюсним будовою генератора, виробляється від турбін різного виду, швидкість обертів досить висока, досягає близько 6000 оборотів в хвилину.
Компенсатор синхронний - даний агрегат поставляє реактивну потужність, Застосовується для підвищення якості електроенергії, щоб стабілізувати напругу.
Асинхронний агрегат подвійного живлення - пристрій генератора такого типу полягає в тому, що в ньому підключається як роторна, так і статорна обмотки від постачальника струмів з різною частотою. Створюється асинхронний графік роботи. Також він відрізняється стійкістю графіка роботи і тим, що перетворює різні струми фаз і використовується для вирішення завдань з вузькою спеціалізацією.
Двополюсний ударний агрегат - працює в графіці короткого замикання, впливає короткочасно, в мілісекундах. Також відчуває апарати з високою напругою.

різновиди агрегатів

Синхронний генератор (мотор) підрозділяється на кілька моделей, які призначені для різноманітних цілей:

Крокові (імпульсні) - застосовуються для приводів механізмів з циклом роботи старт-стоп або пристроїв постійної рушійної сили імпульсним керуючим сигналом (лічильників, стрічкопротяжних пристроїв, приводів верстатів з ЧПУ та ін.).
Безредукторні - для застосування в автономних системах.
Безконтактні - застосовуються для роботи в якості електростанцій на суднах морського і річкового флоту.
Гістерезисні - використовуються для лічильників часу, в інерційних електроприводах, в системах автоматичного управління;
Індукторні мотори - для постачання електроустановок.

Поділ за видом ротора

За родом приладу ротора пристрій генератора підрозділяється на:

Явнополюсное - з виступаючими або з явно вираженими полюсами. Дані ротори застосовуються в генераторах з тихим ходом, у яких швидкість обертання не перевищує 1000 оборотів в хвилину.
Неявнополюсного - це ротор з формами циліндра, у якого немає виступаючих полюсів. Дані якоря бувають двополюсними і чотириполюсні.

У першому випадку ротор складається з хрестовини, на якій закріплюють сердечники полюсів або обмотки збудження. По-другому - швидкохідні агрегати з числом оберти 1500 або 3000. Ротор зроблений у вигляді циліндра зі сталі досить високої якості з пазами, в них встановлюють обмотку збудження, що складається з окремих обмоток різної ширини.

Історія

Системи виробляють змінний струм були відомі в простих видах з часів відкриття магнітної індукції електричного струму. Ранні машини були розроблені такими піонерами, як Майкл Фарадей і Іполит Пікс.

Фарадей розробив «обертається трикутник», дія якого було багатополярним - кожен активний провідник пропускався послідовно через область, де магнітне поле було в протилежних напрямках. Перша публічна демонстрація найбільш сильною «альтернаторной системи» мала місце в 1886 році. Великий двофазний генератор змінного струму був побудований британським електриком Джеймсом Едвардом Генрі Гордоном в 1882 році. Лорд Кельвін і Себастьян Ферранті також розробили ранній альтернатор, який виробляв частоти між 100 і 300 герц. У 1891 році Нікола Тесла запатентував практичний «високочастотний» альтернатор (який діяв на частоті близько 15000 герц). Після 1891 року, були введені багатофазні альтернатори.

Принцип дії генератора заснований на дії електромагнітної індукції - виникненні електричної напруги в обмотці статора, що знаходиться в змінному магнітному полі. Воно створюється за допомогою обертового електромагніту - ротора при проходженні по його обмотці постійного струму. Змінна напруга перетвориться в постійне напівпровідникових випрямлячем.

Автомобільний генератор

Автомобільний генератор змінного струму. Приводний ремінь знятий.

Генератор змінного струму використовується на сучасних автомобілях для заряду батареї акумуляторів і для енергопостачання автомобільної електричної системи. В генераторах змінного струму не використовується комутатор, це дає велику перевагу над генераторами постійного струму: вони простіше, легше і дешевше. Автомобільні генератори змінного струму використовують набір випрямлячів (діодний міст) для перетворення змінного струму в постійний струм. Для виробництва постійного струму з низькими вібраціями, автомобільні генератори змінного струму мають трифазну обмотку і трифазний випрямляч.

Сучасні автомобільні генератори змінного струму мають вбудований в них регулятор напруги. Раніше встановлювалися регулятори напруги тільки аналогового вигляду. На даний момент реле регулятори перейшли на цифровий канал так звана CAN шина.

Морські генератори змінного струму

Морські генератори змінного струму в яхтах з відповідною адаптацією до солоно-водної навколишньому середовищу.

Безщіточні генератори змінного струму

Безщітковий генератор складається з двох генераторів на одному валу. Маленькі бесщеточние генератори можуть виглядати як одна одиниця, але дві частини легко ідентифікуються на великих генераторах. Велика частина з двох є основним генератором і менша є збудником. Збудник має стаціонарні котушки поля і обертового якоря (потужність котушок). Основний генератор використовує протилежні конфігурації з обертовим полем і стаціонарні котушки. Мостовий випрямляч (обертається випрямляч) монтується на пластину, прикріплену до ротора. Ні щітки, ні контактні кільця не використовуються, що скорочує число зношуються.

індукційний генератор

На відміну від інших генераторів, в основі роботи індукційного генератора лежить не обертається магнітне поле, а пульсуюче, інакше кажучи поле змінюється не в функції переміщення, а в функції часу, що в кінцевому рахунку (наведення ЕРС) дає такий же результат.

Конструкція індукційних генераторів передбачає розміщення і постійного поля і котушок для наведення ЕРС на статорі, ротор ж залишається вільним від обмоток, але обов'язково має Зубцову форму, так як вся робота генератора заснована на Зубцову гармониках ротора.

Генератори для малої енергетики

Для потужностей до 100 кВт широке застосування знайшли одне і трифазні генератори з збудженням від постійних магнітів. Застосування високоенергетичних постійних магнітів складу неодим-залізо-бор дозволило спростити конструкцію і значно зменшити розміри і вагу генераторів, що є критично важливим для малої вітроенергетики.

Конструкція генератора змінного струму

У найзагальнішому випадку, найбільш часто вживаний трифазний генератор змінного струму складається з явнополюсного ротора з однією парою полюсів (малопотужні спритні генератори) або 2 парами їх, розташованими хрестоподібно (найбільш поширені генератори потужностями до декількох сот кіловат. Така конструкція не тільки дозволяє більш раціонально використовувати матеріал, але і для промислової частоти змінного струму 50 Гц дає робочу частоту обертання ротора 1500 оборотів в хвилину, що добре узгоджується з тяговими оборотами дизельних двигунів цієї потужності), а також статора з 3 (в першому випадку) або 6 (в другому) силовими обмотками і полюсами. Напруга з силових обмоток і є те, що подається споживачу.

Ротор може бути виконаний на постійних магнітах тільки для дуже малопотужних генераторів, у всіх інших випадках він має намотування т.зв. обмотки збудження, тобто представляє з себе електромагніт постійного струму, живляться в обертовому роторі через щітково-колекторний вузол з простими кільцевими контактами, більш стійкими до зносу ніж розрізний ламельний колектор машин постійного струму.

У скільки-небудь потужному генераторі змінного струму з обмоткою збудження на роторі, неминуче постає питання - якої величини струм збудження подавати на котушку? Адже від цього залежить вихідна напруга такого генератора. І це напруга повинна підтримуватися в певних рамках, наприклад, 380 Вольт, незалежно від струму в ланцюзі споживачів, значна величина якого здатна також значно зменшувати вихідну напругу генератора. Крім цього, навантаження по фазах взагалі може бути дуже нерівномірною.

Це питання вирішується в сучасних генераторах, як правило введенням у вихідні ланцюга фаз генератора електромагнітних трансформаторів струму, з'єднаних вторинними обмотками трикутником або зіркою, і дають на виході перемінна напруга амплітудою одиниці - десятки вольт, строго пропорційне і узгоджене по фазі з величиною струму навантаження фаз генератора - чим більше споживаний в даний момент по даній фазі струм, тим більше напруга на виході відповідної фази відповідного токового трансформатора. Цим і досягається стабілізуючий і авторегулірующій ефект. Всі три регулюють фази з вторинних обмоток струмових трансформаторів далі заводяться на звичайний 3-фазний випрямляч з 6 напівпровідникових діодів, і на виході його виходить постійний струм потрібної величини, і подається на обмотку збудження ротора через щітково-колекторний вузол. Схема може бути доповнена реостатним вузлом для деякої свободи регулювання струму збудження.

У застарілих або малопотужних генераторах замість струмових трансформаторів застосовувалася система з потужних реостатів, з виокремлення робочого струму збудження за рахунок зміни падіння напруги на резисторі при зміні струму через нього. Ці схеми були менш точні і набагато менш економічні.

В обох випадках існує проблема появи початкової напруги на силових обмотках генератора в момент початку його роботи - дійсно, якщо порушення ще немає, то і току під вторинних обмотках струмових трансформаторів взятися нізвідки. Проблема, однак, вирішується тим що залізо ярма ротора володіє деякою здатністю до залишковим намагничиванию, ця залишкова намагніченість виявляється достатньою для збудження в силових обмотках напруги в декілька вольт, достатнього для самозбудження генератора і виходу його на робочі характеристики.

У генераторах з самозбудженням - серйозну небезпеку становить випадкова подача зовнішнього напруги промислової електричної мережі на силові обмотки статора. Хоча це не призводить до якихось негативних наслідків для самих обмоток генератора, потужне змінне магнітне поле від зовнішньої мережі ефективно розмагнічує статор, в результаті чого генератор втрачає здатність до самозбудження. В цьому випадку потрібно початкова подача напруги збудження від якогось зовнішнього джерела, наприклад, автомобільного акумулятора, іноді така процедура повністю виліковує статор, але в деяких випадках необхідність подачі зовнішнього збудження залишається назавжди.

Головний генератор змінного струму

Головний генератор складається з обертового магнітного поля, як було зазначено раніше, і нерухомою арматури (генераторні обмотки)

гібридні автомобілі

Див. також

посилання

Alternators. Integrated Publishing (TPub.com).
Wooden Low-RPM Alternator. ForceField, Fort Collins, Colorado, USA.

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.

Принцип роботи

В основі роботи трифазного генератора лежить закон Фарадея - закон електромагнітної індукції, Який свідчить, що електрорушійна сила буде обов'язково індукувати під обертається прямокутній рамці, яка встановлена \u200b\u200bміж 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.

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.

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.

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 струм 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:

електрогенератор - один зі складових елементів автономної електростанції, а також багатьох інших. По суті, він і є найважливішим елементом, без якого неможливе вироблення електричної енергії. Електрогенератор перетворює обертальну механічну енергію в електричну. Принцип його дії заснований на так званому явищі самоіндукції, коли в провіднику (котушці), що рухається в силових лініях магнітного поля виникає електрорушійна сила (ЕРС), яку можна (для кращого розуміння питання) назвати електричною напругою (хоча це і не одне і те ж ).

Складовими частинами електричного генератора є магнітна система (в основному використовуються електромагніти) і система провідників (котушок). Перша створює магнітне поле, а друга, обертаючись в ньому, перетворює його в електричне. Додатково в генераторі є ще й система відводу напруги (колектор і щітки, з'єднання котушок певним чином). Вона власне пов'язує генератор зі споживачами електричного струму.

Отримати електроенергію можна і самому, провівши найпростіший досвід. Для цього потрібно взяти два різнополюсних магніту або повернути два магніти різними полюсами один до одного, і помістити між ними металевий провідник у вигляді рамки. До її кінців підключити невелику (слабомощна) електричну лампочку. Якщо рамку почати обертати в ту або іншу сторону, лампочка почне світиться, тобто на кінцях рамки з'явилося електрична напруга, А через її спіраль потік електричний струм. Точно також відбувається в електрогенераторі, стій лише різницею, що в електрогенераторі складніша система електромагнітів і набагато складніше котушка з провідників, зазвичай мідних.

Електрогенератори розрізняються як за типом приводу, так і за видом вихідної напруги. За типом приводу, який приводить його в рух:

Турбогенератор - наводиться в рух за допомогою парової турбіни або газотурбінного двигуна. В основному використовуються на великих (промислових) електростанціях.
Гідрогенератор - наводиться в рух за допомогою гідравлічної турбіни. Застосовується також на великих електростанціях, що працюють за допомогою руху річковий і морський води.
Вітрогенератор - наводиться в рух за допомогою енергії вітру. Використовується як в маленьких (приватних) вітряних електростанціях, так і в великих промислових.
Дизель-генератор і бензо-генератор приводяться в рух відповідно дизельним і бензиновим двигуном.

По виду вихідного електричного струму:

Генератори постійного струму - на виході отримуємо постійний струм.
Генератори змінного струму. Бувають однофазні та трифазні, з однофазним і трифазним вихідним змінним струмом відповідно.

Різні типи генераторів мають свої конструктивні особливості і практично несумісні вузли. Об'єднує їх лише загальний принцип створення електромагнітного поля шляхом взаємного обертання однієї системи котушок відносно іншої або щодо постійних магнітів. Зважаючи на ці особливостей ремонт генераторів або їх окремих компонентів під силу тільки кваліфікованим фахівцям.

Для перетворення різних типів енергії в електричну, використовуються спеціальні пристрої. Одним з найбільш простих механізмів є генератор постійного струму, який можна купити в будь-якому магазині електротоварів або зібрати своїми руками.

Генератор постійного струму - це пристрій, який перетворює механічну енергію в електричну для подальшого використання в зовнішньому контурі. Джерелом механічної енергії в такому випадку може служити будь-який механічний зусилля: обертання спеціальної ручки, підключення двигуна до приладу. Потрібно відзначити, що переважна частина квартир і будинків в межах будь-якого міста забезпечується за допомогою саме таких генераторів, тільки промислового типу.

Фото - генератор постійного струму

Електричний генератор струму може діяти повністю протилежно. зворотне перетворення електричної енергії в механічну здійснюється за допомогою електродвигуна. Багато мотори оснащуються ручним (механічним) приводом, які при правильному підключенні можуть перетворити енергію і мережі в зворотному напрямку.

Принцип роботи і пристрій

Генератор постійного струму складається з двох основних частин - це статор і ротор. Інші деталі:

Корпус: зовнішня рама генератора. Найчастіше виготовлений з чавуну або сталі. Корпус забезпечує механічну міцність для всієї конструкції генератора (або електродвигуна). Він також передає магнітний потік, створюваний полюсами;
Магнітні полюси. З'єднуються з корпусом за допомогою гвинтів або болтів, на них розміщується обмотка;
Статор, остов або ярмо виготовляється з феромагнітних сплавів, на цю деталь встановлюється котушка збудження. Сердечники оснащені полюсами, які допомагають визначити напрямок потоку заряджених частинок. Саме магнітні наконечники утворюють магнітне поле, необхідне для роботи пристрою;
Ротор: якір генератора. Сердечник збирається з окремих сталевих пластин, це допомагає збільшити ККД генератора і зменшити утворення вихрових струмів. При установці пластин утворюються западини, в які намотується обмотка якоря або обмотка самозбудження;
Комутатор і щітки. Щітки виготовляються з графіту, при цьому їх в генераторі як мінімум дві. Дізнатися число щіток можна за допомогою підрахунку полюсів - цей показник ідентичний.

Фото - конструкція якоря постійного генератора

Для з'єднання висновків контуру використовуються колекторні пластини, їх виробляються з міді, яка відома, як відмінний провідник електричних сигналів.

Принцип дії генератора постійного струму базується на формулі:

Згідно з ним, коли провідник рухається в магнітному полі (що дозволяє скоротити магнітні силові лінії), ЕРС індукції динамічно проводиться в провіднику. Величина генерується ЕРС може бути задана за допомогою рівняння генератора постійного струму.

Однією з основних функцій пристрою для перетворення змінного струму є генерування ЕРС в постійний струм. Напрямок генерується ЕРС буде змінюватися через кожен провідник, через який енергія проходить при обертанні ротора. За допомогою комутатора, на виході генератора утворюється постійний потік заряджених частинок. Вихідний сигнал при цьому має ось такий вигляд:

Фото - вихідний сигнал генератора постійного струму

типи

Існують такі типи генераторів постійного струму: з самозбудженням і працюють за принципом незалежної включення (схема нижче). Способи збудження залежать від типу живлення пристрою. Самозбуджується електрогенератор працює від зовнішніх джерел, це може бути акумуляторна батарея або вітрогенератор. Також зовнішня система збудження часто реалізовується на магнітах (в основному на пристроях з низькою потужністю, до декількох десятків ват).

Фото - схема генератора з незалежним включенням

порушення незалежного генератора проводиться за рахунок живлення від обмотки приладу. Ці пристрої також діляться на види:

Шунтові або паралельного збудження;
Послідовні.

Перші відрізняються паралельним включенням обмотки якоря з обмоткою збудження, другі, відповідно, послідовним підключенням цих деталей.

якірна реакція

Це досить часте явище в режимі холостого ходу генератора. Воно характеризується накладенням результуючих магнітних полів статором і ротором, що знижує напругу і зменшує магнітне поле. Внаслідок, падає електрорушійна сила пристрою, спостерігаються перебої в роботі, синхронний генератор навіть може перегрітися або спалахнути через іскор, які з'являються від неправильного тертя щіток.

Фото - полюси генератора

При цій несправності можна зробити наступне:

Компенсувати магнітне поле за допомогою додаткових полюсів. Це допоможе впоратися з падінням цієї характеристики в окремих точках схеми;
Часто ремонт здійснюється простим зрушенням колекторних щіток.

призначення

На відміну від генераторів змінного струму, пристрої з постійним типом електроенергії потребують джерелі безперебійного живлення, постійно направляє струм DC в обмотку якоря. Через це область застосування таких приладів досить вузькоспеціалізована, в даний момент вони мало де використовуються.

Фото - принцип роботи генератора

Часто їх використовують для харчування електричного транспорту в містах. Також генератори постійного струму застосовують для роботи електричного автомобіля, мотоцикла або як суднові збудники або зварювальні інвертори. Вони застосовуються як тихохідні двигуни для вітряків.

Генератор дизельний постійного струму може використовуватися як електродвигун для потужних промислових машин (тяговий трактор, комбайн та інші) і тахогенератор. При цьому для управління трактора потрібно потужний агрегат, у якого технічні характеристики не поступаються показникам 300 - 400 кВт. При цьому дизель може замінити також газ.

Фото - пристрій автомобільного генератора

Генератор постійного струму має наступні характеристики (розрахунок проводиться при n \u003d const):

Холостий хід Е \u003d f (iв)
Формула для послідовного збудження U \u003d f (I)
Паралельне збудження U \u003d f (I)

Дослідження показує, що характеристики можна розрахувати і виходячи з n \u003d 0.

Стандартні показники Ви можете знайти в паспорті приладу, причому вони часто відхиляються на кілька відсотків (можлива похибка також вказується в інструкції до генератора). Саморобні генератори можуть мати відмінні характеристики від представлених, підібрати необхідні дані можна за допомогою довідників. Перевірити їх можна методом вимірювання наявних параметрів, є різні способи, Що залежать від типу генератора.

Переваги генератора постійного струму:

На відміну від приладу змінного типу, не втрачає енергію на гістерезис, а також на вихрових токах;
Може працювати в екстремальних умовах;
Має відносно легку вагу і невелику конструкцію;

У такого пристрою є і недоліки. Головним є необхідність в зовнішньому джерелі живлення. Але іноді ця особливість використовується як регулятор електричної машини.

Купити генератори постійного струму можна в інтернет-магазинах, на імпортних сайтах, а також на заводах і ринках. Продаж також проводиться з рук, але не рекомендуємо використовувати колишні у вживанні електричні прилади. Вартість залежить від призначення і потужності приладу. Ціна на 4ГПЕМ варіюється в межах 30 000 рублів, а ПМ-45 - 60 000. При покупці повинна бути проведена презентація роботи.