Как устроен генератор постоянного тока – советы электрика

В чем секрет работы генератора постоянного тока: устройство и его принцип действия?

Генератор постоянного тока – это электрическая машина, производящая напряжение постоянной величины.

За этим вполне банальным определением кроется очень сложное устройство, являющееся практически совершенством технической мысли. Ведь с момента изобретения в конце XIX века устройство генератора постоянного тока не претерпело существенных изменений.

Никакая энергия не возникает просто так, ниоткуда. Она — всегда порождение другой силы. Это касается и электрического тока. Чтобы он возник, нужно магнитное поле, позволяющее использовать эффект электромагнитной индукции — возбуждение ЭДС во вращающемся проводнике.

Принцип работы генератора постоянного тока

Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами. На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения.

Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит.

Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами.

Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.

Обратите внимание

Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.

В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора.

Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря.

Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.

Выясняем, как устроен агрегат

Как любая электрическая машина, генератор постоянного тока состоит из якоря и статора.

Якорь собирается из стальных пластин с углублениями, в которые укладываются обмотки. Их концы подсоединяются к коллектору, состоящему из медных пластин, разделенных диэлектриком. Коллектор, якорь с обмотками и вал электрической машины после сборки становятся единым целым.

Статор генератора является одновременно и его корпусом, на внутренней поверхности которого закрепляется несколько пар постоянных или электрических магнитов. Обычно используются электрические, сердечники которых могут быть отлиты вместе с корпусом (для машин малой мощности) или набраны из металлических пластин.

Также на корпусе предусматривается место для крепления токосъемных щеток.

В зависимости от количества полюсов магнитов на статоре меняется и количество графитовых элементов. Сколько пар полюсов, столько и щеток.

Типы подключения электрических магнитов статора

Генераторы постоянного тока различаются по типу подключения электрических магнитов статора. Они могут быть:

  • с независимым возбуждением;
  • параллельным;
  • последовательным.

При независимом возбуждении электрические магниты статора подключаются к автономному источнику постоянного тока. Обычно это делается через реостат. Достоинством такой схемы является возможность регулировки генерируемой электрической мощности в широких пределах. Недостатком – необходимость иметь дополнительный источник питания.

Остальные два способа являются частными случаями самовозбуждения генератора, которое возможно при небольшом остаточном магнетизме статора. При параллельной работе генератора постоянного тока электромагниты статора питаются частью генерируемого напряжения. Это самая распространенная схема.

При последовательном возбуждении цепь электромагнитов включается последовательно с нагрузочной цепью якоря. Величина тока, протекающего по электромагнитам, существенно зависит от нагрузки генератора. Поэтому такая схема используется только для подключения тяговых двигателей постоянного тока, которые при торможении переходят в режим генерации.

Применяется и смешанная схема подключения обмотки возбуждения – параллельно-последовательная. Для этого на каждом полюсе электромагнита должно быть две изолированные обмотки (включаемая последовательно обычно состоит всего из двух–трех витков).

Такие электрические машины применяются в том случае, если требуется ограничить ток короткого замыкания в нагрузке. Например, в мобильных сварочных агрегатах.

Наличие коллекторно-щеточного узла существенно усложняет конструкцию электрической машины. Кроме того, передача генерируемой энергии через него осуществляется с большими потерями и физическими нагрузками. Поэтому, там где это возможно, машины постоянного тока заменяют асинхронными генераторами с выпрямительным мостом. Таковы, например, все автомобильные источники электроэнергии.

Устройство и принцип работы генератора постоянного тока на видео

Источник: http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/generator/postoyannogo-toka.html

Генератор постоянного тока — обзор конструкций, а также их характеристика. Инструкция как сделать своими руками в домашних условиях

Современный окружающий нас мир трудно представить без электрической энергии. Одними из устройств, для производства с детства привычного нам электричества, и являются генераторы разных типов. Рассмотрим устройство генератора постоянного тока.

Любой генератор является механизмом, для преобразования любого вида механической энергии в электрическую. Любое механическое усилие, будь то рычаг, электрический или бензиновый двигатель, служит источником энергии. А подведение этого источника к генератору приводит к выработке им электрического тока.

Основное отличие от генераторов переменного тока заключается в необходимости присутствия аккумулятора или ИБП. Это значительно сужает их применение в промышленности и бытовой сфере.

В последнее время, в связи с повсеместным развитием электротранспорта их используют в качестве источника питания для электромобилей, погрузчиков, троллейбусов и прочего автотранспорта.

К достоинствам можно отнести малые габариты и вес, отсутствие потерь мощности на вихревых токах и малую зависимость от климатических условий. Чтобы понять, что представляет из себя  это устройство, достаточно взглянуть на фото генератора постоянного тока.

Конструкция генератора

Рассмотрим, что представляет собой генератор постоянного тока. Во-первых, это изготовленный из прочной стали или чугуна корпус устройства. По корпусу также проходит магнитное поле, создаваемое полюсами генератора. Во-вторых, это ротор и статор.

На ферромагнитный статор закрепляется катушка возбуждения. Направление магнитного потока определяют сердечники статора, оснащённые полюсами.

Важно

На металлические пластины сердечника наматывают медную или обмедненную обмотку – обмотку самовозбуждения. Количество щеток генератора, изготавливаемых из графита, зависит от количества полюсов на нем, как минимум две. Конструкцию генератора мы можем наглядно рассмотреть на рисунке.

Вывод контура генератора соединяются с помощью коллекторных пластин. Пластины делаются из доступного и хорошего проводника электрического тока – меди, а разделяются между собой диэлектриком.

Принцип действия

Принцип действия генератора постоянного тока, как и любого другого устройства похожего типа основан на знакомого нам со школы явления электромагнитной индукции и появление в устройстве электродвижущей силы – ЭДС.

Вспомним школьную физику: если к проводнику с вращающимся внутри него постоянным магнитом присоединить какую-либо нагрузку, то в ней появится переменный ток.

Такое возможно из-за того, что поменялись местами магнитные полюса самого магнита.

Чтобы получить ток постоянный необходимо присоединять точки подключения нагрузки синхронно со скоростью вращения магнита. Для этого и предназначен в генераторе коллектор, закреплённый на роторе и крутящийся с той же частотой.

Снимается полученная в результате всего этого процесса энергия с помощью графитных щёток, обладающих хорошей проводимостью и достаточно низким трением. Когда происходит переключения пластин коллектора ЭДС равна нулю, но полярность ее не меняется, за счёт переподключения на другой проводник.

Классификация

Первый класс это устройства, где обмотка питается непосредственно от якоря. Его можно подразделить на последовательно, параллельное и смешанное возбуждение. Второй класс подразделяется на электромагнитное и магнитоэлектрическое возбуждение.

Способы возбуждения

За счёт использования в устройствах малой мощности постоянных магнитов получается магнитное возбуждение. Соответственно при использовании электромагнитов имеем электромагнитное. Данный способ нашёл широкое применение при производстве генераторов такого типа.

Ещё способы возбуждения генераторов постоянного тока зависят от назначения нужного нам генератора и от того, каким способом подключим обмотку. Если подключить обмотку через специальный реостат к внешнему истоку тока, тогда имеем независимое возбуждение. Такие генераторы находят широкое применение в электрохимическом производстве.

При подключении обмотки через все тот же реостат к клемам самого генератора, получим параллельное возбуждение. Большим плюсом генераторов с таким типом возбуждения является его защита от короткого замыкания, обусловленного все тем же способом возбуждения.

Совет

Если обмотку подключить последовательно к якорю, то получится последовательное возбуждение. При таком способе подключения наблюдается сильная зависимость изменения напряжения от величины подключённой нагрузки.

Подключение проводят таким образом, чтобы создавались магнитные потоки в одном векторе. Число витков при таком подключение в обмотках рассчитывается так, чтобы падение напряжение на одной обмотке компенсировалось другой.

Технические характеристики

Под основными техническими характеристиками генераторов можно понимать следующие величины. Это ЭДС генератора. Непосредственно с ЭДС любого генератора напрямую связана его полная электрическая мощность, которая ей прямопропорциональна.

Полная мощность возрастает при увеличении количества полюсов и частоты оборотов якоря. Полезная же мощность, передаваемая на подключённое внешнее устройство, равна произведению выходного тока на выходное напряжение.

Основная характеристика любого производящего что-либо устройства, в том числе и нашего генератора это КПД. Если генератор выключить, а потом включить, то его КПД будет уменьшаться, в связи с увеличением затрат энергии на нагрев обмотки. Различают электрический КПД и промышленный.

При таком подключении, причём желательно через автомат и вольтметр, добиваются равномерного распределения нагрузки между работающими генераторами. При увеличении потребления внешней нагрузки, в работу включается второй генератор, тем самым регулируя обороты первого и выравнивая напряжение.

При использовании генераторов со смешанным возбуждением происходит автоматическая регулировка характеристик работающих вместе генераторов, повышается стабильность работы.  Это возможно из-за того, что в таких генераторах есть уравнительный провод, проходящий между отрицательными или положительными щётками. Именно эта шина и делает работу таких генераторов устойчивой.

Фото генераторов постоянного тока

Источник: http://electrikmaster.ru/generator-postoyannogo-toka/

Генератор постоянного тока: принцип действия, устройство

Для преобразования различных типов энергии в электрическую, используются специальные устройства. Одним из наиболее простых механизмов является генератор постоянного тока, который можно купить в любом магазине электротоваров или собрать своими руками.

Характеристики

Генератор постоянного тока – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую для дальнейшего использования во внешнем контуре.

Источником механической энергии в таком случае может служить любое механическое усилие: вращение специальной ручки, подключение двигателя к прибору.

Нужно отметить, что подавляющая часть квартир и домов в черте любого города снабжается при помощи именно таких генераторов, только промышленного типа.

Фото – генератор постоянного тока

Электрический генератор тока может действовать полностью противоположно. Обратное преобразование электрической энергии в механическую осуществляется посредством электродвигателя. Многие моторы оснащаются ручным (механическим) приводом, которые при правильном подключении могут преобразовать энергию и сети в обратном направлении.

Читайте также:  Соединение проводов скруткой - советы электрика

Принцип работы и устройство

Генератор постоянного тока состоит из двух основных частей – это статор и ротор. Прочие детали:

  1. Корпус: внешняя рама генератора. Зачастую изготовлен из чугуна или стали. Корпус обеспечивает механическую прочность для всей конструкции генератора (или электродвигателя). Он также передает магнитный поток, создаваемый полюсами;
  2. Магнитные полюсы. Соединяются с корпусом при помощи винтов или болтов, на них размещается обмотка;
  3. Статор, остов или ярмо изготавливается из ферромагнитных сплавов, на эту деталь устанавливается катушка возбуждения. Сердечники оснащены полюсами, которые помогают определить направление потока заряженных частиц. Именно магнитные наконечники образовывают магнитное поле, необходимое для работы устройства;
  4. Ротор: якорь генератора. Сердечник собирается из отдельных стальных пластин, это помогает увеличить КПД генератора и уменьшить образование вихревых токов. При установке пластин образуются впадины, в которые наматывается обмотка якоря или обмотка самовозбуждения;
  5. Коммутатор и щетки. Щетки изготавливаются из графита, при этом их в генераторе как минимум две. Узнать число щеток можно при помощи подсчета полюсов – этот показатель идентичен.

Фото – конструкция якоря постоянного генератора

Для соединения выводов контура используются коллекторные пластины, их производятся из меди, которая известна, как отличный проводник электрических сигналов.

Принцип действия генератора постоянного тока базируется на формуле:

e = B*l*v

Согласно ему, когда проводник движется в магнитном поле (что позволяет сократить магнитные силовые линии), ЭДС индукции динамически производится в проводнике. Величина генерируемого ЭДС может быть задана при помощи уравнения генератора постоянного тока .

Одной из основных функций устройства для преобразования переменного тока является генерирование ЭДС в постоянный ток. Направление генерируемого ЭДС будет меняться через каждый проводник, через который энергия проходит при вращении ротора. При помощи коммутатора, на выходе генератора образуется постоянный поток заряженных частиц. Выходной сигнал при этом имеет вот такой вид:

Фото – выходной сигнал генератора постоянного тока

Типы

Существуют такие типы генераторов постоянного тока: с самовозбуждением и работающие по принципу независимого включения (схема ниже). Способы возбуждения зависят от типа питания устройства.

Самовозбуждающийся электрогенератор работает от наружных источников, это может быть аккумуляторная батарея или ветрогенератор.

Также внешняя система возбуждения часто реализовывается на магнитах (в основном на устройствах с низкой мощностью, до нескольких десятков ватт).

Фото – схема генератора с независимым включением

Возбуждение независимого генератора производится за счет питания от обмотки прибора. Эти устройства также делятся на виды:

  1. Шунтовые или параллельного возбуждения;
  2. Последовательные.

Первые отличаются параллельным включением обмотки якоря с обмоткой возбуждения, вторые, соответственно, последовательным подключением этих деталей.

Якорная реакция

Это довольно частое явление в режиме холостого хода генератора. Оно характеризуется наложением результирующих магнитных полей статором и ротором, что снижает напряжение и уменьшает магнитное поле.

Вследствие, падает электродвижущая сила устройства, наблюдаются перебои в работе, синхронный генератор даже может перегреться или загореться из-за искр, которые появляются от неправильного трения щеток.

Фото – полюсы генератора

При этой неисправности можно сделать следующее:

  1. Компенсировать магнитное поле при помощи дополнительных полюсов. Это поможет справиться с падением этой характеристики в отдельных точках схемы;
  2. Часто ремонт осуществляется простым сдвигом коллекторных щеток.

Назначение

В отличие от генераторов переменного тока, устройства с постоянным типом электроэнергии нуждаются в источнике бесперебойного питания, постоянно направляющего ток DC в обмотку якоря. Из-за этого область применения таких приборов довольно узкоспециализированная, в данный момент они мало где используются.

Фото – принцип работы генератора

Часто их используют для питания электрического транспорта в городах. Также генераторы постоянного тока применяют для работы электрического автомобиля, мотоцикла или как судовые возбудители или сварочные инверторы. Они применяются как тихоходные двигатели для ветряков.

Генератор дизельный постоянного тока может использоваться как электродвигатель для мощных промышленных машин (тяговый трактор, комбайн и прочие) и тахогенератор. При этом для управления трактора требуется мощный агрегат, у которого технические характеристики не уступают показателям 300 – 400 кВт. При этом дизель может заменить также газ.

Фото – устройство автомобильного генератора

Генератор постоянного тока имеет следующие характеристики (расчет производится при n=const):

  1. Холостой ход Е=f(iв)
  2. Формула для последовательного возбуждения U=f(I)
  3. Параллельное возбуждение U=f(I)

Исследование показывает, что характеристики можно рассчитать и исходя из n=0.

Стандартные показатели Вы можете найти в паспорте прибора, причем они часто отклоняются на несколько процентов (возможная погрешность также указывается в инструкции к генератору).

Самодельные генераторы могут иметь отличные характеристики от представленных, подобрать необходимые данные можно при помощи справочников.

Проверить их можно методом измерения имеющихся параметров, есть разные способы, зависящие от типа генератора.

Достоинства генератора постоянного тока:

  1. В отличие от прибора переменного типа, не теряет энергию на гистерезисе, а также на вихревых токах;
  2. Может работать в экстремальных условиях;
  3. Имеет относительно легкий вес и небольшую конструкцию;

У такого устройства есть и недостатки. Главным является необходимость во внешнем источнике питания. Но иногда данная особенность используется как регулятор электрической машины.

Купить генераторы постоянного тока можно в интернет-магазинах, на импортных сайтах, а также на заводах и рынках.

Продажа также производится с рук, но не рекомендуем использовать бывшие в употреблении электрические приборы. Стоимость зависит от назначения и мощности прибора.

Цена на 4ГПЭМ варьируется в пределах 30 000 рублей, а ПМ-45 – 60 000. При покупке должна быть произведена презентация работы.

Источник: https://www.asutpp.ru/generator-postoyannogo-toka.html

Генератор постоянного тока: устройство и принцип действия

Одним из наиболее распространенных электрических в является р постоянного тока, принцип действия которого основан на таких понятиях, как электромагнитная сила и индукция. Согласно принципу обратимости электрических машин, данное во, в конкретных условиях, может выполнять функцию и ра и электродвигателя.

Составные части ра

р постоянного тока состоит из двух основных частей – якоря и станины, где расположены электромагниты. На внутренней стороне станины устанавливаются сердечники полюсов, концы которых имеют полюсные наконечники. С помощью наконечников, магнитная индукция более равномерно распределяется по окружности якоря.

На сердечники надеваются катушки, входящие в состав обмотки возбуждения. Сама станина играет роль замыкающей части. Здесь расположены еще и дополнительные полюса, которые находятся между главными полюсами. Их катушки имеют последовательное соединение с якорем. Дополнительные полюса позволяют избежать появления искр на щетках коллектора, что значительно улучшает коммутацию.

Вращающаяся часть называется ротором или якорем, имеющим цилиндрическую форму. Материалом для него служит листовая электротехническая сталь, толщиной до 1 мм.

В пазах якоря размещена обмотка, которая соединяется в цепь с коллектором, установленным на якорном валу. Коллектор представляет собой ряд медных пластин, изолированных между собой.

Коллектор взаимодействует с угольными или медными щетками, неподвижно установленными в специальных щеткодержателях.

Принцип действия

р постоянного тока содержит две электрические цепи –якоря и возбуждения. С помощью постоянного тока, проходящего через цепь возбуждения и обмотку возбуждения, происходит создание основного магнитного поля.

В том случае, когда у ра не два полюса, а четыре, то для обмотки якоря необходимо четыре щетки, попарно соединенные между собой. С помощью этих щеток обмотка разделяется на параллельные ветви, в количестве двух пар.

Когда к первичному двигателю прикладывается посторонняя механическая сила, происходит возбуждение магнитного поля и в якоре появляется электродвижущая сила. После этого, с помощью коллектора и щеток, постоянный ток уходит к внешней цепи.

Обратите внимание

В этом случае во работает в качестве ра. Когда к якорю и обмотке возбуждения подключается постоянное напряжение, то проходящий через обмотку электрический ток, взаимодействует с полем, создавая вращающий момент, который приводит якорь в движение.

В таком варианте, функционирует как электродвигатель.

Источник: https://electric-220.ru/news/generator_postojannogo_toka_princip_dejstvija/2013-06-14-398

Как работает и устроен генератор тока

Август 12, 2014

31053 просмотров

Генератор тока— это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Они могут генерировать как постоянный, так и переменный ток.

До второй половины XX века на автотранспорте применялись генераторы постоянного тока. Затем широкое распространение получили полупроводниковые диоды, которые позволяли выпрямить переменный ток или сделать его постоянным. Поэтому и в этой сферы генераторы постоянного тока заменили более надежные и компактные трехфазные генераторы переменного тока.

В прошлой статье Я подробно рассмотрел вопросы работы электродвигателя, сейчас будут изложены общие принципы работы  и устройства генератора тока. Я не буду подробно останавливаться на машинах постоянного тока, потому что в быту, гаражах и на автотранспорте они сегодня не применяются. Они лишь широко используются в городском электротранспорте: троллейбусах и трамваях .

Принцип действия генератора тока

Генератор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея— электродвижущая сила (ЭДС) индуцируется в прямоугольном контуре (проволочной рамке), вращающимся в однородном вращающемся магнитном поле.

ЭДС также возникает в неподвижной прямоугольной рамке, если в ней вращать магнит.

Простейший генератор представляет собой прямоугольную рамку, размешенную между 2 магнитами с разными полюсами. Для того что бы снять с вращающейся рамки напряжение используются токосъемные кольца.На практике же используются электромагниты, которые представляют собой катушки индуктивности или обмотки из медного провода в электроизоляционном лаке.

При прохождении  электрического тока по обмоткам, они начинают обладать электромагнитными свойствами. Для их возбуждения необходим дополнительный источник тока- в автомобилях это аккумуляторная батарея.

В бытовых электростанциях возбуждение при заводке происходит в результате самовозбуждения или от дополнительного маломощного генератора постоянного тока, который приводится в движение валом генератора.

По принципу работы генераторы могут быть синхронными или асинхронными.

  1. Асинхронные генераторы конструктивно просто устроены и недороги в изготовлении, более устойчивы к токам короткого замыкания и перегрузок. Асинхронный электрогенератор идеально подходит для питания активной нагрузки: ламп накаливания, электронагревателей, электроники, электрических конфорок и т. д. Но даже кратковременная перегрузка для них недопустима, поэтому при подключении электродвигателей, не электронного типа сварочного аппарата, электроинструмента и других индуктивных нагрузок- запас по мощности должен быть минимум трехкратным, а лучше четырехкратным.
  2. Синхронный генератор прекрасно подойдет для индуктивных потребителей с высокими значениями пусковых токов. Они способны в течении одной секунды выдерживать пятикратную токовую перегрузку.

Устройство генератора переменного тока

Для примера рассмотрения устройства возьмем автомобильный трехфазный генератор.

Автомобильный генератор состоит из корпуса и двух крышек с отверстиями для вентиляции. Ротор вращается в 2 подшипниках и приводится в движение при помощи шкива. По своей сути ротор является электромагнитом, состоящий из одной обмотки.

Ток на нее подается при помощи двух медных колец и графитовых щеток, которые соединены с электронным реле-регулятором. Оно отвечает за то, что бы выдаваемое напряжение генератором всегда было в допустимыми пределах 12 Вольт с допустимыми отклонениями и не зависело от частоты вращения шкива.

Читайте также:  Подключение трехфазного узо - советы электрика

Реле-регулятор может быть как встроено в корпус генератора, так и находится за его пределами.

Статор состоит из трех медных обмоток, соединенных между собой в треугольник. К точкам их соединения подключен выпрямительный мост из 6 полупроводниковых диодов, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное.

Бензиновый электрогенератор состоит из  двигателя и приводящего им в движение на прямую- генератора тока, который может быть как синхронного, так и асинхронного типа.

Двигатель оснащен системами: запуска, впрыска топлива, охлаждения, смазки, стабилизации оборотов. Вибрацию и шум поглощают глушитель, виброгасители и амортизаторы.

Блок автоматики и управления следит за работой электростанции и  при необходимости корректирует и защищает в аварийных ситуациях.

В более дешевых электростанциях происходит ручной запуск, а в более дорогих- автозапуск при помощи стартера и аккумуляторной батареи.

Более подробно об электростанциях Вы сможете узнать из нашей следующей статьи «Как выбрать электростанцию для дома или гаража».

Источник: http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/princip-ustrojstvo-generatora.html

Принцип работы генератора. Принцип работы генератора постоянного тока :

Генератор – это устройство, которое производит продукт, вырабатывает электроэнергию либо создает электромагнитные, электрические, звуковые, световые колебания и импульсы. В зависимости от функций их можно разделить на виды, которые мы рассмотрим далее.

Генератор постоянного тока

Для того чтобы понять принцип работы генератора постоянного тока, нужно выяснить его основные характеристики, а именно зависимости главных величин, которые и определяют работу устройства в применяемой схеме возбуждения.

Основной величиной является напряжение, на которое влияет скорость вращения генератора, токовозбуждения и нагрузки.

Основной принцип работы генератора постоянного тока зависит от воздействия раздела энергии на магнитный поток основного полюса и, соответственно, от получаемого с коллектора напряжения при неизменном положении щеток на нем.

У аппаратов, которые оснащены добавочными полюсами, элементы располагаются таким образом, чтобы токораздел полностью совпадал с геометрической нейтральностью.

Благодаря этому, он будет смещаться по линии вращения якоря в положение оптимальной коммутации с последующим закреплением щеткодержателей в таком положении.

Генератор переменного тока

Принцип работы генератора переменного тока основан на превращении механической в электроэнергию благодаря вращению проволочной катушки в созданном магнитном поле. Это приспособление состоит из неподвижного магнита и проволочной рамки.

Каждый из ее концов соединяется между собой при помощи контактного кольца, которое скользит по электропроводной угольной щетке.

За счет такой схемы электрический индуцированный ток начинает переходить к внутреннему контактному кольцу в тот момент, когда половина рамки, соединяющаяся с ним, проходит мимо северного полюса магнита и, наоборот, к внешнему кольцу в тот момент, когда другая часть проходит мимо северного полюса.

Важно

Самый экономичный способ, на котором основывается принцип работы генератора переменного тока, является сильная выработка. Это явление получается за счет использования одного магнита, который вращается относительно нескольких обмоток.

Если его вставить в проволочную катушку, он начнет индуцировать электрический ток, таким образом будет заставлять стрелку гальванометра отклонятся в сторону от положения «0».

После того как магнит будет вынут из кольца, ток поменяет свое направление, а стрелка прибора начнет отклоняться в другую сторону.

Автомобильный генератор

Чаще всего его можно отыскать на передней части двигателя, основная часть работы заключается во вращении коленчатого вала. Новые машины могут похвастаться гибридным типом, который также выполняет и роль стартера.

Принцип работы автомобильного генератора заключается во включении зажигания, при котором ток движется по контактным кольцам и направляется к щелочному узлу, а после переходит на перемотку возбуждения. В результате такого действия будет образовано магнитное поле.

Совместно с коленчатым валом начинает свою работу ротор, который и создает волны, пронизывающие обмотку статора. Переменный ток начинает появляться на выходе перемотки.

При работе генератора в режиме самовозбуждения частота вращения увеличивается до определенного значения, затем в выпрямительном блоке начинает меняться переменное напряжение на постоянное.

В конечном итоге устройство будет обеспечивать потребителей необходимым электричеством, а аккумулятор – током.

Принцип работы автомобильного генератора состоит в изменении скорости коленчатого вала либо смены нагрузки, при которой включается регулятор напряжения, он управляет временем при включении перемотки возбуждения.

В момент уменьшения внешних нагрузок либо увеличения вращения ротора период включения обмотки возбуждения значительно сокращается.

Совет

В тот момент, когда ток увеличивается настолько, что генератор прекращает справляться, приступает к работе АКБ.

У современных автомобилей на панели приборов находится контрольная лампочка, которая и оповещает водителя про возможные отклонения в генераторе.

Электрический генератор

Принцип работы электрического генератора заключается в переработке энергии механической на электрическое поле. Основными источниками такой силы могут быть вода, пар, ветер, двигатель внутреннего сгорания.

Принцип работы генератора основывается на совместном взаимодействии магнитного поля и проводника, а именно в момент вращения рамки ее начинают пересекать линии магнитной индукции, и в это время появляется электродвижущая сила.

Она заставляет ток протекать по рамке при помощи контактных колец и вливаться во внешнюю цепь.

Инвентарные генераторы

На сегодняшний день становится очень популярным инверторный генератор, принцип работы которого заключается в создании автономного источника питания, производящего высококачественную электроэнергию.

Такие приборы применяют как временные, а также постоянные источники питания. Чаще всего они используются в больницах, школах и иных учреждениях, где не должны присутствовать даже малейшие скачки напряжения.

Всего этого можно добиться, используя инверторный генератор, принцип работы которого основан на постоянстве и проходит по такой схеме:

  1. Выработка высокочастотного переменного тока.
  2. Благодаря выпрямителю преобразуется полученный ток в постоянный.
  3. Затем образуется накопление тока в аккумуляторах и стабилизируется колебания электроволн.
  4. При помощи инвертора постоянная энергия меняется на переменный ток нужного напряжения и частоты, а затем поступает к пользователю.

Дизельный генератор

Принцип работы дизель-генератора заключается в преобразовании энергии топлива в электроэнергию, основные действия которого заключаются в следующем:

  • при попадании в дизель топлива оно начинает сгорать, после чего трансформируется из химической в тепловую энергию;
  • благодаря наличию кривошипно-шатунного механизма тепловая сила преобразуется в механическую, это все происходит в коленчатом вале;
  • полученная энергия при помощи ротора превращается в электрическую, которая и необходима на выходе.

Синхронный генератор

Принцип работы синхронного генератора основан на одинаковой чистоте вращения магнитного поля статора и ротора, который и создает вместе с полюсами магнитное поле, и оно пересекает обмотку статора. В этом агрегате ротор – постоянный электромагнит, число полюсов которого может начинаться от 2-х и выше, но кратным они должны быть 2-м.

При запуске генератора ротор создает слабое поле, но после увеличения оборотов начинает появляться большая сила в обмотке возбуждения. Получаемое напряжение через автоматический блок регулировки поступает на устройство и контролирует выходное напряжение за счет изменений в магнитном поле.

Основной принцип работы генератора заключается в высокой стабильности исходящего напряжения, а недостатком является существенная возможность перегрузок по току.

Еще к негативным качествам можно добавить присутствие щеточного узла, который все равно в определенное время придется обслуживать, а это само собой влечет дополнительные финансовые затраты.

Асинхронный генератор

Принцип работы генератора заключается в постоянном нахождении в режиме торможения с ротором, который вращается с опережением, но все-таки в той же ориентации, что и магнитное поле у статора.

В зависимости от используемого типа обмотки ротор может быть фазным или короткозамкнутым. Созданное при помощи вспомогательной обмотки вращающееся магнитное поле начинает индуцировать его на роторе, которое и вращается вместе с ним. Частота и напряжение на выходе напрямую зависит от количества оборотов, так как магнитное поле не регулируется и остается неизменным.

Электрохимический генератор

Также существует электрохимический генератор, устройство и принцип работы которого заключаются в выработке из водорода электрической энергии в автомобиле для его движения и питания всех электроприборов. Этот аппарат является химическим источником тока, так как он производит энергию за счет прохождения реакции кислорода и водорода, который для выработки топлива используется в газообразном состоянии.

Генератор акустических помех

Принцип работы генератора акустических помех заключается в защите организаций и физических лиц от прослушивания переговоров и различного рода мероприятий. За ними можно проследить через оконные стекла, стены, системы вентиляции, отопительные трубы, радиомикрофоны, проводные микрофоны и устройства лазерного съема полученной акустической информации с окон.

Поэтому фирмы очень часто для защиты своей конфиденциальной информации используют генератор, устройство и принцип работы которого заключается в настройке аппарата на заданную частоту, если она известна, либо на определенный диапазон. Затем создается универсальная помеха в виде шумового сигнала. Для этого в самом аппарате находится генератор шума нужной мощности.

Также существуют и генераторы, которые находятся в шумовом диапазоне, благодаря которым можно замаскировать полезный звуковой сигнал. В этот комплект входит блок, который и формирует шум, а также его усиления и акустические излучатели.

Обратите внимание

Основным недостатком использования таких устройств являются помехи, которые появляются при проведении переговоров. Для того чтобы аппарат справлялся полностью со своей работой, переговоры стоит проводить всего лишь в течение 15 минут.

Регулятор напряжения

Основной принцип работы регулятора напряжения основывается на поддерживании энергии бортовой сети во всех режимах работы при разнообразном изменении частоты поворотов ротора генератора, температуры внешней среды и электрической нагрузки.

Этот прибор также может выполнять и второстепенные функции, а именно защищать части генераторной установки от возможного аварийного режима установки и перегрузки, автоматически подключать в бортовую систему цепь обмотки возбуждения либо сигнализацию аварийной работы устройства.

Все такие приборы работают по одному принципу. Напряжение в генераторе определяется несколькими факторами – силой тока, частотой вращения ротора и величиной магнитного потока.

Чем меньше нагрузка на генератор и выше частота вращения, тем будет больше напряжение устройства.

Благодаря большему току в обмотке возбуждения начинает увеличиваться магнитный поток, а с ним и напряжение в генераторе, а после того, как уменьшается ток, становится меньшим и напряжение.

Независимо от производителя таких генераторов, все они нормализуют напряжение изменением тока возбуждения одинаково. При возрастании либо уменьшении напряжения начинает увеличиваться либо уменьшаться ток возбуждения и проводить напряжение в необходимые пределы.

В повседневной жизни использование генераторов очень помогает человеку в решении множества возникающих вопросов.

Источник: https://www.syl.ru/article/174257/new_printsip-rabotyi-generatora-printsip-rabotyi-generatora-postoyannogo-toka

Принцип действия генератора постоянного тока

Принцип деяния генератора неизменного тока

На явлениях электрической индукции и электрической силы базирована работа генераторов и движков неизменного то­ка. Руководствуясь тем, что неважно какая электронная машина обра­тима, т. е.

Читайте также:  В чем разница между заземлением и занулением - советы электрика

может служить в определенных критериях как генера­тором, так и движком, будем рассматривать устройство маши­ны неизменного тока независимо от ее предназначения. Основными частями машины неизменного тока служат якорь и станина, несущая электромагниты.

 Неподвижная часть — с т а н и н а изготовляется обычно из литой стали.

С внутренней стороны на станине укреп­ляются сердечники полюсов; на концах эти сердечники снабжа­ются полюсными наконечниками («полюсными башмаками»); по­следние созданы для более равномерного рассредотачивания магнитной индукции повдоль окружности якоря. На сердечники на­деты катушки, составляющие обмотку возбуждения машины.

Важно

Машина неизменного тока 1-подшипниковые щиты, 2-станина, 4-якорь с коллектором, 5-траверса со щеткодержателями

Станина машины является замыкающей частью — ярмом магнитопровода. Не считая главных полюсов возбуждения, на ста­нине посредине меж сердечниками основных полюсов помеща­ются сердечники дополнительных полюсов, катушки которых со­единяются поочередно с якорем.

Предназначение дополнитель­ных полюсов — обеспечить безыскровую работу щеток на кол­лекторе—неплохую коммутацию. Якорь (ротор) машины представляет собой цилиндрическое тело, собранное из листовой электротехнической стали, обычно шириной 0,5—1 мм.

Якорь является вращающейся

частью машины; в его пазах располагается обмотка соединенная проводниками с укрепленным на валу якоря коллектором. Последний состоит из ряда медных изолированных одна от другой пластинок трапециевидного сечения, образующих цилиндрическую поверхность. Пластинки коллектора изолируются как од­на от другой, так и от вала миканитом.

Необмотанный якорь машины неизменного тока и коллектор

На коллектор опираются недвижные в пространстве комп­лекты угольных либо медных щеток, установленных в щеткодер­жателях. Таким макаром, при вращении якоря щетки сохраняют постоянное положение по отношению к полюсам машины.

В щеткодержателе щетка пружиной прижимается к коллектору. Щеткодержатели укрепляются на щеточных бол­тах и щеточной траверсе, которая связывается или с подшипни­ковым щитом машины, или с ее станиной. Траверсу можно поворачивать и тем

изменять положение всей системы щеток по отно­шению к полюсам маши­ны. Щеточные болты изо­лируются от траверсы. Через коллектор и щетки, якорь машины соеди­няется с наружной цепью.

Щетка и щеткодержатель

В машине имеются две электронные цепи: цепь якоря и цепь воз­буждения. По цепи воз­буждения пропускается неизменный ток, который, проходя через обмотку возбуждения, делает основное магнитное поле машины.

.Чтоб может быть нагляднее разъяснить получение неизменной э. д. с. с помощью машины и роль коллектора, разглядим условия работы простого кольцевого якоря машины по­стоянного тока.

Этот якорь представляет со­бой полый цилиндр, собранный из листовой электротехнической стали. Обмотка якоря обвивает полый цилиндр, образуя замкну­тый контур. Магнитный поток пронизывает сердечник якоря, минуя его внутреннюю полость.

Схема кольцевого якоря

При вращении якоря э. д. с. индуктируется исключительно в провод­никах, лежащих на внешней стороне якоря, части же обмотки, лежащие на внутренней и торцевых сторонах якоря, не участ­вуют в образовании э. д. с. и делают только роль соедини­тельных проводников.

Совет

Определяя направление э. д. е., мы лицезреем, что э. д. с. в витках обмотки, передвигающихся под северным полю­сом, обратна по направлению э. д. е., индуктируемой в витках, передвигающихся под южным полюсом. Потому что устройство машины симметрично, то эти э. д. с.

в замкнутой обмотке якоря взаимно уравновешиваются и никакого внутреннего тока в об­мотке не появляется. Чтоб использовать э. д. с. обмотки, можно соединить ее с наружной нагрузочной цепью средством непо­движных щеток.

Место щеток следует избрать так, чтоб стопроцентно использовать э. д. е., индуктируемую обмоткой.

Щетки делят обмотку на две параллельные ветки с одина­ковыми э. д. с. В каждой из параллельных веток обмотки все э. д. с. обязаны иметь однообразное направление, в неприятном слу­чае не будет применена стопроцентно э. д. с.

всех витков обмотки (в предельном случае, когда щетки поставлены под серединами полюсов, напряжение меж ними будет равно нулю). Направ­ление э. д. с.

в проводниках обмотки определяется и направле­нием магнитного поля и направлением вращения якоря.

Индукция имеет наибольшее значение под серединой полюсов машины, а в точках, находящихся на полосы, перпендикулярной к оси полюсов и проходящей через центр якоря, индукция равна нулю. Рассредотачивание индукции повдоль окружности якоря находится в зависимости от магнитного сопротивления повдоль окружности машины, а это сопротивление в большой мере определяется формой полюсных наконечников.

Рассредотачивание магнитной индукции в доль окружности якоря и положение щеток вчетырехполюсной машине.

Как следует, щетки должны стоять на нейтрали.

Обратите внимание

Вследствие такового положения щеток меж ними создается неизменное напряжение, хотя э. д .с., индуктируемая в каждом из витков обмотки якоря, является переменной.

Напряжение между ветвью обмотки яко­ря; такая ветвь состоит из группы поочередно соединенных, безпрерывно передвигающихся проводников; отдельные проводники один за одним перебегают из области северного полюса в область южного полюса, при всем этом направление э. д. с. в их меняется.

Но в то же время положение каждой группы проводников, обра­зующей параллельную ветвь обмотки, остается постоянным по отношению к полюсам машины. Благодаря этому напряжение меж щетками машины повсевременно. Процесс переключения эле­ментов обмотки из одной параллельной ветки в другую называет­ся коммутацией.

Если заместо 2-ух полюсов машина имеет четыре полюса, то для использования ее э. д. с. при рассмат­риваемой нами обмотке кольцевого якоря пригодятся четыре щетки, ко­торые должны быть соединены меж собой попарно. Эти щетки делят обмотку на две пары параллельных веток.

Соединение обмотки якоря с наружной цепью через коллектор и щетки.

Нецелесообразно приспосабливать обмотку якоря для конкретного контакта проводников якоря со щет­ками. Лучше и надежнее, когда щет­ки скользят по специально для этого адаптированным пластинам коллек­тора, а пластинки проводниками сое­диняются с отдельными витками замкнутой обмотки якоря.

С помощью коллектора и этих соединительных проводников щетки делят обмотку якоря на параллельные ветки совсем так же, как и при конкретном контакте щеток с этой обмоткой.

Кольцевой якорь со спиральной обмоткой в текущее время не применяется, потому что при спиральной обмотке более полови­ны длины ее не участвует в образовании э. д. е., а служит только для соединения меж собой активных проводников, лежащих на наружной стороне кольцевого якоря.

Существенно лучше применена медь в обмотках относи­тельно сложного барабанного якоря. Барабанный якорь пред­ставляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, в пазах которого только с наружной стороны барабана располагаются проводники обмотки якоря.

Важно

Машина неизменного тока обратима: если машину крутит первичный движок и магнитное поле машины возбуждено, то в якоре наводится э. д. с. и через коллектор и щетки машина отправляет неизменный ток во внешнюю цепь. В якоре этот ток, вза­имодействуя с полем машины, делает тормозящий момент, пре­одолеваемый первичным движком.

В таких критериях машина работает генератором. Если же якорь и обмотка возбуждения машины включены под неизменное напряжение, то ток, проходя­щий через обмотку якоря, взаимодействуя с полем машины, со­здает крутящий момент, приводящий якорь во вращение, при всем этом в обмотке якоря наводится противо- э. д. с.

В таких усло­виях машина работает в режиме мотора, превращая электри­ческую энергию в механическую.

Источник: http://elektrica.info/printsip-dejstviya-generatora-postoyannogo-toka/

Устройство и принцип действия электрогенератора, советы по исправлению неполадок

Казалось бы, зачем нужно знать принцип функционирования, если можно просто произвести замену генератора или отдать его в ремонт? С нашей точки зрения для этого есть, по крайней мере, две причины. 

Во-первых, чтобы правильно определить, какая часть «схемы» неисправна – сам генератор или что-то еще. Может, дело и не в нем, а в ненадежном креплении клемм и тому подобное?

Во-вторых, зная устройство и работу того или иного изделия, часто можно осуществить ремонт и самостоятельно, не тратя время на поиски «спецов» или магазина.

Нам кажется, что такое вступления вызовет некоторый интерес к данной статье, тем более что мы не будем «загружать» читателя теорией вперемежку с многочисленными формулами, а рассмотрим вопрос в упрощенном виде, исходя из того, что нам может пригодиться на практике.

Под таким названием – электрогенератор – подразумеваются любые устройства, которые в электрическую энергию преобразуют какой-нибудь другой ее вид (тепловую, механическую и так далее). Но чаще всего большинство из нас, особенно владельцы автомобилей и загородной недвижимости, сталкивается с изделиями, в которых «первичной» является энергия именно механическая.

Изображенные на фото модели электрогенераторов практически все видели, а у многих они имеются (по отдельности или в составе других аппаратов) в личной собственности.

Основные элементы

  • Статор (система магнитов, заключенная в литом корпусе).
  • Ротор (система проводников, намотанных особым образом).
  • Токосъемное устройство – коллектор и щетки (графитовые), которые «снимают» с него напряжение, далее поступающее в электрическую цепь (например, автомобиля).

    Кстати, в некоторых моделях щетки отсутствуют.

В таких устройствах используется эффект самоиндукции. Проще говоря, это – возникновение электрического тока в проводнике, расположенном в ЭМ вращающемся поле. Хотя есть и другие варианты – например, неподвижна магнитная система, а вращается сама «рамка».

В автомобильных генераторах свои обмотки имеют и статор, и ротор.

Достаточно посмотреть на размещенные ниже рисунки, и сразу вспоминаются не только школьные годы, но и еще кое-что из услышанного в свое время на уроках физики.

Практически же это исполнено так. Неподвижная часть изделия – статор, который жестко зафиксирован. Внутри него – ротор, который приводится в движение каким-либо двигателем. Он может быть с ним связан или «жестко» (сидеть на его валу), или с помощью ременной передачи.

Примененное инженерное решение во многом зависит от того, какой ток нужно получить от генератора – переменный (как в системах автономного электропитания жилых или промышленных объектов) или постоянный.

Совет

Что нам дают полученные общие знания о принципе работы электрогенератора, для чего это может понадобиться?

  1. Никогда не нужно «грешить» сразу на само изделие. В принципе, «ломающихся» частей в нем нет. В автомобилях генератор соединяется с валом двигателя ремнем. Машина может работать на холостом ходу, а вот ротор остается неподвижным. Причина – слабое натяжение ремня. По сути, он «прокручивает» на шкиве и не передает вращательное движение ротору.
  2. Обязательно нужно проверить разъем подключения к бортовой электросети. В генераторах, где съем напряжения производится щетками, не только их целостность (предел выработки), но и степень прижима к коллектору.
  3. Для автомобильных генераторов – исправность диодного выпрямителя. Часто бывает так, что пробит один из элементов, а сами обмотки ни при чем. Диодную «головку» заменить значительно проще и дешевле.

Источник: https://electroadvice.ru/generators/ustrojstvo-elektrogeneratora/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector