Для чего предназначен генератор: ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ • Большая российская энциклопедия

ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ • Большая российская энциклопедия

ГЕНЕРА́ТОР ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИХ КОЛЕ­БА́НИЙ, уст­рой­ст­во, пре­об­ра­зую­щее разл. ви­ды элек­три­че­ской энер­гии (напр., ис­точ­ни­ков по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния или то­ка) в энер­гию элек­три­че­ских (элек­тро­маг­нит­ных) ко­ле­ба­ний. Тер­мин «Г. э. к.» ча­ще все­го от­но­сит­ся к ав­то­ге­не­ра­то­рам (ге­не­ра­то­рам с не­за­ви­си­мым воз­бу­ж­де­ни­ем), в ко­то­рых час­то­та и фор­ма воз­бу­ж­дае­мых ав­то­ко­ле­ба­ний оп­ре­де­ля­ют­ся свой­ст­ва­ми са­мо­го ге­не­ра­то­ра. Г. э. к. с по­сто­рон­ним воз­бу­ж­де­ни­ем пред­став­ля­ют со­бой уси­ли­те­ли мощ­но­сти элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний, соз­да­вае­мых за­даю­щим ге­не­ра­то­ром.

Схема транзисторного LC-генератора с индуктивной (а), ёмкостной (б) и автотрансформаторной (в) обратной связью: Т – транзистор; L, C – индуктивность и ёмкость колебательного контура; Eк &n…

Рис. И. В. Баланцевой

Не­об­хо­ди­мые эле­мен­ты Г.  э. к.: ис­точ­ник энер­гии; пас­сив­ные це­пи, в ко­то­рых воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся ко­ле­ба­ния; ак­тив­ный эле­мент, пре­об­ра­зую­щий энер­гию ис­точ­ни­ка пи­та­ния в энер­гию ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний, обыч­но в со­че­та­нии с управ­ляю­щи­ми до­пол­нит. це­пя­ми (це­пя­ми об­рат­ной свя­зи). В за­ви­си­мо­сти от тре­буе­мых ха­рак­те­ри­стик в Г. э. к. ис­поль­зу­ют раз­но­об­раз­ные эле­мен­ты. Для воз­бу­ж­де­ния ко­ле­ба­ний в диа­па­зо­нах НЧ и ВЧ слу­жат ко­ле­ба­тель­ные кон­ту­ры, элек­трич. фильт­ры и др. це­пи с со­сре­до­то­чен­ны­ми па­ра­мет­ра­ми (ём­ко­стью, ин­дук­тив­но­стью, со­про­тив­ле­ни­ем), а в ка­че­ст­ве ак­тив­ных эле­мен­тов – элек­трон­ные лам­пы, тран­зи­сто­ры, тун­нель­ные дио­ды, опе­ра­ци­он­ные уси­ли­те­ли и др. В Г. э. к. СВЧ при­ме­ня­ют гл. обр. це­пи с рас­преде­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, вклю­чаю­щие объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры, за­мед­ляю­щие сис­те­мы, по­лос­ко­вые и ко­ак­си­аль­ные ли­нии, вол­но­во­ды, а так­же от­кры­тые ре­зо­на­то­ры. Ак­тив­ные эле­мен­ты СВЧ ча­ще все­го со­вме­ще­ны с пас­сив­ны­ми це­пя­ми и пред­став­ля­ют со­бой, как пра­ви­ло, элек­тро­ва­ку­ум­ные (СВЧ-три­од, маг­не­трон, клис­трон, лам­па об­рат­ной вол­ны и др.) или твер­до­тель­ные (СВЧ-тран­зи­с­тор, ди­од Ган­на, ла­вин­но-про­лёт­ный ди­од, тун­нель­ный ди­од) при­бо­ры. В оп­тич. кван­то­вых ге­не­ра­то­рах (ла­зе­рах) при­ме­ня­ют разл. ви­ды от­кры­тых ре­зо­на­то­ров и ак­тив­ную сре­ду, пре­об­ра­зую­щую энер­гию ис­точ­ни­ка пи­та­ния (энер­гию «на­кач­ки») в энер­гию элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний.

Возбуждение автоколебаний

Воз­бу­ж­де­ние ав­то­ко­ле­ба­ний в Г. э. к. на­чи­на­ет­ся с воз­ник­но­ве­ния на­чаль­ных ко­ле­ба­ний в к.-л. эле­мен­те при вклю­че­нии ис­точ­ни­ка пи­та­ния, за­мы­ка­нии це­пей, вслед­ст­вие элек­трич. флук­туа­ций и т. п. Бла­го­да­ря це­пи об­рат­ной свя­зи энер­гия это­го ко­ле­ба­ния по­сту­па­ет в ак­тив­ный эле­мент и уси­ли­ва­ет­ся в нём. Ко­ле­ба­ния в Г. э. к. на­рас­та­ют, т.  е. про­ис­хо­дит са­мо­воз­бу­ж­де­ние ге­не­ра­то­ра, ес­ли мощ­ность, пе­ре­да­вае­мая ко­ле­ба­ниям ак­тив­ным эле­мен­том от ис­точ­ни­ка пи­та­ния, боль­ше мощ­но­сти по­терь во всех эле­мен­тах Г. э. к. (вклю­чая мощ­ность, от­да­вае­мую в на­груз­ку). Ес­ли по­те­ри энер­гии пре­вы­ша­ют по­сту­п­ле­ние, ко­ле­ба­ния за­ту­ха­ют. Энер­ге­тич. рав­но­ве­сие, со­от­вет­ст­вую­щее ста­цио­нар­но­му ре­жи­му Г. э. к., осу­ще­ст­ви­мо лишь при на­ли­чии у эле­мен­тов сис­те­мы не­ли­ней­ных свойств. В про­тив­ном слу­чае в Г. э. к. мо­гут воз­бу­ж­дать­ся ли­бо на­рас­таю­щие, ли­бо за­ту­хаю­щие ко­ле­ба­ния, и ге­не­ри­ро­ва­ние ста­цио­нар­ных элек­трич. ко­ле­ба­ний не­воз­мож­но.

Вид воз­бу­ж­дае­мых ко­ле­ба­ний, их час­тот­ный спектр су­ще­ст­вен­но за­ви­сят от час­тот­ных свойств пас­сив­ных це­пей и ак­тив­но­го эле­мен­та Г. э. к. Ес­ли це­пи, в ко­то­рых воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся элек­трич. (элек­тро­маг­нит­ные) ко­ле­ба­ния, об­ла­да­ют яр­ко вы­ра­жен­ны­ми ко­ле­ба­тель­ны­ми (ре­зо­нанс­ны­ми) свой­ст­ва­ми (напр. , ко­ле­бат. кон­тур, объ­ём­ный ре­зо­на­тор), то час­то­та и фор­ма ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний в осн. оп­ре­де­ля­ют­ся час­то­той и фор­мой собств. ко­ле­ба­ний це­пи. При ма­лых по­те­рях (вы­со­кой доб­рот­но­сти ко­ле­бат. сис­те­мы) фор­ма ко­ле­ба­ний близ­ка к си­ну­сои­даль­ной, со­от­вет­ст­вую­щие Г. э. к. на­зы­ва­ют­ся ге­не­ра­то­ра­ми гар­мо­нич. ко­ле­ба­ний. Ес­ли пас­сив­ные це­пи и ак­тив­ный эле­мент Г. э. к. не об­ла­да­ют ре­зо­нанс­ны­ми свой­ст­ва­ми, то воз­мож­но воз­бу­ж­де­ние ко­ле­ба­ний слож­ной фор­мы как пе­рио­ди­че­ских, так и не­пе­рио­ди­че­ских (шу­мо­по­доб­ных) ко­ле­ба­ний.

Генераторы гармонических колебаний

Наи­бо­лее раз­но­об­раз­ны ви­ды ге­не­ра­то­ров гар­мо­нич. ко­ле­ба­ний. Их осн. ха­рак­те­ри­сти­ки: час­то­та ко­ле­ба­ний, вы­ход­ная мощ­ность, кпд, воз­мож­ность меха­нич. или элек­трич. пе­ре­строй­ки час­то­ты, ста­биль­ность час­то­ты, ха­рак­те­ри­зуе­мая ши­ри­ной ге­не­ри­руе­мой спек­т­раль­ной ли­нии, а так­же воз­мож­ность ра­бо­ты в не­пре­рыв­ном или им­пульс­ном ре­жи­ме. Прин­ци­пы по­строе­ния и кон­ст­рук­ция Г. э. к. за­ви­сят от диа­па­зо­на ге­не­ри­руе­мых час­тот (длин волн).

Для воз­бу­ж­де­ния ко­ле­ба­ний в НЧ- и ВЧ-диа­па­зо­нах слу­жат LC-ге­не­ра­то­ры, со­дер­жа­щие в ка­че­ст­ве осн. эле­мен­та пас­сив­ной це­пи ко­ле­бат. кон­тур (с ин­дук­тив­но­стью L и ём­ко­стью C), по­те­ри в ко­то­ром ком­пен­си­ру­ют­ся, напр., с по­мо­щью лам­по­во­го (на ос­но­ве трио­да или тет­ро­да) ли­бо тран­зи­стор­но­го уси­ли­те­ля; ге­не­ри­ру­ют гар­мо­нич. ко­ле­ба­ния с час­то­той ώ , близ­кой к ре­зо­нансной час­то­те кон­ту­ра ώ_рез= (LC)^–1/2.

В LC-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ют­ся три осн. ти­па свя­зи – ин­дук­тив­ная, ём­ко­ст­ная или ав­то­транс­фор­ма­тор­ная. Про­стей­ший тран­зи­стор­ный ге­не­ра­тор со­дер­жит ис­точ­ни­ки пи­та­ния, ко­ле­бат. кон­тур, ак­тив­ный эле­мент – тран­зи­стор и цепь об­рат­ной свя­зи (рис.). Тран­зи­стор уси­ли­ва­ет ко­ле­ба­ния, под­во­ди­мые от кон­ту­ра к управ­ляю­ще­му элек­тро­ду (ба­зе), что по­зво­ля­ет с по­мо­щью це­пи об­рат­ной свя­зи под­ка­чи­вать энер­гию в кон­тур для его воз­бу­ж­де­ния и под­дер­жа­ния не­за­ту­хаю­щих ко­ле­ба­ний. LC-ге­не­ра­то­ры по­зво­ля­ют по­лу­чать ко­ле­ба­ния мощ­но­стью от до­лей мил­ли­ватт до со­тен ки­ло­ватт в диа­па­зо­не час­тот от несколь­ких ки­ло­герц до еди­ниц ги­га­герц.

В квар­це­вых LC-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ет­ся квар­це­вый ре­зо­на­тор, в ко­то­ром энер­гия элек­трич. по­ля пре­об­ра­зу­ет­ся в энер­гию ме­ха­нич. ко­ле­ба­ний и об­рат­но. Элек­трич. квар­це­вый ре­зо­на­тор ана­ло­ги­чен ко­ле­бат. кон­ту­ру с вы­со­кой доб­рот­но­стью (до 10⁷ и бо­лее) и сла­бой за­ви­си­мо­стью ре­зо­нанс­ной час­то­ты от темп-ры и др. фак­то­ров, что по­зво­ля­ет до­бить­ся вы­со­кой ста­биль­но­сти ге­не­ри­руе­мой час­то­ты.

В ос­но­ве ра­бо­ты ге­не­ра­то­ров СВЧ-диа­па­зо­на ле­жат разл. фи­зич. прин­ци­пы пе­ре­да­чи энер­гии элек­тро­нов элек­тро­маг­нит­но­му по­лю, ис­поль­зую­щие как ме­ха­низ­мы из­лу­че­ния отдельных элек­тро­нов (тор­моз­ное, че­рен­ков­ское, син­хро­трон­ное и др.), так и ме­ха­низ­мы груп­пи­ров­ки по­то­ка элек­тро­нов в дви­жу­щие­ся сгу­ст­ки, соз­даю­щие то­ки СВЧ и при­во­дя­щие к ин­ду­ци­ро­ван­но­му из­лу­че­нию.

Лам­по­вые и тран­зи­стор­ные ге­не­ра­то­ры СВЧ пред­став­ля­ют со­бой мо­ди­фи­ка­ции LC-ге­не­ра­то­ров, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры и ко­ле­бат. сис­те­мы с рас­пре­де­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, тран­зи­сто­ры, трио­ды и тет­ро­ды спец. кон­ст­рук­ции (см. так­же Ге­не­ра­тор­ная лам­па). В ди­од­ных СВЧ-ге­не­ра­то­рах ис­поль­зу­ют ла­вин­но-про­лёт­ные дио­ды, тун­нель­ные дио­ды и Ган­на дио­ды, в ко­то­рых при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях воз­ни­ка­ет от­ри­цат. диф­фе­рен­ци­аль­ное со­про­тив­ле­ние. Вклю­че­ние та­ко­го дио­да в ко­ле­бат. цепь СВЧ при­во­дит к ком­пен­са­ции по­терь в це­пи и са­мо­воз­бу­ж­де­нию ко­ле­баний на со­от­вет­ст­вую­щих час­то­тах. Лам­по­вые ге­не­ра­то­ры обес­пе­чи­ва­ют по­лу­че­ние им­пульс­ной мощ­но­сти до не­сколь­ких ки­ло­ватт на час­то­тах 1–6 ГГц. Ди­од­ные и тран­зи­стор­ные ге­не­ра­то­ры при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков СВЧ-ко­ле­ба­ний ма­лой и ср. мощ­но­сти (до де­сят­ков ватт в не­пре­рыв­ном ре­жи­ме) в диа­па­зо­не 1–100 ГГц; они об­ла­да­ют ря­дом пре­иму­ществ пе­ред элек­тро­ва­ку­ум­ны­ми ге­не­ра­то­ра­ми ана­ло­гич­но­го на­зна­че­ния по раз­ме­рам и мас­се, по­треб­ляе­мой мощ­но­сти, дол­го­веч­но­сти и со­вмес­ти­мо­сти с мик­ро­схе­ма­ми. Вме­сте с тем пре­дель­ная мощ­ность твер­до­тель­ных ге­не­ра­то­ров ог­ра­ни­че­на ве­ли­чи­ной рас­сеи­вае­мой в по­лу­про­вод­ни­ке те­п­ло­вой энер­гии и не пре­вы­ша­ет (для од­но­го при­бо­ра) 100 Вт на час­то­тах до 10 ГГц.

Для ге­не­ри­ро­ва­ния СВЧ-ко­ле­ба­ний ши­ро­ко при­ме­ня­ют ва­ку­ум­ные элек­т­рон­ные при­бо­ры с ди­на­мич. управ­ле­ни­ем элек­трон­ным по­то­ком (клис­тро­ны, маг­не­тро­ны, лам­пы об­рат­ной вол­ны, лам­пы бе­гу­щей вол­ны и др.). В маг­не­трон­ном ге­не­ра­то­ре ис­точ­ни­ком энер­гии яв­ля­ет­ся ис­точ­ник анод­но­го на­пря­же­ния, ко­ле­бат. сис­те­мой – объ­ём­ные ре­зо­на­то­ры, а функ­ции ак­тив­но­го эле­мен­та вы­пол­ня­ет элек­трон­ный по­ток в маг­нит­ном по­ле. Маг­не­тро­ны обыч­но ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний боль­шой мощ­но­сти (до не­сколь­ких ме­га­ватт) в им­пульс­ном ре­жи­ме и де­сят­ков ки­ло­ватт при не­пре­рыв­ной ге­не­ра­ции в диа­па­зо­не час­тот от 300 МГц до 300 ГГц.

Клис­трон­ный ге­не­ра­тор так­же со­дер­жит объ­ём­ный ре­зо­на­тор, в ко­то­ром ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют­ся и под­дер­жи­ва­ют­ся элек­трон­ным по­то­ком, управ­ляе­мым элек­трич. по­лем. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны клис­трон­ные ге­не­ра­то­ры, ра­бо­таю­щие в диа­па­зо­не час­тот от еди­ниц до де­сят­ков ги­га­герц. Мощ­ность та­ких ге­не­ра­то­ров за­ви­сит от ти­па клис­тро­на и со­став­ля­ет: у от­ра­жат. клис­тронов – от не­сколь­ких мил­ли­ватт до не­сколь­ких ватт, у про­лёт­ных клис­тро­нов – от со­тен ки­ло­ватт до де­сят­ков ме­га­ватт со­от­вет­ст­вен­но в не­пре­рыв­ном и им­пульс­ном ре­жи­мах ге­не­ри­ро­ва­ния.

Лам­пы об­рат­ной вол­ны (ЛОВ) при­ме­ня­ют в ка­че­ст­ве Г. э. к. ма­лой и ср. мощ­но­сти; их осн. пре­иму­ще­ст­во – боль­шой диа­па­зон элек­трон­ной пе­ре­строй­ки час­то­ты, оп­ре­де­ляе­мый гл. обр. по­ло­сой про­пус­ка­ния за­мед­ляю­щей сис­те­мы (со­став­ля­ет до не­сколь­ких ок­тав). Ге­не­ра­то­ры на ЛОВ ис­поль­зу­ют в ка­чест­ве ге­те­ро­ди­нов, за­даю­щих ге­не­ра­то­ров ра­дио­пе­ре­даю­щих уст­ройств, для ра­дио­спек­тро­ско­пии и др. це­лей.

Ге­не­ра­то­ра­ми мощ­ных ко­ле­ба­ний мил­ли­мет­ро­во­го диа­па­зо­на яв­ля­ют­ся ма­зе­ры на цик­ло­трон­ном ре­зо­нан­се, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся вин­то­вые элек­трон­ные пуч­ки в про­доль­ном ста­тич. маг­нит­ном по­ле, взаи­мо­дей­ст­вую­щие с по­пе­реч­ным по от­но­ше­нию к оси пуч­ка пе­ре­мен­ным элек­трич. по­лем ре­зо­на­то­ра или вол­но­во­да. Воз­бу­ж­де­ние ко­ле­ба­ний в та­ком Г. э. к. про­ис­хо­дит на цик­ло­трон­ной час­то­те вра­ще­ния элек­тро­нов в маг­нит­ном по­ле или на од­ной из её гар­мо­ник. Осо­бое ме­сто сре­ди мощ­ных СВЧ-ге­не­ра­то­ров за­ни­ма­ют при­бо­ры с ре­ля­ти­ви­ст­ски­ми элек­трон­ны­ми пуч­ка­ми, имею­щие боль­шой ток (по­ряд­ка 10³ кА и бо­лее) и со­от­вет­ст­вен­но боль­шую мощ­ность в те­че­ние им­пуль­сов ог­ра­ни­чен­ной дли­тель­но­сти (см. так­же Ре­ля­ти­ви­ст­ская вы­со­ко­час­тот­ная элек­тро­ни­ка).

Отд. груп­пу Г. э. к. со­став­ля­ют кван­то­вые ге­не­ра­то­ры, в ко­то­рых элек­тро­маг­нит­ные ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют­ся за счёт вы­ну­ж­ден­ных кван­то­вых пе­ре­хо­дов ато­мов или мо­ле­кул. Важ­ная осо­бен­ность та­ких Г. э. к. – чрез­вы­чай­но вы­со­кая ста­биль­ность час­то­ты ге­не­ра­ции (до 10^–14), что по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать их как кван­то­вые стан­дар­ты час­то­ты. В ла­зе­рах и ма­зе­рах час­то­та из­лу­че­ния на­кач­ки пре­вы­ша­ет час­то­ту ге­не­ри­руе­мых ко­ле­ба­ний. Так, в па­ра­маг­нит­ном ма­зе­ре при на­кач­ке на час­то­те 10 ГГц воз­бу­ж­да­ют­ся ко­ле­ба­ния с час­то­той до 5 ГГц со ста­биль­но­стью час­то­ты, оп­ре­де­ляе­мой лишь ста­биль­но­стью темп-ры и маг­нит­но­го по­ля.

К Г. э. к., пре­об­ра­зую­щим энер­гию пер­вич­ных элек­трич. ко­ле­ба­ний, от­но­сят­ся так­же па­ра­мет­ри­че­ские ге­не­ра­то­ры ра­дио­диа­па­зо­на, пред­став­ляю­щие со­бой ре­зо­нанс­ную ко­ле­бат. сис­те­му – кон­тур или объ­ём­ный ре­зо­на­тор, в ко­то­ром один из энер­го­ём­ких (ре­ак­тив­ных) па­ра­мет­ров (L или C) за­ви­сит от про­те­каю­ще­го то­ка или при­ложен­но­го на­пря­же­ния; дей­ст­вие ос­но­ва­но на яв­ле­нии па­ра­мет­ри­че­ско­го ре­зо­нан­са. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ма­ло­мощ­ные па­ра­мет­ри­че­ские Г. э. к., в ко­то­рых в ка­че­ст­ве эле­мен­та с элек­три­че­ски управ­ляе­мой ём­ко­стью ис­поль­зу­ет­ся ПП ди­од.

Релаксационные генераторы

Су­ще­ст­ву­ет ши­ро­кий класс ге­не­ра­то­ров пе­рио­дич. ко­ле­ба­ний разл. фор­мы, пе­ри­од ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет­ся вре­ме­нем ре­лак­са­ции (ус­та­нов­ле­ния рав­но­ве­сия) в пас­сив­ных це­пях, не об­ла­даю­щих ре­зо­нанс­ны­ми свой­ст­ва­ми. В та­ких Г. э. к. за ка­ж­дый пе­ри­од ко­ле­ба­ний те­ря­ет­ся и вновь по­пол­ня­ет­ся зна­чит. часть ко­ле­бат. энер­гии. Фор­ма ко­ле­ба­ний за­ви­сит от свойств как пас­сив­ных це­пей, так и ак­тив­но­го эле­мен­та и мо­жет быть весь­ма раз­но­об­раз­ной – от скач­ко­об­раз­ных, поч­ти раз­рыв­ных ко­ле­ба­ний до ко­ле­баний, близ­ких к гар­мо­ни­че­ским. В радио­тех­ни­ке, элек­тро­ни­ке, из­ме­рит. и им­пульс­ной тех­ни­ке наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ре­лак­сац. им­пульс­ные ге­не­ра­то­ры (напр., бло­кинг-ге­не­ра­то­ры, муль­ти­виб­ра­то­ры), ге­не­ра­то­ры ли­ней­но из­ме­няю­ще­го­ся сиг­на­ла, а так­же ге­не­ра­то­ры си­ну­сои­даль­ных ко­ле­ба­ний (RC-ге­не­ра­то­ры, ге­не­ра­то­ры Ган­на) и др.

RC-ге­не­ра­тор не со­дер­жит ко­ле­бат. кон­ту­ров. Ак­тив­ным эле­мен­том (напр., элек­трон­ной лам­пой, тран­зи­сто­ром) управ­ля­ет RC-цепь об­рат­ной свя­зи, со­стоя­щая лишь из ём­ко­стей C и актив­ных со­про­тив­ле­ний R, соз­даю­щая ус­ло­вия ге­не­ра­ции лишь для од­но­го гар­мо­нич. ко­ле­ба­ния с час­то­той, оп­ре­де­ляе­мой вре­ме­нем ре­лак­са­ции це­пи. В по­доб­ных Г. э. к. про­ис­хо­дит пол­ный энер­го­об­мен за ка­ж­дый пе­ри­од ко­ле­ба­ний. При от­клю­че­нии ис­точ­ни­ка пи­та­ния ко­ле­ба­ния ис­че­за­ют. RC-ге­не­ра­то­ры ис­поль­зу­ют­ся пре­им. как ис­точ­ни­ки эта­лон­ных ко­ле­ба­ний в диа­па­зо­не час­тот от до­лей герц до со­тен ки­ло­герц.

Ге­не­ра­тор Ган­на пред­став­ля­ет со­бой кри­сталл ПП, ко­то­рый яв­ля­ет­ся од­но­вре­мен­но и ко­ле­бат. сис­те­мой, и ак­тив­ным эле­мен­том. Че­рез кри­сталл про­пус­ка­ют по­сто­ян­ный ток, и при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях в нём воз­ни­ка­ют не­ста­цио­нар­ные про­цес­сы, при­во­дя­щие к по­яв­ле­нию СВЧ пе­ре­мен­ной со­став­ля­ю­щей то­ка, про­те­каю­ще­го че­рез кри­с­талл, и к воз­ник­но­ве­нию на элек­тро­дах эдс СВЧ (см. Ган­на эф­фект). С по­мо­щью та­ких ге­не­ра­то­ров мож­но по­лу­чать элек­трич. ко­ле­ба­ния час­то­той от 100 МГц до 50 ГГц и мощ­но­стью до 100 мВт (при не­пре­рыв­ном ге­не­ри­ро­ва­нии) и со­тен ватт (в им­пульс­ном ре­жи­ме).

Генераторы случайных сигналов

Ге­не­ра­то­ры слу­чай­ных сиг­на­лов пред­на­зна­че­ны для ге­не­ри­ро­ва­ния не­пре­рыв­ных шу­мов или по­сле­до­ва­тель­но­стей им­пуль­сов со слу­чай­ны­ми зна­че­ния­ми ам­пли­туд, дли­тель­но­стей им­пуль­сов, ин­тер­ва­лов ме­ж­ду ни­ми. Ра­бо­та та­ких Г. э. к. ос­но­ва­на на ис­поль­зо­ва­нии ес­теств. ис­точ­ни­ков шу­мов и слу­чай­ных им­пуль­сов ли­бо воз­бу­ж­де­нии сто­хас­тич. ав­то­ко­ле­ба­ний. В ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков ши­ро­ко­по­лос­ных шу­мов при­ме­ня­ют­ся шу­мо­вые дио­ды, ти­ра­тро­ны, по­ме­щён­ные в по­пе­реч­ное маг­нит­ное по­ле, дро­бо­вые шу­мы вход­ных элек­трон­ных ламп, тран­зи­сто­ров или фо­то­дио­дов в ви­део­уси­ли­те­лях, фо­то­ум­но­жи­те­лях и др.; пер­вич­ны­ми ис­точ­ни­ка­ми слу­чай­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей им­пуль­сов мо­гут слу­жить, напр. , га­зо­раз­ряд­ные и сцин­тил­ля­ци­он­ные счёт­чи­ки про­дук­тов ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да. Про­из­во­дя уси­ле­ние и пре­об­ра­зо­ва­ние шу­мов, соз­да­вае­мых ис­точ­ни­ком, с по­мо­щью разл. ли­ней­ных и не­ли­ней­ных уст­ройств (уси­ли­те­лей, ог­ра­ни­чи­те­лей, жду­щих муль­ти­виб­ра­то­ров, бло­кинг-ге­не­ра­то­ров, триг­ге­ров, ра­бо­таю­щих в ре­жи­ме счё­та вы­бро­сов шу­ма, и др.) мож­но по­лу­чать не­пре­рыв­ные шу­мо­вые ко­ле­ба­ния или слу­чай­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти им­пуль­сов с оп­ре­де­лён­ны­ми за­ко­на­ми рас­пре­де­ле­ния па­ра­мет­ров в разл. диа­па­зо­нах ра­дио­час­тот. Ге­не­ра­то­ры слу­чай­ных сиг­на­лов при­ме­ня­ют для оп­ре­де­ле­ния ко­эф. шу­ма и пре­дель­ной чув­ст­ви­тель­но­сти ра­дио­при­ём­ных уст­ройств, по­ме­хо­устой­чи­во­сти сис­тем ав­то­ма­тич. ре­гу­ли­ро­ва­ния и те­ле­управ­ле­ния, пре­дель­ной даль­но­сти ра­дио­ло­кац. и ра­дио­на­ви­гац. сис­тем, в ка­че­ст­ве ка­либ­ро­ван­ных ис­точ­ни­ков мощ­но­сти при из­ме­ре­нии па­ра­мет­ров слу­чай­ных про­цес­сов (напр. , ат­мо­сфер­ных по­мех, шу­мов вне­зем­но­го про­ис­хо­ж­де­ния) и др.

Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

20.01.2014
#Генератор

Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

Основным предназначением автомобильного электрогенератора является подзарядка аккумулятора и питания бортовой системы автомобиля. Учитывая конструктивные особенности, можно выделить два типа генераторов: генераторы традиционной и компактной конструкции.

Генератор, в основе работы которого находится магнитная индукция, предназначен для обеспечения электрическим током потребителей, включенных в систему электрооборудования, а также для зарядки аккумулятора при включенном двигателе автомобиля. Генератор должен иметь соответствующие выходные параметры, чтобы, независимо от режима движения автомобиля, не происходил разряд аккумулятора. Кроме этого, генератор должен обеспечивать стабильное напряжение в бортовой сети автомобиля. Принцип работы генератора, а также конструкция этого механизма приблизительно одинаковы для любого автомобильного генератора, несмотря на то, где и кем он выпущен.

Устройство генератора

Основу работы генератора составляет эффект электромагнитной индукции. Генератор состоит из корпуса, статорной обмотки, ротора, реле-регулятора и выпрямительного моста.

Корпус генератора выступает в качестве основания для статорной обмотки. Обычно производится из легкосплавных металлов, например, из дюралюминия. Для охлаждения во время работы в корпусе предусмотрены специальные «окна». Сзади и спереди корпуса имеются подшипники, на которых крепится ротор. Статорная обмотка производится из медного провода и укладывается в пазах сердечника.

Ротор представляет собой некий электромагнит, который имеет одну обмотку, расположенную на валу ротора. Сверху обмотки находится сердечник, выполненный из ферромагнитного металла.

Реле-регулятор осуществляет функцию контроля и регулирования напряжения на выходе из генератора. Выпрямительный мост с шестью диодами выдает прямой ток более 40 ампер. Диоды, расположенные попарно на плюсовом и минусовом токопроводящих основаниях, соединяются по схеме Ларионова.

1. передняя крышка;




2. обмотка статора;




3. обмотка возбуждения;




4. задняя крышка;




5. щеточный узел;




6. контактные кольца;




7. выпрямительный блок;




8. полюсные половины;




9. крыльчатка вентилятора;




10. приводной шкив

Конструктивные особенности

Учитывая конструктивное исполнение, можно выделить два типа генераторов: традиционные и компактные. Генераторы традиционной конструкции имеют вентилятор, расположенный у приводного шкива. Вентиляционные окна находятся только в торцевой части.

Генераторы компактной конструкции имеют два вентилятора, расположенные внутри полости генератора. Компактные генераторы часто называют высокоскоростными, так как они оснащены приводом, имеющим повышенное передаточное отношение.

Принцип работы генератора

Работа автомобильного генератора основывается на принципе появления переменного электрического напряжения в обмотке статора, возникающего в результате воздействия постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника.

Ротор приводится в действие двигателем через ременную передачу. На обмотку ротора производится подача постоянного электрического напряжения, достаточного для возникновения магнитного потока. Силу магнитного потока регулирует реле-регулятор. Напряжение на выходе генератора находится в пределах между 13,6 вольт летом и 14,2 вольт зимой. Этого напряжения достаточно для того, чтобы аккумулятор находился в нормальном рабочем состоянии, и периодически производилась его подзарядка. Питание бортовой сети, включенной параллельно аккумулятору, происходит от клемм генератора.

Правила эксплуатации генераторов

Среди основных правил можно выделить следующие:

— При эксплуатации генератора важно, чтобы «минус» АКБ всегда подключался к корпусу, а плюс — к плюсу генератора.


— Во время эксплуатации генератора его нельзя отсоединять от АКБ, так как это может привести к неисправностям в бортовой сети машины.


— Нельзя проверять генератор с использованием искры, присоединяя плюс генератора к корпусу. Из-за этого выходят из строя диоды. Для осуществления проверки генератора используют амперметр или вольтметр.


— Если производится ремонт генератора, не стоит проверять сопротивление изоляции обмотки статора высоким напряжением тока. Подобные действия могут осуществляться только на специальном стенде при условии отсоединения диодов выпрямителя.


— Если производится проверка электропроводки автомобиля, генератор необходимо отсоединить.


— При проведении кузовного ремонта автомобиля, особенно с осуществлением сварочных работ, генератор обязательно отсоединяют.

Важно придерживаться всех вышеперечисленных правил, так как их несоблюдение часто приводит к неисправностям генератора.

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31.08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22. 06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Что такое генератор и как он работает?

История генераторов восходит к открытию электромагнитной индукции Майклом Фарадеем, динамо-машины Вернера фон Сименса и асинхронного двигателя Николы Теслы. Генератор обеспечивает электроэнергию, а электрические генераторы, размещенные на электростанциях, обеспечивают почти всю мощность для сегодняшних электрических сетей.

Подмножеством генераторов является двигатель-генератор (иногда называемый генераторной установкой или генераторной установкой), который сочетает в себе двигатель и генератор. Генераторная установка (часто и в дальнейшем называемая просто генератором) обеспечивает электроэнергию независимо от сети. В результате они играют решающую роль в сегодняшней структуре власти.

Современная генераторная установка HIPOWER в звуконепроницаемом корпусе.

Функции и использование генератора

Электричество является жизненной силой современного общества. Практически каждому бизнесу и дому требуется стабильная подача электроэнергии для надежной работы. В конце концов, электричество — это то, что мы используем для питания освещения, компьютерного оборудования и электроники, а также наших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Тем не менее, электроэнергия является товаром, который часто воспринимается как нечто само собой разумеющееся, потому что массивные электрические сети делают электричество легкодоступным.

Однако муниципальное электроснабжение может выйти из строя из-за нескольких факторов, в том числе:

• Ненастная погода
• Сбои в работе компьютера
• Человеческая ошибка

общественные разработки должны работать за пределами энергосистемы. Такие проблемы выявляют основное функциональное преимущество генератора, заключающееся в обеспечении основного или резервного питания.

Преимущества генераторов

Генераторы играют важную роль во многих домах и на предприятиях, включая больницы, медицинские учреждения, компьютерные центры и центры обработки данных, а также строительные площадки. Вот некоторые из общих преимуществ:

• Обеспечение резервного питания в случае отключения электроэнергии в электросети
• Для бизнеса генераторы являются надежным вложением средств и защищают компанию от перебоев в подаче электроэнергии, которые в противном случае повлекли бы за собой значительные финансовые потери, риски для безопасности и, в случае больниц и медицинских учреждений, гибель людей
• Обеспечение электропитанием инструментов и оборудования в удаленных местах, где сетевая инфраструктура недоступна
• Повышение безопасности в домах и на предприятиях за счет поддержания работоспособности систем HVAC
• Может быть автономным или подключенным к зданиям в дополнение к муниципальной электросети
• Экономия, которая со временем превысит покупную цену, благодаря их исключительной долговечности
• Экономия за счет переключения на резервный генератор в периоды пикового спроса и цен на электроэнергию

Детали генератора

Генераторы состоят из нескольких основных частей, которые помогают превращать бензин, солнечную энергию или дизельное топливо в полезную электроэнергию для коммерческих, жилых, промышленных и муниципальных зданий. Хотя генераторы не требуют особого обслуживания, важно понимать основные компоненты на случай, если потребуются определенные запасные части или потребуется общее техническое обслуживание.

• Генератор переменного тока — компонент, преобразующий механическую энергию в электричество
• Зарядное устройство — батарея и система зарядки, необходимые для запуска генератора
• Панель управления — переключатели и кнопки, управляющие работой генератора
• Двигатель — основной компонент генератора. Обычно работает на дизельном топливе или природном газе
• Топливная система — резервуары для хранения и шланги, которые направляют газ или дизельное топливо к двигателю
• Регулятор напряжения — регулирует величину напряжения, создаваемого системой, и преобразует переменный ток в D /C текущий

Промышленный дизельный двигатель Caterpillar 3406D.

Как работает генератор? Понимание механики

Для того, чтобы понять механику генератора энергии, нам достаточно взглянуть на свойства энергии, управляющие окружающим миром. Все, что движется, светится или гудит, будь то органическое или искусственное, делает это путем преобразования одного типа энергии в другой. Организм человека преобразует пищу и питательные вещества в физическую энергию. Радио преобразует электрические токи в звуковую энергию. Даже огромное количество электроэнергии, доступной населению, вырабатывается из других источников; например, плотина Гувера преобразует гравитационное притяжение воды (гидроэнергия) в электроэнергию для всего Лас-Вегаса и его окрестностей. Бензиновые и дизельные генераторы работают по одному и тому же простому принципу. Они превращают механическую энергию в электрическую.

Генераторы работают почти так же, как автомобили

Генератор работает так же, как автомобиль, и механические компоненты работают почти так же. Как и в вашем обычном автомобиле, в генераторе используется мощная перезаряжаемая батарея, которая запускает и поддерживает базовый уровень энергии. Генератор также оснащен топливным баком, который снабжает его двигатель необходимыми ресурсами для производства механической энергии. Многие генераторы даже работают на том же топливе, что и автомобили, хотя есть и другие варианты. Меньшие бытовые генераторы часто работают на бензине, но более крупные промышленные генераторы обычно имеют дизельные двигатели или двигатели, работающие на природном газе. Независимо от типа топлива двигатель работает совместно с генератором. Этот генератор содержит электрические проводники, которые реагируют на механическую энергию двигателя и преобразуют ее в полезную электрическую энергию.

Общие сведения об электрической мощности газовых и дизельных генераторов

Выходная электрическая мощность генератора измеряется в киловаттах. Это еще один термин, который знаком, но с трудом передает какое-либо конкретное значение большинству людей. Так что же такое киловатт? Чтобы ясно понять эту концепцию, мы должны упростить измерение:

1 кВт = 1000 ватт 1 ватт = 1 джоуль в секунду

Сократив это еще больше:

1 джоуль = 1 ампер, проходящий через 1 ом за 1 секунду

Проще говоря, ампер — это единица измерения электрического заряда, а ом — величина сопротивления. Джоуль — это количество работы, которое требуется для прохождения заряда через определенный уровень сопротивления. Чтобы осмыслить это измерение энергии, может быть полезно представить крошечные болты, пытающиеся протолкнуться через магнитное поле. В генераторе механическая энергия, поступающая в генератор переменного тока, вызывает электромагнитную реакцию, в результате которой возникает переменный ток (AC), который высвобождается в виде электричества. Вот почему вилки бытовой электроники называются адаптерами переменного тока.

Как вы уже поняли, чем больше зарядов (ампер) может пройти через поле сопротивления (Ом) в секунду, тем мощнее будет генератор. Вот почему промышленные генераторы довольно велики — они позволяют вырабатывать большое количество киловатт, чтобы обеспечить необходимое количество энергии для больших зданий или тяжелой техники. Крайне важно, чтобы люди, покупающие генератор, предназначенный для использования в качестве резервного или основного источника энергии, были уверены, что они выбирают продукт, достаточно большой, чтобы удовлетворить их индивидуальные потребности в энергии.

Применение генераторов

Некоторые распространенные и важные области применения генераторов включают:

• Обеспечение дополнительной мощностью в периоды повышенного спроса таких как больницы, лаборатории и медицинские учреждения
• Обеспечение резервного и дополнительного электропитания для центров обработки данных и провайдеров интернет-хостинга
• Обеспечение необходимого электроснабжения строительных площадок, расположенных в городских и сельских районах
• Обеспечение необходимой электроэнергией для морских операций
• Обеспечение мобильной электроэнергией крупных рабочих площадок или сельских районов, которым требуется временное электроснабжение
• Обеспечение дополнительной электроэнергией для телекоммуникационных систем
• Обеспечение критической электроэнергией в районах стихийных бедствий после штормов

Дополнительную информацию см. отраслей, которые мы обслуживаем, для производства электроэнергии, а также для некоторых видов повседневного использования генераторов.

Типы электрогенераторов

Генераторы обычно классифицируются по типу топлива и портативности, хотя их можно классифицировать по многим другим параметрам. К трем основным типам генераторов относятся:

• Дизельные генераторы – работают на дизельном топливе, отличаются высокой эффективностью и надежностью работы и мощности. Как правило, генераторы среднего и большого размера, которые можно использовать для питания зданий и крупного оборудования.
• Генераторы природного газа – Работают на природном газе. Отлично подходит для небольших операций, где требуется дополнительная мощность.
• Портативные и мобильные генераторы – Генераторы, которые размещаются на прицепах и/или имеют колеса и могут быть легко перемещены из одного места в другое. Обычно работают на бензине или природном газе, но могут работать и на дизельном топливе.

Техническое обслуживание генераторов

Несмотря на то, что генераторы являются относительно простыми устройствами, требующими незначительного обслуживания, они все же нуждаются в определенных видах обслуживания. Мы рекомендуем владельцам генераторов внедрить план профилактического обслуживания и проводить проверки и ремонт по мере необходимости.

Профилактическое техническое обслуживание 

Профилактическое техническое обслуживание включает проверку изношенных деталей и правильную работу до того, как в генераторе возникнут проблемы. Это может включать в себя такие пункты, как проверка топливных шлангов на отсутствие мусора, отсутствие перегибов и подача правильного количества топлива в двигатель генератора. Это может также включать смазку движущихся частей генератора и проверку герметичности всех электрических соединений, а также отсутствие коррозии или повреждений электрических компонентов.

Осмотр и ремонт генератора

Если генератор неисправен или не обеспечивает питание, пришло время проверить его и отремонтировать. Общие элементы, которые необходимо заменить и отремонтировать, включают топливные шланги, двигатель, панель управления, регулятор напряжения, аккумулятор и систему зарядки аккумулятора. Хорошей новостью является то, что все компоненты генератора можно либо отремонтировать, либо заменить, чтобы можно было восстановить надежное дополнительное или резервное питание.

Чтобы узнать больше о наших генераторах и обслуживании генераторов, позвоните нам по телефону 713-434-2300 или свяжитесь с нами через контактную форму.

Как работают генераторы | Электрические генераторы

Электрические генераторы — это автономные машины, которые вырабатывают электричество, когда питание из местной сети недоступно. Промышленные генераторы часто используются для резервного питания объектов, предприятий или домов во время перебоев в подаче электроэнергии, но их также можно использовать в качестве основного источника питания в районах, где местная электрическая сеть недоступна или труднодоступна, например, при добыче полезных ископаемых и сельском хозяйстве или даже новые разработки и строительство.

Купить генератор можно практически для любых нужд. Некоторые электрические генераторы представляют собой небольшие портативные устройства, которые используются для кемпинга или хобби, чтобы обеспечить небольшое количество энергии для нескольких устройств. Другие представляют собой стационарные установки, которые могут питать весь дом. Промышленные генераторы еще более мощные, они способны обеспечить полную мощность производственных помещений, больниц и офисных комплексов.

Существуют дизельные генераторы, генераторы на природном газе, генераторы на пропане и генераторы на двух видах топлива. Ниже мы рассмотрим, как работают электрические генераторы и что вам нужно знать для установки и обслуживания генератора.

Как генераторы производят электричество?

Генераторы на самом деле не производят электричества. Вместо этого они преобразуют механическую или химическую энергию в электрическую энергию. Они делают это, улавливая силу движения и превращая ее в электрическую энергию, заставляя электроны из внешнего источника проходить через электрическую цепь. Генератор — это, по сути, электрический двигатель, работающий в обратном направлении.

Некоторые электрические генераторы, такие как, например, на плотине Гувера, огромны и производят огромное количество энергии, превращая мощность, создаваемую водяными турбинами, в электричество. Однако бытовые и коммерческие генераторы намного меньше по размеру и полагаются на более традиционные источники топлива, такие как дизельное топливо, газ и пропан, для создания механической энергии, которая затем может быть включена в цепь и индуцировать электрический ток.

Как только электрический ток установлен, он направляется по медным проводам для питания внешних машин, устройств или целых электрических систем.

Современные генераторы можно отнести к принципу электромагнитной индукции Майкла Фарадея. Фарадей обнаружил, что когда проводник движется в магнитном поле, могут создаваться электрические заряды, которые направляются для создания потока тока. По сути, электрический генератор — это не что иное, как электромагнит — движущаяся проволока рядом с магнитом, чтобы направить поток электричества. Это похоже на то, как насос проталкивает воду через трубу.

Какие части электрического генератора?

Генератор состоит из девяти частей, и все они играют роль в подаче энергии туда, где она больше всего нужна. Частями генератора являются:

1. Двигатель. Двигатель подает энергию на генератор. Мощность двигателя определяет, сколько электроэнергии может обеспечить генератор.

1. Генератор . Здесь происходит преобразование механической энергии в электрическую. Генератор переменного тока, также называемый «генератором», содержит как движущиеся, так и неподвижные части, которые работают вместе для создания электромагнитного поля и движения электронов, вырабатывающих электричество.

1. Топливная система . Топливная система позволяет генератору производить необходимую энергию. Система включает в себя топливный бак, топливный насос, трубу, соединяющую бак с двигателем, и возвратную трубу. Топливный фильтр удаляет мусор до того, как он попадет в двигатель, а форсунка нагнетает топливо в камеру сгорания.

1. Регулятор напряжения . Этот компонент помогает контролировать напряжение производимого электричества. Это также помогает преобразовать электричество из переменного тока в постоянный, если это необходимо.

1. Системы охлаждения и выпуска . Генераторы производят много тепла. Система охлаждения гарантирует, что машина не перегревается. Выхлопная система направляет и удаляет пары, образующиеся во время работы.

1. Система смазки . Внутри генератора много мелких движущихся частей. Очень важно правильно смазывать их моторным маслом, чтобы обеспечить плавную работу и защитить их от чрезмерного износа. Уровни смазки следует проверять регулярно, каждые 8 ​​часов работы.

1. Зарядное устройство . Батареи используются для запуска генератора. Зарядное устройство аккумулятора — это полностью автоматический компонент, который обеспечивает готовность аккумулятора к работе, когда это необходимо, путем подачи на него постоянного низкого уровня напряжения.

1. Панель управления . Панель управления управляет всеми аспектами работы генератора, от запуска и рабочей скорости до выходных сигналов. Современные устройства даже способны определять падение или пропадание напряжения и могут автоматически запускать или выключать генератор.

1. Основной узел/рама . Это корпус генератора. Это та часть, которую мы видим; структура, которая держит все это на месте.

Какое топливо нужно для электрических генераторов?

Современные электрические генераторы доступны с различными вариантами заправки. Дизельные генераторы являются самыми популярными промышленными генераторами на рынке. Бытовые генераторы чаще включают: генераторы природного газа или генераторы пропана, в то время как портативные генераторы меньшего размера обычно работают на бензине, дизельном топливе или пропане. Некоторые генераторы могут работать на двух видах топлива — как на бензине, так и на дизельном топливе.

Топливные баки генератора

Топливная система обеспечивает наличие в генераторе необходимого сырья для выработки электроэнергии путем запуска процесса внутреннего сгорания. Без топлива не может происходить горение, и генератор не может преобразовать созданную механическую энергию в электрическую. Топливо для генератора должно храниться на месте, чтобы при необходимости генератор можно было немедленно запустить в эксплуатацию.

В зависимости от типа генератора и его применения топливные баки могут быть установлены на раме генератора или могут быть внешними баками, расположенными далеко от самого генератора. Как правило, чем больше генератор и чем дольше он должен работать, тем больше топливный бак. Генераторное топливо хранится в баках различной емкости, в зависимости от предполагаемого использования генератора и требуемой мощности. Резервуары могут располагаться над землей, под землей или на подбазе. Базовые баки предназначены для хранения менее 1000 галлонов топлива и расположены над землей, но ниже основания генераторной установки.

Надземные и подземные резервуары для хранения топлива для генераторов являются лучшим выбором для нужд большой емкости. Подземные резервуары для хранения более дороги в установке, но они, как правило, служат дольше, поскольку защищены от непогоды. У обоих типов резервуаров для хранения топлива есть свои плюсы и минусы, но вы не будете одиноки в принятии решения. Топливные баки генераторов и топливные системы генераторов должны соответствовать нескольким требованиям правил и разрешений, прежде чем их можно будет установить, независимо от того, предназначена ли установка для бытового или коммерческого использования.

Основными нормами, регулирующими топливные баки генераторов в Соединенных Штатах, являются нормы и стандарты Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), особенно разделы NFPA 30 и NFPA 37. Таким образом, все запросы на топливный бак генератора должны быть представлены в штат Начальнику пожарной охраны на утверждение.

Чтобы определить минимальную емкость топливного бака, необходимо подумать о том, как вы собираетесь использовать генератор. Для коротких или нечастых отключений электроэнергии может быть приемлемым резервный генератор с меньшим резервуаром для хранения, однако вам нужно будет заправлять резервуар чаще, чем вам придется заправлять большие резервуары. Резервуары большего размера могут потребоваться, если вы планируете питать большой коммерческий объект с помощью основного генератора или если вы подвержены длительным и частым перебоям в подаче электроэнергии.

Ваш поставщик генератора может помочь вам определить оптимальный размер топливного бака, чтобы обеспечить достаточное количество топлива, когда оно вам понадобится. Еще одна вещь, о которой следует помнить как при покупке генератора, так и при выборе резервуара для хранения топлива для генератора, — это стоимость и доступность топлива в вашем регионе. Перед покупкой генератора рекомендуется поговорить с местными поставщиками топлива, чтобы лучше понять стоимость и логистику, связанные с получением топлива для генератора.

Выхлопные системы генераторов и средства контроля выбросов

Поскольку машины работают на ископаемом топливе и работают непрерывно, даже если это время работы непостоянно, генераторы должны быть оснащены компонентами для их охлаждения и фильтрации выбросов. Системы охлаждения и вентиляции генераторов уменьшают и отводят тепло различными способами:

• Вода. Вода может использоваться для охлаждения компонентов генератора. Этот тип системы охлаждения обычно ограничивается конкретными ситуациями или очень большими агрегатами мощностью 2250 кВт и выше.

• Водород. Водород является очень эффективным хладагентом, который используется для поглощения тепла, выделяемого работающим генератором. Тепло передается в теплообменник и вторичный контур охлаждения, часто расположенные в больших градирнях на месте.

• Радиаторы и вентиляторы. Генераторы меньшего размера охлаждаются с помощью комбинации стандартного радиатора и вентилятора.

Выхлопные газы генераторов аналогичны выхлопным газам других газовых или дизельных двигателей. Они включают в себя токсичные химические вещества, такие как углекислый газ, которые должны быть отфильтрованы и удалены из выбросов. Выхлопная система генератора справляется с этой задачей.

Выхлопные трубы подсоединяются к двигателю и направляют выхлопные газы вверх, наружу и в сторону от генератора и установки. Труба выходит за пределы здания, в котором находится генератор, и должна заканчиваться вдали от дверей, окон и других мест забора воздуха.

Помимо выхлопных систем, некоторые генераторы подлежат федеральному контролю за выбросами. Контролируемые выбросы генератора: оксид азота (NOx), углеводороды, окись углерода (CO) и твердые частицы.

Как правило, аварийные генераторы и генераторы, работающие менее 100 часов в год, не подпадают под действие федеральных требований по выбросам генераторов, однако на постоянно установленные основные генераторы и резервные генераторы распространяются федеральные требования по выбросам в соответствии с тремя правилами EPA:

• Национальный стандарт выбросов опасных загрязнителей воздуха (NESHAP) – для поршневых двигателей внутреннего сгорания (RICE). 40 Свод федеральных правил, часть 63, подраздел ZZZZ. Также известен как правило RICE.

• Стандарты характеристик нового источника (NSPS) – Стандарты характеристик для стационарных двигателей с искровым зажиганием . 40 CFR, часть 60, подраздел JJJJ. Также известен как правило искрового зажигания NSPS.

• Стандарты характеристик стационарных двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия . 40 CFR, часть 60, подраздел IIII. Также известен как правило сжатия Ignition NSPS.

Хорошей новостью является то, что многие новые генераторные установки уже соответствуют стандартам по выбросам генераторов благодаря производственным усовершенствованиям. Старые генераторные установки могут быть унаследованы, что освобождает их от федеральных правил и подчиняется только государственным и местным стандартам выбросов. Требования к контролю выбросов различаются в зависимости от производителя, размера генератора и даты производства, поэтому лучший способ определить ваши требования к выбросам — это поговорить с вашим дилером или производителем генератора.

Для более подробного ознакомления с нормами выбросов см. информационный документ Cummins «Влияние норм выбросов Уровня 4 на электроэнергетику».

Панель управления генератором и автоматический ввод резерва (АВР)

Одним из наиболее важных компонентов современных генераторов является панель управления генератором. Панель управления — это мозг генератора, а также пользовательский интерфейс генератора; точка, в которой вы будете получать доступ и управлять работой генератора.

Многие панели управления оснащены автоматическим переключателем ввода резерва (АВР), который постоянно контролирует поступающую мощность. Когда уровень мощности падает или полностью отключается, АВР подает на панель управления сигнал о запуске генератора. Аналогичным образом, когда поступающее питание восстанавливается, АВР подает на панель управления сигнал об отключении генератора и повторном подключении к электросети.

В дополнение к круглосуточному мониторингу, панель управления генератором предоставляет обширную информацию для руководителей объектов:

• Датчики двигателя предоставляют важную информацию об уровнях масла и жидкостей, напряжении аккумуляторной батареи, частоте вращения двигателя и наработанных часах. Во многих генераторных установках панель даже автоматически выключает двигатель при обнаружении проблемы с уровнем жидкости или другими аспектами работы генератора.

• Датчики генератора предоставляют ценную информацию о выходном токе, напряжении и рабочей частоте.

Какое обслуживание требуется генератору?

Генераторы являются двигателями и требуют планового технического обслуживания для обеспечения правильной работы. Поскольку многие генераторы используются для обеспечения резервного питания в случае чрезвычайных ситуаций, для операторов крайне важно проводить регулярные проверки и проверки своих генераторных установок, чтобы гарантировать, что машина будет работать так, как нужно, когда это необходимо.

Наилучший план технического обслуживания генератора — тот, который рекомендован производителем, но, как минимум, все планы технического обслуживания генератора должны включать регулярное и плановое:

• Осмотр и удаление изношенных деталей.
• Проверка уровней жидкостей, включая охлаждающую жидкость и топливо.
• Осмотр и очистка аккумулятора.
• Проведение проверки блока нагрузки на генератор и автоматический ввод резерва.
• Проверка панели управления на точность показаний и индикаторов.
• Замена воздушного и топливного фильтров.
• Проверка системы охлаждения.
• Смазка деталей по мере необходимости.

Обязательно ведите журнал технического обслуживания для ведения учета. Включите все показания, уровни жидкости и т. д., а также дату и показания счетчика моточасов генератора. Эти записи можно сравнивать с будущими записями и использовать для обнаружения отклонений или изменений в работе, которые могут указать вам на скрытые проблемы, которые могут стать серьезными проблемами, если их не проверить.

При правильном обслуживании генераторы могут работать десятилетиями. Эти простые небольшие вложения со временем окупятся за счет экономии на дорогостоящем ремонте или даже полной замене генераторной установки. Если техническое обслуживание генератора не является чем-то, чем вы можете управлять своими силами, многие дилеры генераторов предлагают контракты на техническое обслуживание или могут порекомендовать квалифицированных специалистов по техническому обслуживанию, которые помогут вам поддерживать ваш генератор в отличной форме год за годом, год за годом. Время и деньги потрачены не зря, если они могут поддерживать ваш бизнес в рабочем состоянии, когда отключается электричество.

Как определить размер генератора?

Наиболее важной частью установки резервного или основного генератора является выбор правильного размера. Негабаритные генераторы не смогут предоставить вам всю необходимую мощность, и вам придется выбирать, какие электрические компоненты будут получать питание от генератора, а какие нет. Хуже того, работа малогабаритной машины может привести к перегрузке устройства, что приведет к отключению генератора в середине работы, может привести к преждевременному отказу генератора и, возможно, к повреждению подключенных к нему устройств.

Некоторые считают допустимой установку резервного генератора меньшего размера, чем необходимо, поскольку он не будет работать все время, но это ошибочная логика, поскольку, когда требуется резервный генератор, он должен питать все предприятие. Другими словами, вам по-прежнему требуется, чтобы генератор обеспечивал определенное количество энергии, независимо от того, работает ли генератор постоянно или только в аварийном режиме.

Как правило, лучше купить генератор большего размера, чем маленький, но и у генераторов больших размеров есть свои недостатки. Установка генератора, который обеспечивает гораздо большую мощность, чем вам нужно, является пустой тратой ресурсов. Вы перерасходуете на саму генераторную установку, потратите на топливо и другие расходные материалы больше, чем вам нужно, а также рискуете повредить подключенные к генератору устройства.

Мощность генераторов варьируется от 5 кВт до 50 кВт для жилых помещений и от 50 кВт до более 3 МВт для коммерческих и промышленных рынков, что дает покупателям широкий выбор, но также вызывает множество вопросов относительно того, какой генератор подходит для них. Правильный выбор размера генератора включает в себя несколько факторов и соображений. Лучший способ убедиться, что вы правильно определили размер генератора, — это проконсультироваться с сертифицированным электриком. Электрик может определить ваши точные потребности в электроэнергии, мощность вашей электрической системы и любые необходимые обновления, а также то, как лучше всего установить генератор.

Тем не менее, вы можете сами составить представление о своих потребностях в электроэнергии:

• Составив список всего, что должно питаться от генератора .

• Отметив пусковую и рабочую мощность каждого из этих элементов . Вы можете найти эту информацию на идентификационной табличке устройства или в руководстве пользователя.

• Расчет общей потребляемой мощности в кВА или кВт . Некоторые устройства обеспечивают требования к мощности в амперах. Вам нужно будет преобразовать ампер в кВт или кВА, чтобы определить требования к мощности. Используйте этот калькулятор мощности для расчета конверсий.

Когда у вас будет полная мощность, необходимая для объекта, вы можете купить генератор, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Подержанные и излишки генераторов — отличный способ сэкономить деньги и при этом получить качественную машину. Поскольку генераторы настолько прочны и долговечны, даже бывшие в употреблении генераторы в хорошем состоянии имеют большой срок службы. Поставщики генераторов с хорошей репутацией проверят устройство на наличие проблем и изучат журнал технического обслуживания и, возможно, даже произведут необходимый ремонт, прежде чем выставить генератор на продажу. Пока у вас есть запись о техническом обслуживании и вы знаете историю генератора, нет причин уклоняться от бывших в употреблении генераторов. Избыточные генераторы предлагают аналогичные преимущества, но без них или с очень небольшим количеством часов работы машины.

Где я могу купить генератор?

В США есть множество поставщиков генераторов, от магазинов товаров для дома до самих производителей генераторов.