Принцип работы автогенератора: Генератор автомобиля: устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы автогенератора

У современного автотранспорта два источника электроэнергии: аккумулятор и генератор. От первого из них приводится в действие стартер. При остановленном двигателе от него питаются электроприборы: стояночный свет, замки, стеклоочистители. Когда двигатель запущен, генератор пополняет аккумулятор электроэнергией и наряду с ним снабжает ею все части автомобиля.

Конструкция

Генератор располагается в передней части автомобиля и крепится к двигателю одной или двумя лапами. Вращение от двигателя генератору передается клиноременной передачей. От передаточного отношения зависят габариты устройства.

Различают генераторы обычного строения и компактные или высокоскоростные с увеличенным передаточным отношением. В компактных генераторах применяются поликлиновые ремни, так как повышенное передаточное отношение предъявляет особые требования к прочности ремня. У компактных генераторов иначе выполнена система охлаждения. Она имеет не одну крыльчатку, как у обычной модели, а две. Они расположены внутри корпуса с двух сторон генератора. Составные части генератора выглядят так:

1. Корпус составляют передняя, задняя крышки и статор. Статор складывается из стальных пластин и имеет три обмотки три фазы. Обмотки скреплены звездой или треугольником и выведены к выпрямителю.

2. Ротор включает в себя вал, на него насажены полюса с обмотками возбуждения и подшипники. В передней области расположен шкив, а напротив контактные кольца обмоток возбуждения. Вал ротора, кроме всего прочего, усажен одной или двумя крыльчатками вентиляторов.

3. Выпрямитель включает в себя 6 диодов, размещенных сзади. Регулятор напряжения, представляющий собой электронную схему, располагается там же. Щетки с пружинками располагаются в пластмассовом корпусе в задней крышке устройства.

Как работает генератор?

Данное приспособление отбирает у мотора энергию механическую и трансформирует ее в электричество. После запуска мотора вращение передается ротору генератора. Генератор начинает выдавать электроэнергию в сеть машины. Автомобильные генераторы работают параллельно с аккумуляторами, которые могут выдать только постоянный ток. По этой причине до 60-х годов автотранспорт оснащался генераторами постоянного тока. С изобретением селеновых, а затем кремниевых выпрямителей генераторы переменного тока в комплекте с полупроводниковым выпрямителем заменили предшественников. Это никак не повлияло на остальное электрооборудование автомобиля. В каждый момент времени генератор должен вырабатывать ровно такую мощность, которую требуют включенные потребители независимо от скорости вращения двигателя. За соблюдение баланса мощности электрической системы машины отвечает регулятор напряжения.

Чтобы аккумулятор заряжался от генератора, регулятор настраивается на напряжение, превышающее данное значение у аккумулятора. Этим свойством можно воспользоваться в целях проверки работоспособности генератора, измеряя напряжение до и после старта мотора. После того как аккумулятор зарядился, напряжение на его клеммах повысится, а зарядный ток уменьшается. Генератор обеспечивает работу потребителей автомобиля, а аккумулятор сглаживает пульсации. При полной нагрузке генератора 10% энергии теряется в виде тепла в клиноременной передаче, в роторе и статоре, в выпрямителе.

Регулятор напряжения

Данный элемент следит за напряжением на выходах генератора и температурой воздуха под капотом. В момент включения или отключения потребителей, а также при смене оборотов двигателя изменяется напряжение в сети машины. Обнаружив отклонение, регулятор напряжения увеличивает или уменьшает ток возбуждения статора, тем самым восстанавливает заданное напряжение. Для зарядки аккумулятора при разной температуре требуется разное напряжение. Регулятор следит за температурой воздуха под капотом и увеличивает или уменьшает напряжение, подводимое к аккумулятору.

Прикуривание

Оказать помощь автомобилисту, у которого разряжен аккумулятор, безопаснее с остановленным двигателем. Дело в том, что стартер в момент запуска двигателя потребляет большой ток, что сопровождается большой посадкой напряжения. Работающий генератор не рассчитан на такой ток. Если двигатель не остановить, генератор не поможет аккумулятору, а сам может выйти из строя.

Уход

Автомобильный генератор это надежное устройство, которое не требует больших хлопот в эксплуатации. Следует регулярно очищать его от грязи и проверять натяжение ремня. Разумеется, необходимо соблюдать процедуру техобслуживания, описанную в документации к автомобилю.

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e₁ = Blvsinwt; e₂ = -Blvsinwt; , где B – магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t – время, wt – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.  

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinwt, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

• с независимым возбуждением обмоток;
• с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

• устройства с параллельным возбуждением;
• альтернаторы с последовательным возбуждением;
• устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные  показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

• зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
• характеристики внешних параметров;
• регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5).  Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6).  Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

ЭДС

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Отдаваемая в цепь полезная мощность P₁ = UI.

КПД

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом η_e. Тогда: η_e=P₁/P.

На холостом ходе η_e = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Список использованной литературы

• Вольдек А. И., Попов В. В. «Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы» 2008
• О.А.Косарева «Шпаргалка по общей электротехники и электроники»
• Китаев В. Е., Корхов Ю. М., Свирин В. К. «Электрические машины» Часть 1. Машины постоянного тока. 1978
• Данилов И.А., Лотоцкий К.В. «Электрические машины» 1972

Генератор переменного тока — принцип, конструкция, работа, применение

Изменяющийся магнитный поток создает напряжение или ток в проводнике, который известен как электромагнитная индукция . Это может произойти, когда магнитный поток соленоида изменяется при перемещении магнита.

На электрическом проводе не будет генерируемого напряжения (разность электростатических потенциалов), если магнит неподвижен. Согласно Майклу Фарадею, если магнитное поле изменяется и (поддерживает) движение, постоянно направляясь в противоположном направлении (регулярно меняя свое направление), оно будет создавать напряжение (таким образом, поток переменного тока).

Электрический генератор

Генератор — это механическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. Электроэнергия, вырабатываемая на различных электростанциях, вырабатывается установленными там генераторами. Когда катушка вращается в магнитном поле или движется относительно магнита, она создает электродвижущую силу (ЭДС) или разность потенциалов.

Для вращения катушки требуется механическая энергия, которая затем преобразуется в электрическую энергию. ЭДС индукции управляет потоком индукционного тока через катушку, который впоследствии направляется в наши дома и используется нами. ЭДС вызвано явлением, известным как электромагнитная индукция.

Принцип действия электрического генератора

Работа электрического генератора основана на идее электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции относится к генерации электрического тока в цепи за счет изменения магнитного потока, подключенного к цепи.

Общее количество силовых линий магнитного поля, проходящих через определенную область, называется магнитным потоком. Перемещение катушки относительно магнита изменяет магнитный поток, связанный с катушкой, в результате чего в катушке возникает ЭДС.

Фарадей установил два закона электромагнитной индукции. Вот их имена:

1. Когда величина магнитного потока, связанного с цепью, изменяется, формируется ЭДС. ЭДС индукции сохраняется до тех пор, пока изменяется магнитный поток.
2. В цепи амплитуда ЭДС индукции точно пропорциональна скорости изменения магнитного потока, связанного с цепью.

Существует несколько подходов к созданию ЭДС в катушке, в том числе:

• Из-за относительной скорости катушки и магнита.
• В результате относительного движения катушки и провода с током
• Путем изменения тока в проводнике, близком к катушке.

Правило правой руки Флеминга можно использовать для определения направления индуцированного тока в катушке: «Растяните большой, указательный и средний пальцы правой руки так, чтобы они были перпендикулярны друг другу. Первый палец указывает в направлении магнитного поля, большой палец — в направлении скорости проводника, а средний палец — в направлении индуцированного тока».

Катушка электрического генератора вращается в магнитном поле для создания индуцированного тока. Результирующий индуцированный ток колеблется по амплитуде и направлению со скоростью тысячи раз в секунду. Переменный ток — это название, данное этому виду энергии (AC).

Постоянный ток Постоянный ток используется, когда ток, вырабатываемый электрическим генератором, не изменяется ни по направлению, ни по величине. В зависимости от типа тока, вырабатываемого электрическим генератором, у нас есть множество генераторов.

Типы электрических генераторов: Электрические генераторы генерируют как переменный ток (AC), так и постоянный ток (DC). На основании этого электрические генераторы классифицируются следующим образом:

Генератор переменного тока

Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называется генератором переменного тока. Механическая энергия подается на генератор переменного тока через паровые турбины, газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания. Выходом является переменная электрическая мощность в виде переменного напряжения и тока.

Принцип работы генератора переменного тока

Работа генераторов переменного тока основана на законе электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому электродвижущая сила (ЭДС или напряжение) создается в проводе с током, который пересекает однородное магнитное поле. Для этого можно использовать вращение проводящей катушки в постоянном магнитном поле или вращение магнитного поля, окружающего неподвижный проводник. Потому что индуцированный переменный ток легче извлечь из стационарной катушки якоря, чем из вращающейся катушки.

Генерируемая ЭДС определяется количеством витков катушки якоря, напряженностью магнитного поля и скоростью вращения поля.

Конструкция генератора переменного тока

Конструкция генератора переменного тока

Роли каждого из этих компонентов генератора переменного тока перечислены ниже.

1. Поле- Поле состоит из проводящих катушек, которые получают электричество от источника и генерируют магнитный поток. Якорь разрезается магнитным потоком в поле, которое создает напряжение. Это напряжение является выходным напряжением генератора переменного тока.
2. Якорь- Часть генератора переменного тока, вырабатывающая напряжение, называется якорем. Этот компонент в основном состоит из проволочных катушек, достаточно больших, чтобы выдерживать ток полной нагрузки генератора.
3. Первичный двигатель — Первичный двигатель — это компонент, приводящий в действие генератор переменного тока. Дизельный двигатель, паровая турбина или двигатель могут использоваться в качестве первичного двигателя.
4. Ротор- Ротор является вращающимся компонентом генератора. Ротор приводится в движение первичным двигателем генератора.
5. Статор- Статор генератора переменного тока является неподвижным компонентом. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник статора изготавливают из пластин стальных сплавов или магнитного железа.
6. Токосъемные кольца — Токосъемные кольца представляют собой электрические соединители, передающие электричество от и к ротору генератора переменного тока. В основном они используются для передачи электроэнергии от стационарного устройства к вращающемуся.

Работа генератора переменного тока

Потокосцепление якоря постоянно меняется, поскольку оно вращается между полюсами магнита по оси, перпендикулярной магнитному полю. Вследствие этого электрический ток проходит через гальванометр, токосъемные кольца и щетки. Гальванометр меняет свое значение с положительного на отрицательное. Это означает, что гальванометр получает переменный ток. Правило правой руки Флеминга можно использовать для определения направления индуцированного тока.

Генератор постоянного тока (DC Generator): Ток, производимый этой формой электрического генератора, не меняет направление или амплитуду. В результате частота постоянного тока всегда равна нулю.

Преимущества генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока

• С помощью трансформаторов генераторы переменного тока можно просто повышать и понижать.
• Из-за функции повышения размер канала передачи в генераторах переменного тока меньше.
• Потери в генераторах переменного тока ниже, чем в машинах постоянного тока.
• Генератор переменного тока намного меньше генератора постоянного тока.

Пример вопроса

Вопрос 1: В чем преимущества переменного тока перед постоянным?

Ответ:

Переменный ток имеет следующие преимущества перед постоянным:

• С помощью трансформатора можно получить переменный ток любого требуемого напряжения.
• При использовании переменного тока во время передачи тратится меньше электроэнергии.
• Машины переменного тока прочны и долговечны, требуют минимального обслуживания.

Вопрос 2: Каков принцип работы электрогенератора?

Ответ:

Принцип электромагнитной индукции управляет работой электрического генератора.

Вопрос 3: Что такое коммутатор?

Ответ:

Это устройство, которое соединяет якорь генератора постоянного тока с внешней цепью и помогает поддерживать направление тока во внешней цепи. Каждые пол-оборота он переключает соединение концов якоря с концами внешней цепи.

Вопрос 4: Что такое электромагнитная индукция?

Ответ:

Явление электромагнитной индукции возникает, когда ток генерируется в цепи путем изменения связанного с ней магнитного потока.

Вопрос 5: Что такое электрогенератор?

Ответ:

Генератор – это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.

Вопрос 6: Какое правило используется для определения направления индукционного тока в генераторе переменного тока?

Ответ:

Правило правой руки Флеминга используется для определения направления тока, создаваемого в генераторе переменного тока.

Генератор постоянного тока – определение, составные части и принцип работы

Машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называются электрическими генераторами. Произведенная электрическая энергия далее передается и распределяется по линиям электропередач для бытового, коммерческого использования. Есть два типа генераторов,

• Генератор переменного тока

• Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока — это тип электрического генератора, который преобразует механическую энергию в электричество постоянного тока. Однако генератор, который преобразует механическую энергию в электричество переменного тока, является генератором переменного тока.

Вы знаете, почему мы изучаем принцип работы генераторов? На этой странице мы ответим на все наши вопросы по деталям генератора постоянного тока, принципу работы и тому, как мы описываем его в математических терминах.

Что насчет генераторов постоянного тока?

В генераторах постоянного тока преобразование энергии основано на принципе динамического производства ЭДС. Эти генераторы больше всего подходят для автономных приложений. Генераторы постоянного тока обеспечивают постоянную мощность для электроаккумуляторов и электрических сетей (DC).

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Генератор постоянного тока состоит из следующих частей —

1. Статор — Статор представляет собой набор из двух магнитов, расположенных таким образом, что противоположные полярности обращены друг к другу. Цель статора — создать магнитное поле в области вращения катушки.

2. Ротор. Ротор представляет собой цилиндрический многослойный сердечник с прорезями.

3. Сердечник якоря — Сердечник якоря имеет цилиндрическую форму и имеет канавки на внешней поверхности. В этих пазах размещается обмотка якоря.

4. Обмотка якоря — Это изолированные проводники, помещенные в сердечник якоря. Благодаря им происходит фактическое преобразование мощности.

5. Катушки возбуждения — для создания магнитного поля катушки возбуждения размещаются над полюсным сердечником. Катушки возбуждения всех полюсов соединены последовательно. Когда через них протекает ток, соседние полюса приобретают противоположную полярность.

6. Хомут — внешняя полая цилиндрическая конструкция известна как Хомут. Он обеспечивает поддержку основных и межполюсных полюсов и обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока.

7. Полюса — Основная функция полюсов — поддержка катушек возбуждения. Он увеличивает площадь поперечного сечения магнитопровода, что приводит к равномерному распространению магнитного потока.

8. Полюсный башмак — Для защиты катушки возбуждения от падения и улучшения равномерного распространения магнитного потока используется полюсный башмак. Башмак для столба крепится к хомуту.

9. Коллектор — Коллектор имеет цилиндрическую форму. Несколько клиновидных жесткотянутых медных сегментов образуют коммутатор. Функции коммутатора:

Принцип работы генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока работает по принципу электромагнитной индукции Фарадея. Согласно закону Фарадея, всякий раз, когда проводник помещается в флуктуирующее магнитное поле (или когда проводник перемещается в магнитном поле), в проводнике индуцируется ЭДС.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Если проводник проходит по замкнутому пути, ток будет индуцироваться. Направление индуцированного тока (определяемое правилом правой руки Флеминга) изменяется при изменении направления движения проводника.

Например, рассмотрим случай, когда якорь вращается по часовой стрелке, а проводник слева движется вверх. Когда якорь совершит полуоборот, направление движения проводника изменится на обратное вниз. Направление тока будет переменным. При перепутывании соединений проводников якоря происходит реверсирование тока. Таким образом, мы получаем однонаправленный ток на клеммах.

Уравнение ЭДС генератора постоянного тока

Уравнение ЭДС для генератора постоянного тока выражается следующим образом: полюсов в поле

N — Скорость вращения якоря (об/мин)

Z — Общее количество проводников якоря в поле.

Ø- Магнитный поток на полюс.

А — количество параллельных путей в якоре.

Потери в генераторах постоянного тока

При преобразовании механической энергии в электрическую имеют место потери энергии, т.е. весь вход не преобразуется в выход. Эти потери классифицируются в основном по трем типам:

Потери в меди. Эти потери возникают при протекании тока по обмоткам и бывают трех типов: потери в меди в якоре, потери в обмотке возбуждения и потери из-за сопротивления щеток.

Потери в железе — Из-за индукции тока в якоре возникают потери на вихревые токи и потери на гистерезис. Эти потери также называются потерями в сердечнике или магнитными потерями.

Механические потери. Потери, возникающие из-за трения между частями генератора, называются механическими потерями.

Типы генераторов постоянного тока

Существует три типа генераторов постоянного тока с самовозбуждением:

• Серийные генераторы обмотки.

• Генераторы шунтовых ран.

• Генераторы со сложной обмоткой.

Применение генераторов постоянного тока

Применение генераторов постоянного тока:

1. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания и освещения с помощью регуляторов возбуждения.